CN101938301A - 一种多用户mimo的发送方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提出了一种多用户MIMO的发送方法，包括以下步骤：根据用户的QoS，获取与用户的QoS相对应的系数；根据用户的QoS相对应的系数以及信道矩阵特性，对用户进行功率分配；将功率分配后的数据向量送入预编码处理模块，处理后经N根天线发送。本发明的实施例还提出了一种多用户MIMO的发送设备。本发明提出的技术方案，通过将功率分配技术引入MIMO系统，综合考虑功率分配算法对信号的改造以及预编码算法对信道的改造，对矩阵进行联合处理，在既实现分集增益的基础上，通过基于用户QoS的功率分配算法，对不同用户合理分配功率资源，从而满足用户不同的性能需求。

Description

一种多用户MIMO的发送方法及设备

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体而言，本发明涉及一种多用户MIMO的发送方法及设备。

背景技术

移动和宽带成为现代通信技术的发展方向，如何消除同信道干扰、多址干扰与多径衰落的影响成为人们在提高无线移动通信系统性能时考虑的主要因素。近年来MIMO(Multiple Input Multiple Output，多入多出)多天线系统成为移动通信领域中的一个研究热点。

MIMO多天线系统指的是利用多根发射天线和多根接收天线进行无线传输的技术。它的实质是将空间通信链路划分为多个独立并行的子信道，进而为无线通信系统提供空间复用增益或者空间分集增益。空间复用增益可以提高系统的信道容量，空间分集增益可以提高信道的可靠性，降低误码率。MIMO无线通信系统引入了多个发射天线和多个接收天线，巧妙地利用了多个收发天线之间的空间信道的随机性，将曾经被视为干扰的多径信道转变为有利于提高传输性能的资源，从而在稀缺的频谱资源之外增加了额外的空间自由度，可以大幅度提高系统的频谱利用率或降低系统的传输差错率，适合高速无线通信或高可靠性无线通信。

THP(Tomlinson-Harashima precoding)算法最早提出是应用于消除码间串扰的一种时域均衡技术，后来，人们将它应用于MIMO系统中来对抗多天线间存在的临道干扰CCI(Co-Channel Interference)。THP在本质上是DPC(Dirty paper coding)原理的一种应用，因此，它通常被认为是一种能够应用于实际系统且可以近似达到MIMO下行信道容量、并可获得最大的空间复用增益的技术。此外，在无线通信系统中，数据通信业务成为通信业务中的发展最快的业务。通常对不同优先级别的用户会有不同的QoS(Quality of Service，服务质量)需求。然而，目前的MIMO-THP系统在设计的时候没有考虑到用户不同的QoS需求，对不同用户的需求不作区分。

因此有必要提出相应的技术方案，将功率分配算法合理的引入MIMO系统中，通过对矩阵的联合处理带来空间分集增益的同时，也能以用户的目标误码性能为准则，合理设计MIMO系统，为不同的用户合理分配系统的资源以满足不同用户的QoS需求。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是通过将功率分配算法合理的引入MIMO系统中，以用户的目标误码性能为准则，解决为不同的用户分配系统资源以满足不同用户的QoS需求的问题。

为了达到上述目的，本发明的实施例一方面提出了一种多用户MIMO的发送方法，包括以下步骤：

根据用户i的QoS，获取与用户i的QoS相对应的系数λ_i；

根据用户QoS相对应的系数λ_i以及信道矩阵

的特性，对用户待发送的数据进行功率分配，得到功率分配后的数据向量a′，其中，H_i＝(h_i1，h_i2，...，h_iN)表示矩阵H的第i行，分别对应N根天线到用户i的信道增益，1≤i≤K，K为用户数目，N≥K；

