CN101552633A - 一种多输入多输出预编码方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多输入多输出预编码方法及装置，在该方法中，利用预先设置的码书中的每个预编码矩阵和信道状态信息矩阵得到等价信道矩阵，进行分解后得到各预编码矩阵对应的三角阵；选择对角线元素绝对值的最小值最大的三角阵对应的预编码矩阵，利用该预编码矩阵对流间干扰消除后的待发送信号进行预编码。本发明的预编码装置包括码本选择模块和预编码模块。本发明的方案能够有效地提高单用户和多用户MIMO系统中的信号传输质量。

Description

一种多输入多输出预编码方法及装置

技术领域

本发明涉及无线通信领域中的信号发射技术，尤其涉及一种多输入多输出(Multiple Input and Multiple Output，MIMO)系统中的汤姆林森-哈拉希玛预编码(Tomlinson-Harashima Precoding，THP)方法及预编码装置。

背景技术

预编码技术是提高MIMO系统性能的一种关键技术，这种技术能够实现MIMO系统中信号传输过程的干扰消除，获得较好的信号传输质量。其中，THP技术是一种由发射端执行的非线性预编码技术。在采用THP技术的MIMO系统中，发射端根据对信道状态信息矩阵H进行LQ分解后的结果，确定反馈矩阵，并利用该反馈矩阵对待发送信号进行处理并经过一组线性滤波器后，发送给接收端。

图1示出了现有的多用户THP预编码方法的流程图。参见图1，在现有技术中在针对多用户MIMO系统进行THP预编码时，按照如下步骤执行：

在步骤101中，对信道状态信息矩阵H进行LQ分解，得到H＝RF^H。

本步骤中，发射端对已知的信道状态信息矩阵H进行LQ分解处理，即H＝RF^H，其中R为三角阵，F为酉矩阵，F^H表示取矩阵F的共轭转置(Hermitian)矩阵。

在步骤102中，根据LQ分解得到的矩阵R和发射天线数目，确定下三角归一化矩阵B以及线性滤波器组矩阵。

本步骤中，首先按照发射天线数目N_t，取矩阵R的前N_t个对角线元素，再对每个对角线元素取倒数后得到对角矩阵G。具体来说， $G=\mathrm{diag}(R_{11}^{-1},R_{22}^{-1},...,R_{N_t{N}_t}^{-1}),$ 其中运算符号diag(*)表示以括号内的内容作为对角线元素的矩阵，N_t为发射天线数目，R_ii ^-1表示

然后，根据公式B＝RG，得到对角线元素为1的下三角归一化矩阵B。

此外，再利用发射天线数目N_t以及矩阵R中的对角线元素，根据公式 $\mathrm{\β}=\sqrt{\frac{N_t}{\underset{k=1}{\overset{N_t}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{R_{\mathrm{kk}}^2}}}$ 计算功率归一化因子β。那么，本步骤中线性滤波器组矩阵就可以表示为：βFG。

在步骤103中，根据下三角归一化矩阵B确定反馈矩阵(B-I)，其中I为单位矩阵。

在步骤104中，对调制后的待发送信号进行取模处理，并利用反馈矩阵(B-I)进行反馈处理。

为了降低预编码后信号的发射功率并实现干扰抵消，本步骤中，首先对调制后的待发送信号中的第一路信号进行取模处理，并在取模结果上乘以反馈矩阵(B-I)；然后，将第一路信号反馈处理后的结果加上待发送信号的第二路信号，取模处理后，乘以反馈矩阵(B-I)；依此类推，直到最后一路信号为止，得到与调制后的待发送信号相同路数的信号。例如，调制后的待发送信号为4×1的矩阵，在所有信号均经过取模和反馈处理后得到的仍然为4×1的矩阵。

在步骤105中，利用线性滤波器组矩阵进行线性滤波。

本步骤中，将线性滤波器组矩阵(βFG)乘以全部调制后待发送信号经取模和反馈处理后的结果。由于功率归一化因子β能够起到功率缩放的作用，因此本步骤线性滤波以后的信号与原始的待发送信号具有相同的发射功率。

至此，完成现有的THP预编码过程。

此后，发射端将经过THP预编码的待发送信号分配到各个发射天线上，再通过无线信道发送给各接收端。各接收端通过自身的接收天线接收到来自于发射端的信号后，利用因子

对接收到的信号进行缩放，再执行取模操作以及解调处理，还原出待发送信号。这里作为接收端的每个用户可以具有一根或者多根接收天线。

从上述的现有THP预编码过程中可以看出，发射端在进行线性滤波处理时，在信号上乘以了功率归一化因子β，而接收端为了对信号进行还原，则利用

乘以接收到的信号。由于接收端接收到的信号中包含有噪声，因此在与相乘后，该信号中的噪声也随之被放大。从上述步骤102中功率归一化因子β的表达式可知，矩阵R的对角线元素是该功率归一化因子β的决定因素，矩阵R的对角线元素越小，β越小，

越大，则在接收端对信号中的噪声放大的程度越大，被解调信号对应的信噪比越小、误码率越大。由于矩阵R中的元素由信道状态信息矩阵H决定，通常情况下信道状态信息矩阵H无法被人为地随意改变，那么功率归一化因子β就因信道状态信息矩阵H的不可调整而称为一个相对固定的量值，因此现有THP预编码方案中无法实现信号传输质量的提高。

发明内容

本发明提供一种MIMO预编码方法，能够提高MIMO系统中的信号传输质量。

在本发明的MIMO预编码方法中，包括：

利用预先设置的码书中的每个预编码矩阵和信道状态信息矩阵得到等价信道矩阵，进行分解后得到各预编码矩阵对应的三角阵；

选择对角线元素绝对值的最小值最大的三角阵对应的预编码矩阵，利用该预编码矩阵对流间干扰消除后的待发送信号进行预编码。

在一个实施例中，所述利用预先设置的码书中的每个预编码矩阵和信道状态信息矩阵得到等价信道矩阵为：将所述信道状态信息矩阵与所述码书中的每个预编码矩阵相乘，得到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵；

所述进行分解后得到各预编码矩阵对应的三角阵为：对每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵进行QR分解，得到所述各预编码矩阵对应的三角阵。

其中，所述对每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵进行QR分解为：

按照公式HW_i＝F_i ^HR_i对所述每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵进行QR分解，其中H为信道状态信息矩阵，W_i为所述码书中的第i个预编码矩阵，i为大于或等于1的整数，R_i为三角阵，F_i为酉矩阵，F_i ^H表示取矩阵F_i的共轭转置矩阵。

在另一个实施例中，所述利用预先设置的码书中的每个预编码矩阵和信道状态信息矩阵得到等价信道矩阵之前，进一步包括：根据预先设置的码流个数以及发射天线数目，确定仿酉矩阵形式的码流变换矩阵；