将功率分配后的数据向量a′送入预编码处理模块，处理后经N根天线发送。

本发明的实施例另一方面还提出了一种多用户MIMO的发送设备，包括功率分配模块以及预编码处理模块，

所述功率分配模块用于根据用户的QoS计算功率分配因子

并为多用户发送数据向量a＝(a₁，a₂，...，a_K)^T分配功率，a′＝Pa，其中，

a_i为用户i的数据，λ_i为与用户i的QoS相对应的系数，多用户下行信道矩阵为H，

H_i＝(h_i1，h_i2，...，h_iN)表示矩阵H的第i行，分别对应N根天线到用户i的信道增益，对信道矩阵H的共轭转置H^H进行QR分解，H^H＝Q′R′，R′＝[r′_ij]是对角线元素为实数的上三角矩阵，1≤i≤K，K为用户数目，i≤j≤K，N≥K；

所述预编码处理模块用于将功率分配后的数据向量a′进行预编码处理。

本发明提出的技术方案，通过将功率分配技术引入MIMO系统，综合考虑功率分配算法对信号的改造以及预编码算法对信道的改造，对矩阵进行联合处理，在既实现分集增益的基础上，通过基于用户QoS的功率分配算法，对不同用户合理分配功率资源，从而满足用户不同的性能需求。此外，本发明方案可以实现移动通信数据业务中不同等级用户的性能需求，有利于减小系统误码率，提高系统的频谱效率。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为多用户MIMO的发送方法的流程图；

图2为预编码处理模块信号处理的流程图；

图3为另一种等效的预编码处理的示意图；

图4为接收端信号处理的流程图；

图5为多用户MIMO的发送设备的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

为了便于理解本发明，首先对MIMO系统的空间发送和接收模型作简单介绍。

对于MIMO下行系统，认为每个用户有一根天线，假设K为用户数目，则所有用户的发送数据向量为a＝(a₁，a₂，...，a_K)^T，a_i为用户i的数据。通功率分配与预编码处理，将用户数据转化为分配到发送天线的天线发送向量。假设发送天线数目为N，并且N≥K，那么天线发送向量为x＝(x₁，x₂，...，x_N)^T，信号x₁，x₂，..，x_N是天线1，天线2，...，天线N上发送的数据。

多用户下行信道响应为H，

是大小为(K×N)的MIMO信道响应矩阵。其中H_i＝(h_i1，h_i2，...，h_iN)表示取H的第i行，即天线1，天线2，...，天线N到第i个用户的信道增益。则第i个用户接收到的数据为y_i＝H_ix+n_i，n_i为第i个用户处的加性白高斯零均值复高斯噪声。

这样整体系统的空间发送接收可表示为y＝Hx+n，其中y＝(y₁，y₂，...，y_K)^T，n＝(n₁，n₂，...，n_K)^T。

为了实现本发明之目的，本发明的实施例提出了一种多用户MIMO的发送方法，包括以下步骤：根据用户i的QoS，获取与用户i的QoS相对应的系数λ_i；根据用户QoS相对应的系数λ_i以及信道矩阵

的特性，对用户待发送的数据进行功率分配，得到功率分配后的数据向量a′，其中，H_i＝(h_i1，h_i2，...，h_iN)表示矩阵H的第i行，分别对应N根天线到用户i的信道增益，1≤i≤K，K为用户数目，N≥K；将功率分配后的数据向量a′送入预编码处理模块，处理后经N根天线发送。

如图1所示，为多用户MIMO的发送方法的流程图，包括以下步骤：

S101：根据用户的QoS，获取与用户QoS相对应的系数。

在步骤S101中，系统的发送端需要根据用户i的QoS，获取与用户i的QoS相对应的系数λ_i，并根据多用户下行信道矩阵为H，求取其信道特性的相关系数，为步骤S102中为用户分配功率作准备。

具体而言，在移动通信数据业务中，对不同优先级别的用户设定不同的QoS，它可以用不同用户之间的信干噪比SINR数值来表示，例如，系统的QoS需求表示为

$\frac{{\mathrm{SINR}}_1}{{\mathrm{\λ}}_1}=\frac{{\mathrm{SINR}}_2}{{\mathrm{\λ}}_2}=...\frac{{\mathrm{SINR}}_K}{{\mathrm{\λ}}_K},$