所述选择对角线元素绝对值的最小值最大的三角阵对应的预编码矩阵之后，进一步包括：按照预先设置的码流个数构造待发送信号；

所述利用该预编码矩阵对流间干扰消除后的待发送信号进行预编码之前，进一步包括：利用所述码流变换矩阵对流间干扰消除后的待发送信号进行码流变换处理，再对码流变换处理后的信号执行所述预编码操作。

其中，所述根据预先设置的码流个数以及发射天线数目，确定仿酉矩阵形式的码流变换矩阵为：设所述码流个数为n，将行数等于发射天线数目、列数为n的仿酉矩阵确定为码流变换矩阵。

其中，所述利用预先设置的码书中的每个预编码矩阵和信道状态信息矩阵得到等价信道矩阵为：将所述信道状态信息矩阵、所述码书中的每个预编码矩阵与所述码流变换矩阵相乘，得到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵；

所述进行分解后得到各预编码矩阵对应的三角阵为：对每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵进行QR分解，得到所述各预编码矩阵对应的三角阵。

其中，所述对每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵进行QR分解为：

按照公式HW_iM＝F_i ^HR_i对所述每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵进行QR分解，其中H为信道状态信息矩阵，W_i为所述码书中的第i个预编码矩阵，i为大于或等于1的整数，M为所述码流变换矩阵，R_i为三角阵，F_i为酉矩阵，F_i ^H表示取矩阵F_i的共轭转置矩阵。

其中，所述利用所述码流变换矩阵对流间干扰消除后的待发送信号进行码流变换处理为：将所述码流变换矩阵乘以所述流间干扰消除后的待发送信号。

较佳地，所述选择对角线元素绝对值的最小值最大的三角阵对应的预编码矩阵之后，进一步包括：根据所选择的预编码矩阵对应的三角阵确定反馈矩阵；

所述进行码流变换处理之前，进一步包括：对调制后的待发送信号进行取模处理，并利用所确定的反馈矩阵进行反馈处理，得到流间干扰消除后的待发送信号。

在又一个实施例中，所述利用预先设置的码书中的每个预编码矩阵和信道状态信息矩阵得到等价信道矩阵为：将所述信道状态信息矩阵与所述码书中的每个预编码矩阵相乘，得到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵；

所述进行分解后得到各预编码矩阵对应的三角阵为：对每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵进行LQ分解，得到所述各预编码矩阵对应的三角阵。

其中，所述对每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵进行LQ分解为：

按照公式HW_i＝R_iF_i ^H对所述每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵进行LQ分解，其中H为信道状态信息矩阵，W_i为所述码书中的第i个预编码矩阵，i为大于或等于1的整数，R_i为三角阵，F_i为酉矩阵，F_i ^H表示取矩阵F_i的共轭转置矩阵。

较佳地，所述选择对角线元素绝对值的最小值最大的三角阵对应的预编码矩阵之后，进一步包括：根据所选择的预编码矩阵对应的三角阵和发射天线数目确定线性滤波器组矩阵；

所述利用该预编码矩阵对流间干扰消除后的待发送信号进行预编码之前，进一步包括：利用所确定的线性滤波器组矩阵对所述流间干扰消除后的待发送信号进行线性滤波。

较佳地，所述相乘之前，进一步包括：对所述信道状态信息矩阵进行最小均方误差MMSE处理。

较佳地，所述MMSE处理之后，进一步包括：对MMSE处理结果进行排序操作，将排序结果作为所述信道状态信息矩阵，执行所述相乘操作。

较佳地，所述相乘之后，进一步包括：对得到的乘积进行排序操作，将排序结果作为所述每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵。

较佳地，所述相乘之前，进一步包括：对所述信道状态信息矩阵进行排序处理，将排序结果作为所述信道状态信息矩阵。

较佳地，所述相乘之后，进一步包括：对得到的乘积进行排序操作，将排序结果作为所述每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵。

较佳地，所述选择对角线元素绝对值的最小值最大的三角阵对应的预编码矩阵之后，进一步包括：根据所选择的预编码矩阵对应的三角阵以及发射天线数目确定反馈矩阵；

所述利用该预编码矩阵对流间干扰消除后的待发送信号进行预编码之前，进一步包括：对调制后的待发送信号进行取模处理，并利用所确定的反馈矩阵进行反馈处理，得到流间干扰消除后的待发送信号。

本发明还提供一种MIMO预编码装置，能够提高MIMO系统中的信号传输质量。

在本发明的MIMO预编码装置中，包括：预编码矩阵选择模块和预编码模块，其中，

所述预编码矩阵选择模块用于利用预先设置的码书中的每个预编码矩阵和信道状态信息矩阵得到等价信道矩阵，进行分解后得到各预编码矩阵对应的三角阵，选择对角线元素绝对值的最小值最大的三角阵对应的预编码矩阵；

所述预编码模块用于利用选择出的预编码矩阵对流间干扰消除后的待发送信号进行预编码。

在一个实施例中，所述预编码矩阵选择模块包括：计算子模块和比较子模块，其中，

所述计算子模块用于将所述信道状态信息矩阵与所述码书中的每个预编码矩阵相乘，得到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵，并且对每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵进行QR分解，得到各预编码矩阵对应的三角阵；

所述比较子模块用于选择对角线元素绝对值的最小值最大者对应的预编码矩阵。

在另一个实施例中，所述预编码矩阵选择模块包括：计算子模块和比较子模块，其中，

所述计算子模块用于将所述信道状态信息矩阵与所述码书中的每个预编码矩阵相乘，得到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵，并且对每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵进行LQ分解，得到各预编码矩阵对应的三角阵；

所述比较子模块用于选择对角线元素绝对值的最小值最大者对应的预编码矩阵。

较佳地，该装置进一步包括：

线性滤波模块，用于根据发射天线数目和预编码矩阵选择模块选择的预编码矩阵对应的三角阵确定线性滤波器组矩阵，利用所确定的线性滤波器组矩阵对所述流间干扰消除后的待发送信号进行线性滤波，并将线性滤波后的待发送信号发送给所述预编码模块。

较佳地，该装置进一步包括：

取模与反馈处理模块，用于根据发射天线数目以及预编码矩阵选择模块选择的预编码矩阵对应的三角阵，确定反馈矩阵，并且，对调制后的待发送信号进行取模处理并利用所确定的反馈矩阵进行反馈处理，得到流间干扰消除后的待发送信号。

在又一个实施例中，该装置进一步包括：

码流变换处理模块，用于根据预先设置的码流个数以及发射天线数目，确定仿酉矩阵形式的码流变换矩阵，按照预先设置的码流个数构造待发送信号，并且利用码流变换矩阵对流间干扰消除后的待发送信号进行码流变换处理。

其中，所述预编码矩阵选择模块包括：计算子模块和比较子模块，其中，

所述计算子模块用于将所述信道状态信息矩阵、所述码书中的每个预编码矩阵以及来自于码流变换处理模块的码流变换矩阵相乘，得到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵，并且对每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵进行QR分解，得到各预编码矩阵对应的三角阵；

所述比较子模块用于选择对角线元素绝对值的最小值最大者对应的预编码矩阵。

其中，该装置进一步包括：

取模与反馈处理模块，用于根据所述预编码矩阵选择模块选择的预编码矩阵对应的三角阵，确定反馈矩阵，并且，对按照所述码流个数构造的待发送信号进行调制、取模处理，并利用所确定的反馈矩阵进行反馈处理，得到流间干扰消除后的待发送信号。

本发明的上述方案中，利用预先设置的码书中的每个预编码矩阵和信道状态信息矩阵，得到等价信道矩阵，并对每个等价信道矩阵进行分解，获得各个预编码矩阵对应的三角阵；然后，再从对各三角阵中找出对角线元素绝对值的最小值最大者，并将被找出的三角阵对应的预编码矩阵确定为本次预编码的预编码矩阵；而后再利用这一预编码矩阵进行预编码。这样，由于有了预编码矩阵的参与，使得相对固定的信道信息状态矩阵演变为可以利用预编码矩阵来调整其对角线元素的等价信道矩阵。那么当选择的预编码矩阵使得等价信道矩阵经分解后得到的三角阵具有更大的对角线元素绝对值的最小值时，在接收端对信号中的噪声放大的程度越小，从而使解调出的信号对应的信噪比越大、误码率越小。因此，本发明的预编码方案能够有效地提高MIMO系统中的信号传输质量。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：

图1为现有THP预编码方法的流程图；

图2为本发明中THP预编码方法的示例性流程图；

图3为本发明中THP预编码装置的示例性结构图；

图4为采用实施例1中THP预编码方法的单用户MIMO系统中信号传输示意图；

图5为本发明实施例1中预编码方法的流程图；

图6为本发明实施例1中THP预编码装置的结构示意图；

图7为采用实施例2中THP预编码方法的多用户MIMO系统中信号传输示意图；

图8为本发明实施例2中THP预编码方法的流程图；

图9为本发明实施例2中THP预编码装置的结构示意图；

图10为本发明实施例2中THP预编码方法与现有THP预编码方法的性能仿真图；

图11为本发明实施例3中THP预编码方法的流程图；

图12为本发明实施例3中THP预编码装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明做进一步的详细说明。

为了提高MIMO系统的信号传输质量，本发明在进行THP预编码时，根据使三角阵R的对角线元素绝对值的最小值最大化原则，从预先设置的码书中选择一个预编码矩阵，并利用该预编码矩阵对待发送信号进行预编码处理。

图2示出了本发明中THP预编码方法的示例性流程图。参见图2，该方法包括：

在步骤201中，利用在发送端预先设置的码书中的每个预编码矩阵和信道状态信息矩阵得到等价信道矩阵，并进行分解，得到各预编码矩阵对应的三角阵。

在步骤202中，选择对角线元素绝对值的最小值最大的三角阵对应的预编码矩阵，利用该预编码矩阵对流间干扰消除后的待发送信号进行预编码。

图3示出了本发明中THP预编码装置的示例性结构图。参见图3，该装置包括：预编码矩阵选择模块和预编码模块。

其中，预编码矩阵选择模块用于利用预先设置的码书中的每个预编码矩阵和信道状态信息矩阵得到等价信道状态信息矩阵，并进行分解，得到各预编码矩阵对应的三角阵，选择对角线元素绝对值的最小值最大的三角阵对应的预编码矩阵。预编码模块利用选择出来的预编码矩阵对流间干扰消除后的待发送信号进行预编码。

从上述描述可见，本发明中利用预先设置的码书中的每个预编码矩阵和信道状态信息矩阵，得到等价信道矩阵，并对每个等价信道矩阵进行分解，获得各个预编码矩阵对应的三角阵R；然后，再从对各三角阵R中找出对角线元素的绝对值的最小值最大者，并将被找出的三角阵对应的预编码矩阵确定为本次预编码的预编码矩阵；而后再利用这一预编码矩阵进行预编码。这样，由于有了预编码矩阵的参与，使得相对固定的信道信息状态矩阵演变为可以利用预编码矩阵来调整其对角线元素的等价信道矩阵。那么当选择的预编码矩阵使得等价信道矩阵经分解后得到的矩阵R具有更大的对角线元素最小值时，在接收端对信号中的噪声放大的程度越小，从而使解调出的信号对应的信噪比越大、误码率越小。因此，本发明的预编码方案能够有效地提高MIMO系统中的信号传输质量。

上述方案既可以应用于单用户的MIMO系统，又可以应用于多用户的MIMO系统。以下将通过两个实施例分别说明本发明的方案在这两种系统中的应用。

实施例1

本实施例针对单用户的MIMO系统，即接收端仅为一个用户，该接收端可以具有至少一根接收天线。

图4为采用本实施例THP预编码方法的单用户MIMO系统中信号传输示意图。参见图4，本实施例中，在信号传输之前，将预先设置的码书中的每个码字与信道状态信息矩阵相乘后得到等价信道矩阵，执行QR分解后得到每个码字对应的三角阵。根据三角阵对角线元素绝对值的最小值最大化原则，选择出本次预编码预编码矩阵，并确定反馈矩阵(B-I)，其中B＝GR， $G=\mathrm{diag}(R_{11}^{-1},R_{22}^{-1},...,R_{N_t{N}_t}^{-1}),$ 运算符号diag(*)表示以括号内的内容作为对角线元素的矩阵，N_t为发射天线数目，R_ii ^-1表示

在信号传输过程中，调制后的待发送信号经过取模和利用反馈矩阵(B-I)的反馈处理后，再经过本次预编码矩阵的预编码，完成THP预编码。然后，经过THP预编码的待发送信号连同本次预编码矩阵信息经过信道H，传输给接收端。

接收端通过自身的接收天线接收到信号后，利用接收到的本次预编码矩阵信息以及发射天线数目，确定矩阵G和F。换言之，在确定对角矩阵G时，首先按照发射天线数目N_t，取出对等价信道矩阵进行LQ分解后得到的三角阵R的前N_t个对角线元素，再对每个对角线元素取倒数，得到 $G=\mathrm{diag}(R_{11}^{-1},R_{22}^{-1},...,R_{N_t{N}_t}^{-1}),$ 这里的对角矩阵G与发射端求取下三角归一化矩阵B时用到的对角矩阵G相同。然后，接收端利用矩阵GF^H和取模操作进行信号还原，再经过取模处理和解调处理后，得到原始信号。