因此，通过求取K个用户的SINR比值矩阵，例如为Λ＝diag(λ₁，λ₂，...，λ_K)，则可以得到用户i的QoS相对应的系数λ_i。

S102：根据用户QoS相对应的系数以及信道矩阵的特性，对用户待发送的数据进行功率分配。

MIMO多用户下行信道响应矩阵为H，

是大小为(K×N)的信道响应矩阵。根据用户QoS相对应的系数λ_i以及信道矩阵的特性，对用户待发送的数据进行功率分配，得到功率分配后的数据向量a′。

进一步而言，作为本发明的实施例，在后续的信号处理，需要对信道矩阵H进行分解。其中，H_i＝(h_i1，h_i2，...，h_iN)表示矩阵H的第i行，分别对应N根天线到用户i的信道增益，对信道矩阵H的共轭转置H^H进行QR分解，H^H＝Q′R′，其中，R′＝[r′_ij]是对角线元素为实数的上三角矩阵，1≤i≤K，K为用户数目，i≤j≤K，N≥K。

更具体而言，例如通过选取ZF(zero-forcing，迫零)准则，设定GHFB^-1＝I。矩阵B，F，G可通过对信道矩阵的共轭转置H^H进行QR分解得到：H^H＝Q′R′，其中R′＝[r′_ij]是对角线元素为实数的上三角矩阵，相应的预编码矩阵为

$G=\mathrm{diag}[r_{11}^{\′-1},r_{22}^{\′-1},...,r_{\mathrm{KK}}^{\′-1}]$

其中矩阵G中的元素用于计算为用户分

F＝[(Q′^T)₁，(Q′^T)₂，...，(Q′^T)_K]^T

配的功率因子大小。

在步骤S102中，对用户进行功率分配，功率分配因子为a′＝Pa，其中，

多用户发送数据向量为a＝(a₁，a₂，...，a_K)^T，a_i为用户i的数据。

S103：将功率分配后的数据向量送入预编码处理模块，处理后经N根天线发送。

在步骤S103中，将利用步骤S101中得到的预编码矩阵对功率分配后的数据向量进行处理，具体如图2所示。

具体而言，预编码处理模块进行以下计算：

计算向量

其中，d为约束

功率的向量值，B^-1为矩阵B的逆矩阵，

计算待发送数据向量

其中，F＝[(Q′^T)₁，(Q′^T)₂，...，(Q′^T)_K]^T。

更具体而言，d为约束

功率的向量值，通过以下方式实现：

通过求模操作限制向量

中元素的发送功率，对用户i以t_i值取模用以限制向量

中元素的发送功率，其中M为发送数据的调制阶数。

具体如图2所示，将进行功率分配以后的数据向量a′送入预编码处理模块，为保证能够消除不同用户之间的干扰，反馈矩阵B的结构约束为对角线元素为1的三角矩阵。发送端的求模操作是为了限制向量

中元素的发送功率，前馈矩阵F是酉矩阵，天线发送向量的功率与向量

中的发送功率相同，进而限制了不同天线的发送功率。

如图2所示，求模输出的信号

将

与矩阵I-B相乘后得到

并将

与a′相加后作为求模运算的输入信号。进行输入信号对t_i，i＝1，...，K求模操作，ti取值与调制阶数M以及分配的功率P_k有关，其中

取模后设定范围为[-t_i/2，t_i/2)，取模是为了限制功率，将信号的幅值限定在[-t_i/2，t_i/2)内。通过求模操作与反馈矩阵B的联合处理。我们得到了等效数据向量v＝a′+d，反馈操作等效为B^-1，因为