本实施例中单用户MIMO系统的接收端在还原信号时，利用了矩阵GF^H，其中矩阵G中的对角线元素为等价信道矩阵被QR分解后得到的三角阵R中对角线元素取逆结果，即R_ii ^-1。可以看出，三角阵R的对角线元素的绝对值最小值越大，通过矩阵GF^H对噪声的放大程度越小，因此，通过选择预编码矩阵来将三角阵R的对角线元素绝对值的最小值最大化，能够有效地降低噪声的放大程度，从而提高信号传输质量。

图5为本实施例中THP预编码方法的流程图。参见图5，该方法包括：

在步骤501中，将信道状态信息矩阵H与预先设置的码书中的每个预编码矩阵相乘，得到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵。

假设预先设置的码书为{W₁，W₂，…W_n}，其中共包括n个预编码矩阵。利用信道状态信息矩阵与每个预编码矩阵相乘后，得到的等价信道矩阵为：HW₁，HW₂，…HW_n。这里的等价信道矩阵可以看作为利用预编码矩阵对信道矩阵进行改进，使得原本相对固定的信道矩阵能够在预编码矩阵的影响下达到可调整的目的。

在步骤502中，对每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵进行QR分解，得到各预编码矩阵对应的三角阵。

本步骤中QR分解的对象是信道状态信息矩阵与预编码矩阵相乘后得到的等价信道矩阵。以预编码矩阵W_i为例，按照公式HW_i＝F_i ^HR_i进行QR分解，其中R_i为三角阵，F_i为酉矩阵，F_i ^H表示取矩阵F_i的共轭转置矩阵，i为大于或等于1的整数。

在步骤503中，比较各预编码矩阵对应的三角阵中的对角线元素绝对值的最小值，选择对角线元素绝对值的最小值最大者对应的预编码矩阵作为本次预编码矩阵。

仍以码书{W₁，W₂，…W_n}为例，在得到每个预编码矩阵对应的三角阵R₁，R₂，…R_n后，确定每个三角阵中的对角线元素最小值，再对这些对角线元素绝对值的最小值进行比较，找出对角线元素绝对值的最小值最大的那个三角阵对应的预编码矩阵。由现有技术的分析可知三角阵R的对角线元素越小，接收端对噪声的放大程度越大，信号传输质量越差。可见信号传输质量与三角阵R的对角线元素最小值之间存在直接的关系。当对角线元素绝对值的最小值较大时，信号传输质量会相应地提高。基于这一原则，本步骤中寻找使得三角阵对角线元素绝对值的最小值最大的预编码矩阵，目的在于后续步骤中利用这一预编码矩阵对信号预编码后能够将接收端的噪声放大控制在尽量小的程度，以改善信号传输的误码率。

在步骤504中，根据本次预编码矩阵对应的三角阵和发射天线数目，确定下三角归一化矩阵B。

本步骤中，首先按照发射天线数目N_t，取本次预编码矩阵对应的三角阵R的前N_t个对角线元素，再对每个对角线元素取倒数后组成矩阵G。然后，根据公式B＝GR，得到对角线元素为1的下三角归一化矩阵B。

在步骤505中，根据下三角归一化矩阵B确定反馈矩阵(B-I)，其中I为单位矩阵。

在步骤506中，对调制后的待发送信号进行取模处理，并利用反馈矩阵(B-I)进行反馈处理。

与现有THP预编码方法相似，为了实现待发送信号的流间干扰消除，本步骤中，首先对调制后的待发送信号中的第一路信号进行取模处理，并在取模结果上乘以反馈矩阵(B-I)；然后，将第一路信号反馈处理后的结果加上待发送信号的第二路信号，取模处理后，乘以反馈矩阵(B-I)；依此类推，直到最后一路信号为止，得到与调制后的待发送信号路数相同的信号。

在步骤507中，利用本次预编码矩阵对经过取模和反馈处理的待发送信号进行预编码操作，得到THP预编码后的待发送信号。

在通过取模和反馈处理实现流间干扰消除后，再在本步骤中利用前述步骤503中选择的本次预编码矩阵进行预编码操作，即将流间干扰消除后的待发送信号与所选择的本次预编码矩阵相乘，则信号在经过信道H后，能够便于接收端还原出高质量的原始信号。

至此，结束本实施例中的THP预编码流程。以上操作均由发射端完成。此后，发射端将THP预编码后的信号分配到发射天线上，向接收端发送。

本实施例中通过选择使得三角阵对角线元素绝对值的最小值最大化的预编码矩阵，实现接收端噪声放大程度的有效降低，因此能够有效地提高单用户MIMO系统中的信号传输质量。

除了上述常规QR分解之外，本实施例中还可以采用排序的QR分解或者最小均方误差(MMSE)QR分解或者MMSE排序的QR分解等方式。

在排序的QR分解中，可以首先对信道状态信息矩阵进行排序操作后，再与码书中的每个预编码矩阵相乘，得到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵；或者，首先将信道状态信息矩阵与每个预编码矩阵相乘，再对得到的乘积进行排序操作，得到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵。

在MMSE QR分解中，首先将噪声加入到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵中，再与每个预编码矩阵相乘，得到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵。

在MMSE排序的QR分解中，首先对信道状态信息矩阵进行MMSE处理，将噪声加入到该矩阵中，再进行排序后，将排序结果与每个预编码矩阵相乘，得到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵；或者，首先对信道状态信息矩阵进行MMSE处理，将噪声加入到该矩阵中，再将处理结果与每个预编码矩阵相乘，并对乘积排序后，得到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵。

此外，从图4中可以看出，本实施例在发送端的THP预编码过程中加入了利用选择预编码矩阵以及利用预编码矩阵预编码的操作后，接收端将所加入的预编码矩阵看作为信道状态信息的一部分，那么在对信号进行还原时，无需执行解码操作，而是可以采用与现有技术相同的方式进行处理，即可还原出原始信号。因此本实施例并未增加接收端的操作复杂度，也未对接收端设备提出新的要求，其实用性和兼容性较好。

图6示出了本实施例中THP预编码装置的结构示意图。参见图6，本实施例对图3中的预编码矩阵选择模块进行了细化，并增加了取模与反馈处理模块。具体来说，本实施例中的预编码矩阵选择模块包括：计算子模块和比较子模块。这里的计算子模块用于将信道状态信息矩阵H与预先设置的码书中的每个预编码矩阵相乘，得到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵，并且对每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵进行QR分解，得到各预编码矩阵对应的三角阵；比较子模块用于比较各预编码矩阵对应的三角阵中的对角线元素绝对值的最小值，选择对角线元素绝对值的最小值最大者对应的预编码矩阵作为本次预编码矩阵。

相应地，取模与反馈处理模块用于根据发射天线数目以及预编码矩阵选择模块中比较子模块确定的本次预编码矩阵对应的三角阵，确定下三角归一化矩阵B，再根据下三角归一化矩阵B确定反馈矩阵(B-I)，其中I为单位矩阵；对调制后的待发送信号进行取模处理并利用反馈矩阵(B-I)进行反馈处理，得到流间干扰消除后的待发送信号。本实施例中的预编码模块利用来自于预编码矩阵选择模块中比较子模块的本次预编码矩阵，对经过取模和反馈处理的待发送信号进行预编码操作，得到THP预编码后的待发送信号。

实施例2

本实施例针对多用户的MIMO系统，即接收端为至少两个用户，每个用户可以具有至少一根接收天线。

图7为采用本实施例的THP预编码方法的多用户MIMO系统中信号传输示意图。参见图7，本实施例中，在信号传输之前，将预先设置的码书中的每个码字与信道状态信息矩阵相乘后得到等价信道矩阵，执行LQ分解后得到每个码字对应的三角阵。根据三角阵对角线元素绝对值的最小值最大化原则，选择出本次预编码矩阵，并确定反馈矩阵(B-I)。上述操作与实施例1中的相应操作相同。在信号传输过程中，调制后的待发送信号经过取模和利用反馈矩阵(B-I)的反馈处理后，再经过线性滤波处理以及利用本次预编码矩阵的预编码，完成THP预编码。然后，经过THP预编码的待发送信号连同本次预编码矩阵对应的功率归一化因子信息经过信道H，传输给作为接收端的各个用户。每个用户通过自身的接收天线接收到信号后，利用接收到的功率归一化因子对接收到的信号进行缩放，再进行取模操作和解调处理，得到原始信号。

本实施例中多用户MIMO系统的接收端在还原信号时，利用了归一化因子的倒数

而

与等价信道矩阵LQ分解得到的三角阵R中对角线元素有关，即对角线元素最小值越大，

越小，则接收端利用

对噪声的放大程度越小，因此，本实施例通过选择预编码矩阵来将三角阵R的对角线元素绝对值的最小值最大化，能够有效地降低噪声的放大程度，从而提高信号传输质量。

图8为本实施例中THP预编码方法的流程图。参见图8，该方法包括：

在步骤801中，将信道状态信息矩阵H与预先设置的码书中的每个预编码矩阵相乘，得到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵。

在步骤802中，对每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵进行LQ分解，得到各预编码矩阵对应的三角阵。

在步骤803中，比较各预编码矩阵对应的三角阵中的对角线元素绝对值的最小值，选择对角线元素绝对值的最小值最大者对应的预编码矩阵作为本次预编码矩阵。

上述三个步骤的操作与实施例1中的步骤501至503相同。

在步骤804中，根据本次预编码矩阵对应的三角阵和发射天线数目，确定下三角归一化矩阵B以及线性滤波器组矩阵。

本步骤中确定下三角归一化矩阵B的操作与实施例1中的步骤504相同，即B＝RG，其中矩阵B为对角线元素为1的下三角阵，R为本次预编码矩阵对应的三角阵， $G=\mathrm{diag}(R_{11}^{-1},R_{22}^{-1},...,R_{N_t{N}_t}^{-1}),$ 其中运算符号diag(*)表示以括号内的内容作为对角线元素的矩阵，N_t为发射天线数目，R_ii ^-1表示本步骤中的线性滤波器组矩阵为βFG，其中功率归一化因子 $\mathrm{\β}=\sqrt{\frac{N_t}{\underset{k=1}{\overset{N_t}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{R_{\mathrm{kk}}^2}}},$ N_t为发射天线数目，R_kk为本次预编码矩阵对应的三角阵R中的对角线元素，F为对由本次预编码矩阵乘以信道状态信息矩阵H得到的等价信道矩阵进行LQ分解得到的酉矩阵， $G=\mathrm{diag}(R_{11}^{-1},R_{22}^{-1},...,R_{N_t{N}_t}^{-1}).$

在步骤805中，根据下三角归一化矩阵B确定反馈矩阵(B-I)，其中I为单位矩阵。

本实施例中确定反馈矩阵(B-I)的操作与确定线性滤波器组矩阵βFG的操作之间不存在严格的时间顺序。

在步骤806中，对调制后的待发送信号进行取模处理，并利用反馈矩阵(B-I)进行反馈处理。

本步骤中的取模和反馈处理操作与实施例1中的步骤506相同。

在步骤807中，利用线性滤波器组矩阵对经过取模和反馈处理后的信号进行线性滤波处理。

与现有的THP预编码相似，本步骤中将线性滤波器组矩阵(βFG)乘以全部调制后待发送信号经取模和反馈处理后的结果。那么经过线性滤波的信号因功率归一化因子β的功率缩放作用，可以与原始的待发送信号具有相同的发射功率。

在步骤808中，利用本次预编码矩阵对经过线性滤波处理的待发送信号进行预编码操作，得到THP预编码后的待发送信号。

在通过取模和反馈处理实现流间干扰消除后，再在本步骤中利用前述步骤803中选择的本次预编码矩阵进行预编码操作，即将线性滤波后的待发送信号与所选择的本次预编码矩阵相乘，则信号在经过信道H后，能够便于接收端还原出高质量的原始信号。

至此，结束本实施例中的THP预编码流程。以上操作均由发射端完成。此后，发射端将THP预编码后的信号分配到发射天线上，向作为接收端的多个用户发送。

对于多用户MIMO系统，本实施例考虑到接收端在还原信号时功率归一化因子β的倒数对噪声的缩放作用，则通过选择使得对等价信道矩阵进行LQ分解得到的三角阵中对角线元素绝对值的最小值最大化的预编码矩阵，实现

的最小化，从而有效降低接收端的噪声放大程度，因此能够有效地提高多用户MIMO系统中的信号传输质量。

与实施例1相似，本实施例中还可以采用排序的LQ分解或者MMSE LQ分解或者MMSE排序的LQ分解等方式替代上述的常规LQ分解。

在排序的LQ分解中，可以首先对信道状态信息矩阵进行排序操作后，再与码书中的每个预编码矩阵相乘，得到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵；或者，首先将信道状态信息矩阵与每个预编码矩阵相乘，再对得到的乘积进行排序操作，得到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵。

在MMSE LQ分解中，首先将噪声加入到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵中，再与每个预编码矩阵相乘，得到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵。

在MMSE排序的LQ分解中，首先对信道状态信息矩阵进行MMSE处理，将噪声加入到该矩阵中，再进行排序后，将排序结果与每个预编码矩阵相乘，得到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵；或者，首先对信道状态信息矩阵进行MMSE处理，将噪声加入到该矩阵中，再将处理结果与每个预编码矩阵相乘，并对乘积排序后，得到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵。

此外，从图7中可以看出，本实施例在发送端的THP预编码过程中加入了利用选择预编码矩阵以及利用预编码矩阵预编码的操作后，接收端将所加入的预编码矩阵看作为信道状态信息的一部分，那么在对信号进行还原时，也像实施例1那样可以采用与现有技术相同的方式进行处理，而无需执行解码操作，即可还原出原始信号。因此本实施例并未增加接收端的操作复杂度，也未对接收端设备提出新的要求，其实用性和兼容性较好。