因此向量

其中d向量的引入是为了约束

的功率，再经过前馈矩阵F，得到天线发送数据x＝FB^-1v＝FB^-1(Pa+d)。

如图3所示，为与图2等效的另一种预编码处理的示意图。

此外，在实际系统中为简化接收端的复杂度，避免接收端重复进行功率分配的计算，发送端可以将得出的功率分配因子发送到接收端。例如，发送端通过M比特信息通知接收端所述功率分配因子，所述M比特采取均匀量化方式通知接收端所述功率分配因子，每子流的功率范围是[0，P_T]，量化间隔为T＝P_T/(2^M-1)。量化功率为

i＝1，...，K，其中round(·)表示对·取离它最近的整数。当

时，选取

ε为极小量，例如，ε＝10^-10。可以看出，当功率因子的量化比特数越多时，量化功率的误差越小，系统的误码性能越好；反之亦然。通过仿真与分析可以得到，在用户的平均SINR为10dB的情况下，选取M＝4时的性能就可以接近理想功率分配的性能。因此，优选地，可以通过4比特将功率分配因子通知接收端。上述采用均匀量化功率因子的方法，采用较少的比特数传递功率分配信息，提高了系统频谱效率，有效降低了接收端的复杂度。

在接收端，接收信号处理流程图如图4所示，接收到的数据向量为y，可表示为y＝Hx+n，其中y＝(y₁，y₂，...，y_K)^T，n＝(n₁，n₂，...，n_K)^T。在接收端信号处理时，首先通过对角矩阵G消除预编码处理对信道的改造，其次通过与发送端对应的求模操作去掉引入的d向量，最后消去功率分配因子，得到估计数据，用公式表述如下：

例如，还是通过选取ZF(zero-forcing，迫零)准则，设定GHFB^-1＝I，矩阵B，F，G通过对信道矩阵的共轭转置H^H进行QR分解得到，其中：

H^H＝Q′R′，R′＝[r′_ij]是对角线元素为实数的上三角矩阵，得到预编码矩阵为

$G=\mathrm{diag}[r_{11}^{\′-1},r_{22}^{\′-1},...,r_{\mathrm{KK}}^{\′-1}]$

$B=G{({[\left(R^{\′}\right)}_1^T,{\left(R^{\′}\right)}_2^T,...,{\left(R^{\′}\right)}_K^T{]}^T)}^H.$

F＝[(Q′^T)₁，(Q′^T)₂，...，(Q′^T)_K]^T

通过选取R′矩阵的前K行与Q′矩阵的前K列分别作为构成反馈矩阵B与前馈矩阵F的部分，通过以上操作，当N＞K时，便将分集增益引入了MIMO系统，从而能给所有用户带来更好的误码性能。

本发明的实施例提出的上述方法，通过将功率分配技术引入MIMO系统，综合考虑功率分配算法对信号的改造以及预编码算法对信道的改造，在既实现分集增益的基础上，通过基于用户QoS的功率分配算法，对不同用户合理分配功率资源，从而满足用户不同的性能需求。此外，本发明的实施例可以实现移动通信数据业务中不同等级用户的性能需求，有利于减小系统误码率，提高系统的频谱效率。

本发明的实施例另一方面还提出了一种多用户MIMO的发送设备100，如图5所示，为基于概率数据辅助检测信号设备100的结构示意图，包括功率分配模块110以及预编码处理模块120。

其中，功率分配模块110用于根据用户的QoS计算功率分配因子

并为多用户发送数据向量a＝(a₁，a₂，...，a_K)^T分配功率，a′＝Pa，其中，

a_i为用户i的数据，λ_i为与用户i的QoS相对应的系数，多用户下行信道矩阵为H，

H_i＝(h_i1，h_i2，...，h_iN)表示矩阵H的第i行，分别对应N根天线到用户i的信道增益，对信道矩阵H的共轭转置H^H进行QR分解，H^H＝Q′R′，R′＝[r′_ij]是对角线元素为实数的上三角矩阵，1≤i≤K，K为用户数目，i≤j≤K，N≥K；预编码处理模块120用于将功率分配后的数据向量a′进行预编码处理。

具体而言，在移动通信数据业务中，对不同优先级别的用户设定不同的QoS，它可以用不同用户之间的信干噪比SINR数值来表示，例如，系统的QoS需求表示为

$\frac{{\mathrm{SINR}}_1}{{\mathrm{\λ}}_1}=\frac{{\mathrm{SINR}}_2}{{\mathrm{\λ}}_2}=...\frac{{\mathrm{SINR}}_K}{{\mathrm{\λ}}_K},$