图9示出了本实施例中THP预编码装置的结构示意图。参见图9，本实施例对图3中的预编码矩阵选择模块进行了细化，并增加了取模与反馈处理模块以及线性滤波模块。具体来说，本实施例中的预编码矩阵选择模块包括：计算子模块和比较子模块。这里的计算子模块用于将信道状态信息矩阵H与预先设置的码书中的每个预编码矩阵相乘，得到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵，并且对每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵进行LQ分解，得到各预编码矩阵对应的三角阵；比较子模块用于比较各预编码矩阵对应的三角阵中的对角线元素绝对值的最小值，选择对角线元素绝对值的最小值最大者对应的预编码矩阵作为本次预编码矩阵。

相应地，取模与反馈处理模块用于根据发射天线数目以及预编码矩阵选择模块中比较子模块确定的本次预编码矩阵对应的三角阵，确定下三角归一化矩阵B，再根据下三角归一化矩阵B确定反馈矩阵(B-I)，其中I为单位矩阵；对调制后的待发送信号进行取模处理并利用反馈矩阵(B-I)进行反馈处理。

线性滤波模块用于根据发射天线数目以及预编码矩阵选择模块中比较子模块确定的本次预编码矩阵对应的三角阵确定线性滤波器组矩阵βFG，并对经过取模和反馈处理后的信号进行线性滤波处理。

本实施例中的预编码模块利用来自于预编码矩阵选择模块中比较子模块的本次预编码矩阵，对经过线性滤波处理的待发送信号进行预编码操作，得到THP预编码后的待发送信号。

图10示出了本实施例中THP预编码方法与现有THP预编码方法的性能仿真图。参见图10，带有五角星的线条表示现有THP预编码方法，带有方块的线条表示码书中包含两个预编码矩阵的本实施例中的THP预编码方法，带有圆圈的线条表示码书中包含三个预编码矩阵的本实施例中的THP预编码方法。从图10中可见，在相同的比特信噪比(Eb/N0)下，现有的THP预编码方法获得的误码率(BER)最高，即信号传输质量最差；对于本实施例中的THP预编码方法，码书中包含的预编码矩阵越多，对应的误码率越低，信号传输质量较现有方法提高得越明显。

实施例3

本实施例针对单用户的MIMO系统。一般情况下，信号传输中的码流个数与发射天线数目相等。考虑到码流较多时各个码流均无法具有较高的信噪比，因此本实施例中在发射端减少待发送信号的码流数量，并且在利用预编码矩阵进行预编码操作之前，执行码流变换操作。对于单用户的MIMO系统而言，在码流数量减少后，每个流的信噪比均能够得到有效地增加，则误码率可以有较大幅度的降低，因此信号传输质量可以得到有效地改善。

本实施例中，预先设置码流个数n，n＜发射天线数目，并且根据预先设置的码流个数以及发射天线数目，确定仿酉矩阵形式的码流变换矩阵。本实施例中仿酉矩阵形式的码流变换矩阵是指，当其为方阵时，该矩阵为酉矩阵；当其行数与列数不相等，即不是方阵时，该矩阵满足UU^H＝I或U^HU＝I，其中U^H表示取矩阵U的共轭转置矩阵。

图11示出了本实施例中THP预编码方法的流程图。参见图11，该方法包括：

在步骤1101中，根据预先设置的码流个数以及发射天线数目，确定仿酉矩阵形式的码流变换矩阵。

本实施例中，可以通过两种方式确定码流变换矩阵。一种方式为从备选酉矩阵中选择元素，组成行数等于发射天线数目、列数等于码流个数的仿酉矩阵形式的码流变换矩阵；另一种方式为直接构造出行数等于发射天线数目、列数等于码流个数的仿酉矩阵形式的码流变换矩阵。

对于第一种方式，当发射天线数目为N_t时，备选酉矩阵的大小为N_t×N_t。这里按照码流个数n，从该备选酉矩阵中选择出前n列元素，组成码流变换矩阵M，则M的行数为发射天线数目N_t，列数为码流个数n。

例如，存在4根发射天线，则预先设置的备选酉矩阵可以为：

$\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1& -1& 1& -1\\ 1& 1& -1& -1\\ 1& -1& -1& 1\end{array}\right].$

当码流个数为2时，选择备选酉矩阵的前2列元素，组成码流变换矩阵M，即 $M=\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\\ 1& 1\\ 1& -1\end{array}\right].$

对于第二种方式，直接构造出行数为发射天线数目N_t、列数为码流个数n的码流变换矩阵。例如：前述4×2大小的码流变换矩阵M。

在步骤1102中，将信道状态信息矩阵H、预先设置的码书中的每个预编码矩阵与码流变换矩阵相乘，得到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵。

假设预先设置的码书为{W₁，W₂，…W_n}，其中共包括n个预编码矩阵。信道状态信息矩阵H、每个预编码矩阵以及码流变换矩阵M相乘后，得到的等价信道矩阵为：HW₁M，HW₂M，…HW_nM。这里的等价信道矩阵可以看作为利用预编码矩阵和码流变换矩阵对信道矩阵进行改进，使得原本相对固定的信道矩阵能够在预编码矩阵和码流变换矩阵的影响下达到可调整的目的。

在步骤1103～1106中，对每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵进行QR分解，得到各预编码矩阵对应的三角阵；比较各预编码矩阵对应的三角阵中的对角线元素绝对值的最小值，选择对角线元素绝对值的最小值最大者对应的预编码矩阵作为本次预编码矩阵；根据本次预编码矩阵对应的三角阵，确定下三角归一化矩阵B；并且根据下三角归一化矩阵B确定反馈矩阵(B-I)，其中I为单位矩阵。

此处四个步骤的操作与实施例1中的步骤502至505相似，只是这里QR分解的对象是信道状态信息矩阵、预编码矩阵以及码流变换矩阵相乘后得到的等价信道矩阵。以预编码矩阵W_i为例，按照公式HW_iM＝F_i ^HR_i进行QR分解，其中R_i为三角阵，F_i为酉矩阵，F_i ^H表示取矩阵F_i的共轭转置矩阵，i为大于或等于1的整数。并且在求取下三角归一化矩阵B以及反馈矩阵(B-I)时，根本依据均为由信道状态信息矩阵、本次预编码矩阵以及码流变换矩阵的乘积确定的等价信道矩阵。此外，计算下三角归一化矩阵B时用到的矩阵G中，包含的对角线元素个数与码流个数相等。

在步骤1107中，按照预先设置的码流个数构造待发送信号，经过调制后进行取模处理，并利用反馈矩阵(B-I)进行反馈处理。

本步骤中的取模和反馈处理的操作与实施例1中的步骤506相同。

在步骤1108中，利用码流变换矩阵对经过取模和反馈处理的待发送信号进行码流变换处理。

由于码流变换矩阵M的列数与码流个数相等、行数与发射天线数目相等，则本步骤中，发射端将码流变换矩阵乘以取模和反馈处理后的待发送信号，即可将包含n个码流的待发送信号转换为与发射天线数目相同的路数，以便后续步骤中能够顺利执行预编码操作。

在步骤1109中，利用本次预编码矩阵对经过码流变换的待发送信号进行预编码操作，得到THP预编码后的待发送信号。

本步骤中利用前述步骤1104中选择的本次预编码矩阵进行预编码操作，即将经过码流变换的待发送信号与所选择的本次预编码矩阵相乘，则该信号在经过信道H后，能够便于接收端还原出高质量的原始信号。

至此，结束本实施例中的THP预编码流程。以上操作均由发射端完成。此后，发射端将THP预编码后的信号分配到发射天线上，向接收端发送。

本实施例中一方面采用减少码流个数的方式来提高每个码流的信噪比，从而提高信号传输质量；另一方面还通过选择使得三角阵对角线元素绝对值的最小值最大化的预编码矩阵，实现接收端噪声放大程度的有效降低。因此，本实施例能够在实施例1的基础上进一步提高单用户MIMO系统中的信号传输质量。

此外，与实施例1相似，本实施例在发送端的THP预编码过程中加入了利用选择预编码矩阵和利用预编码矩阵预编码以及改变码流个数的操作后，接收端仍然可以将所加入的预编码矩阵以及码流变换矩阵看作为信道状态信息的一部分，那么在对信号进行还原时，无需执行解码和码流逆变换操作，而是可以采用与现有技术相同的方式进行处理，即可还原出原始信号。因此本实施例并未增加接收端的操作复杂度，也未对接收端设备提出新的要求，其实用性和兼容性均较好。

本实施例中还可以采用排序的QR分解或者MMSE QR分解或者MMSE排序的QR分解等方式替代上述的QR分解。

在排序的QR分解中，可以首先对信道状态信息矩阵进行排序操作后，再与码书中的每个预编码矩阵和码流变换矩阵相乘，得到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵；或者，首先将信道状态信息矩阵、每个预编码矩阵以及码流变换矩阵相乘，再对得到的乘积进行排序操作，得到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵。

在MMSE QR分解中，首先将噪声加入到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵中，再与每个预编码矩阵和码流变换矩阵相乘，得到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵。

在MMSE排序的QR分解中，首先对信道状态信息矩阵进行MMSE处理，将噪声加入到该矩阵中，再进行排序后，将排序结果与每个预编码矩阵和码流变换矩阵相乘，得到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵；或者，首先对信道状态信息矩阵进行MMSE处理，将噪声加入到该矩阵中，再将处理结果与每个预编码矩阵和码流变换矩阵相乘，并对乘积排序后，得到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵。

图12示出了本实施例中THP预编码装置的结构示意图。参见图12，本实施例中的THP预编码装置在实施例1的基础上增加了码流变换处理模块。

本实施例中的码流变换处理模块用于根据预先设置的码流个数以及发射天线数目，确定仿酉矩阵形式的码流变换矩阵，按照预先设置的码流个数构造待发送信号，并且利用码流变换矩阵对经过取模和反馈处理的待发送信号进行码流变换处理。

本实施例预编码矩阵选择模块中的计算子模块用于将信道状态信息矩阵H、预先设置的码书中的每个预编码矩阵以及来自于码流变换处理模块的码流变换矩阵相乘，得到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵，并且对每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵进行QR分解，得到各预编码矩阵对应的三角阵；比较子模块用于比较各预编码矩阵对应的三角阵中的对角线元素绝对值的最小值，选择对角线元素绝对值的最小值最大者对应的预编码矩阵作为本次预编码矩阵。

相应地，取模与反馈处理模块用于根据码流个数以及预编码矩阵选择模块中比较子模块确定的本次预编码矩阵对应的三角阵，确定下三角归一化矩阵B，再根据下三角归一化矩阵B确定反馈矩阵(B-I)，其中I为单位矩阵；对按照码流个数构造的待发送信号进行调制、取模处理并利用反馈矩阵(B-I)进行反馈处理，得到流间干扰消除后的待发送信号。

此外，本实施例中的预编码模块利用来自于预编码矩阵选择模块中比较子模块的本次预编码矩阵，对经过码流变换处理的待发送信号进行预编码操作，得到THP预编码后的待发送信号。

经过仿真证明，在相同频谱效率下，待发送信号中包含的码流个数越少，信号的信噪比越大，误码率越低，信号质量越高；连同选择预编码矩阵所降低的误码率，本实施例的THP预编码方法能够获得远远高于现有THP预编码方法的信号质量和系统性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (26)

1、一种多输入多输出MIMO预编码方法，其特征在于，该方法包括：

利用在发送端预先设置的码书中的每个预编码矩阵和信道状态信息矩阵得到等价信道矩阵，进行分解后得到各预编码矩阵对应的三角阵；

选择对角线元素绝对值的最小值最大的三角阵对应的预编码矩阵，利用该预编码矩阵对流间干扰消除后的待发送信号进行预编码。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用预先设置的码书中的每个预编码矩阵和信道状态信息矩阵得到等价信道矩阵为：将所述信道状态信息矩阵与所述码书中的每个预编码矩阵相乘，得到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵；

所述进行分解后得到各预编码矩阵对应的三角阵为：对每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵进行QR分解，得到所述各预编码矩阵对应的三角阵。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵进行QR分解为：

按照公式HW_i＝F_i ^HR_i对所述每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵进行QR分解，其中H为信道状态信息矩阵，W_i为所述码书中的第i个预编码矩阵，i为大于或等于1的整数，R_i为三角阵，F_i为酉矩阵，F_i ^H表示取矩阵F_i的共轭转置矩阵。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用预先设置的码书中的每个预编码矩阵和信道状态信息矩阵得到等价信道矩阵之前，进一步包括：根据预先设置的码流个数以及发射天线数目，确定仿酉矩阵形式的码流变换矩阵；

所述选择对角线元素绝对值的最小值最大的三角阵对应的预编码矩阵之后，进一步包括：按照预先设置的码流个数构造待发送信号；

所述利用该预编码矩阵对流间干扰消除后的待发送信号进行预编码之前，进一步包括：利用所述码流变换矩阵对流间干扰消除后的待发送信号进行码流变换处理，再对码流变换处理后的信号执行所述预编码操作。

5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据预先设置的码流个数以及发射天线数目，确定仿酉矩阵形式的码流变换矩阵为：设所述码流个数为n，将行数等于发射天线数目、列数为n的仿酉矩阵确定为码流变换矩阵。

6、如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用预先设置的码书中的每个预编码矩阵和信道状态信息矩阵得到等价信道矩阵为：将所述信道状态信息矩阵、所述码书中的每个预编码矩阵与所述码流变换矩阵相乘，得到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵；

所述进行分解后得到各预编码矩阵对应的三角阵为：对每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵进行QR分解，得到所述各预编码矩阵对应的三角阵。

7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵进行QR分解为：

按照公式HW_iM＝F_i ^HR_i对所述每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵进行QR分解，其中H为信道状态信息矩阵，W_i为所述码书中的第i个预编码矩阵，i为大于或等于1的整数，M为所述码流变换矩阵，R_i为三角阵，F_i为酉矩阵，F_i ^H表示取矩阵F_i的共轭转置矩阵。

8、如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用所述码流变换矩阵对流间干扰消除后的待发送信号进行码流变换处理为：将所述码流变换矩阵乘以所述流间干扰消除后的待发送信号。

9、如权利要求4至8中任意一项所述的方法，其特征在于，所述选择对角线元素绝对值的最小值最大的三角阵对应的预编码矩阵之后，进一步包括：根据所选择的预编码矩阵对应的三角阵确定反馈矩阵；

所述进行码流变换处理之前，进一步包括：对调制后的待发送信号进行取模处理，并利用所确定的反馈矩阵进行反馈处理，得到流间干扰消除后的待发送信号。

10、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用预先设置的码书中的每个预编码矩阵和信道状态信息矩阵得到等价信道矩阵为：将所述信道状态信息矩阵与所述码书中的每个预编码矩阵相乘，得到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵；

所述进行分解后得到各预编码矩阵对应的三角阵为：对每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵进行LQ分解，得到所述各预编码矩阵对应的三角阵。

11、如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述对每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵进行LQ分解为：

按照公式HW_i＝R_iF_i ^H对所述每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵进行LQ分解，其中H为信道状态信息矩阵，W_i为所述码书中的第i个预编码矩阵，i为大于或等于1的整数，R_i为三角阵，F_i为酉矩阵，F_i ^H表示取矩阵F_i的共轭转置矩阵。

12、如权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述选择对角线元素绝对值的最小值最大的三角阵对应的预编码矩阵之后，进一步包括：根据所选择的预编码矩阵对应的三角阵和发射天线数目确定线性滤波器组矩阵；

所述利用该预编码矩阵对流间干扰消除后的待发送信号进行预编码之前，进一步包括：利用所确定的线性滤波器组矩阵对所述流间干扰消除后的待发送信号进行线性滤波。

13、如权利要求2、6、10中任意一项所述的方法，其特征在于，所述相乘之前，进一步包括：对所述信道状态信息矩阵进行最小均方误差MMSE处理。

14、如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述MMSE处理之后，进一步包括：对MMSE处理结果进行排序操作，将排序结果作为所述信道状态信息矩阵，执行所述相乘操作。

15、如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述相乘之后，进一步包括：对得到的乘积进行排序操作，将排序结果作为所述每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵。

16、如权利要求2、6、10中任意一项所述的方法，其特征在于，所述相乘之前，进一步包括：对所述信道状态信息矩阵进行排序处理，将排序结果作为所述信道状态信息矩阵。

17、如权利要求2、6、10中任意一项所述的方法，其特征在于，所述相乘之后，进一步包括：对得到的乘积进行排序操作，将排序结果作为所述每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵。

18、如权利要求2或10所述的方法，其特征在于，所述选择对角线元素绝对值的最小值最大的三角阵对应的预编码矩阵之后，进一步包括：根据所选择的预编码矩阵对应的三角阵以及发射天线数目确定反馈矩阵；

所述利用该预编码矩阵对流间干扰消除后的待发送信号进行预编码之前，进一步包括：对调制后的待发送信号进行取模处理，并利用所确定的反馈矩阵进行反馈处理，得到流间干扰消除后的待发送信号。

19、一种多输入多输出MIMO预编码装置，其特征在于，该装置包括：预编码矩阵选择模块和预编码模块，其中，

所述预编码矩阵选择模块用于利用预先设置的码书中的每个预编码矩阵和信道状态信息矩阵得到等价信道矩阵，进行分解后得到各预编码矩阵对应的三角阵，选择对角线元素绝对值的最小值最大的三角阵对应的预编码矩阵；

所述预编码模块用于利用选择出的预编码矩阵对流间干扰消除后的待发送信号进行预编码。

20、如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述预编码矩阵选择模块包括：计算子模块和比较子模块，其中，

所述计算子模块用于将所述信道状态信息矩阵与所述码书中的每个预编码矩阵相乘，得到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵，并且对每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵进行QR分解，得到各预编码矩阵对应的三角阵；

所述比较子模块用于选择对角线元素绝对值的最小值最大者对应的预编码矩阵。

21、如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述预编码矩阵选择模块包括：计算子模块和比较子模块，其中，

所述计算子模块用于将所述信道状态信息矩阵与所述码书中的每个预编码矩阵相乘，得到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵，并且对每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵进行LQ分解，得到各预编码矩阵对应的三角阵；

所述比较子模块用于选择对角线元素绝对值的最小值最大者对应的预编码矩阵。

22、如权利要求21所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括：

线性滤波模块，用于根据发射天线数目和预编码矩阵选择模块选择的预编码矩阵对应的三角阵确定线性滤波器组矩阵，利用所确定的线性滤波器组矩阵对所述流间干扰消除后的待发送信号进行线性滤波，并将线性滤波后的待发送信号发送给所述预编码模块。

23、如权利要求20或22所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括：

取模与反馈处理模块，用于根据发射天线数目以及预编码矩阵选择模块选择的预编码矩阵对应的三角阵，确定反馈矩阵，并且，对调制后的待发送信号进行取模处理并利用所确定的反馈矩阵进行反馈处理，得到流间干扰消除后的待发送信号。

24、如权利要求19所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括：

码流变换处理模块，用于根据预先设置的码流个数以及发射天线数目，确定仿酉矩阵形式的码流变换矩阵，按照预先设置的码流个数构造待发送信号，并且利用码流变换矩阵对流间干扰消除后的待发送信号进行码流变换处理。

25、如权利要求24所述的装置，其特征在于，所述预编码矩阵选择模块包括：计算子模块和比较子模块，其中，

所述计算子模块用于将所述信道状态信息矩阵、所述码书中的每个预编码矩阵以及来自于码流变换处理模块的码流变换矩阵相乘，得到每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵，并且对每个预编码矩阵对应的等价信道矩阵进行QR分解，得到各预编码矩阵对应的三角阵；

所述比较子模块用于选择对角线元素绝对值的最小值最大者对应的预编码矩阵。

26、如权利要求24或25所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括：

取模与反馈处理模块，用于根据所述预编码矩阵选择模块选择的预编码矩阵对应的三角阵，确定反馈矩阵，并且，对按照所述码流个数构造的待发送信号进行调制、取模处理，并利用所确定的反馈矩阵进行反馈处理，得到流间干扰消除后的待发送信号。

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