因此，通过求取K个用户的SINR比值矩阵，例如为Λ＝diag(λ₁，λ₂，...，λ_K)，则可以得到用户i的QoS相对应的系数λ_i。

作为上述设备的实施例，功率分配模块110获取与用户i的QoS相对应的系数λ_i包括：

根据用户的QoS等级，获取其相应的信干噪比SINR数值，计算K个用户的SINR比值矩阵Λ，Λ＝diag(λ₁，λ₂，...，λ_K)。

为了后续的信号处理，需要对信道矩阵H进行分解。

其中，H_i＝(h_i1，h_i2，...，h_iN)表示矩阵H的第i行，分别对应N根天线到用户i的信道增益，对信道矩阵H的共轭转置H^H进行QR分解，H^H＝Q′R′，其中，R′＝[r′_ij]是对角线元素为实数的上三角矩阵，1≤i≤K，K为用户数目，i≤j≤K，N≥K。

更具体而言，例如通过选取ZF(zero-forcing，迫零)准则，设定GHFB^-1＝I。矩阵B，F，G可通过对信道矩阵的共轭转置H^H进行QR分解得到：H^H＝Q′R′，其中R′＝[r′_ij]是对角线元素为实数的上三角矩阵，相应的预编码矩阵为

$G=\mathrm{diag}[r_{11}^{\′-1},r_{22}^{\′-1},...,r_{\mathrm{KK}}^{\′-1}]$

$B=G{({[\left(R^{\′}\right)}_1^T,{\left(R^{\′}\right)}_2^T,...,{\left(R^{\′}\right)}_K^T{]}^T)}^H$

F＝[(Q′^T)₁，(Q′^T)₂，...，(Q′^T)_K]^T。

作为上述设备的实施例，预编码处理模块120包括求模模块121、反馈模块122以及前馈模块123。

其中，求模模块121用于对输入的每个用户信号相应地以取模得到信号

M为发送数据的调制阶数，取模后设定范围为[-t_i/2，t_i/2)，取模是为了限制功率，将信号的幅值限定在[-t_i/2，t_i/2)内；

反馈模块122用于接收求模模块121输出的信号

将

与矩阵I-B相乘后得到并将

与a′相加后作为求模模块121的输入信号，对信道矩阵的共轭转置H^H进行QR分解得到可以求得矩阵I和B，令H^H＝Q′R′，其中，R′＝[r′_ij]是对角线元素为实数的上三角矩阵，

$G=\mathrm{diag}[r_{11}^{\′-1},r_{22}^{\′-1},...,r_{\mathrm{KK}}^{\′-1}],$ $B=G{({[\left(R^{\′}\right)}_1^T,{\left(R^{\′}\right)}_2^T,...,{\left(R^{\′}\right)}_K^T{]}^T)}^H,$

F＝[(Q′^T)₁，(Q′^T)₂，...，(Q′^T)_K]^T，GHFB^-1＝I；

前馈模块123用于将信号

与矩阵F相乘，得到待发送信号

作为上述设备的实施例，发送设备100还包括发送模块130，发送模块130将待发送信号x经N根天线发送。

在实际系统中为简化接收端的复杂度，避免接收端重复进行功率分配的计算，发送端可以将得出的功率分配因子发送到接收端。例如，发送端通过M比特信息通知接收端所述功率分配因子，所述M比特采取均匀量化方式通知接收端所述功率分配因子，每子流的功率范围是[0，P_T]，量化间隔为T＝P_T/(2^M-1)。量化功率为i＝1，...，K，其中round(·)表示对·取离它最近的整数。当时，选取

ε为极小量，例如，ε＝10^-10。可以看出，当功率因子的量化比特数越多时，量化功率的误差越小，系统的误码性能越好；反之亦然。通过仿真与分析可以得到，在用户的平均SINR为10dB的情况下，选取M＝4时的性能就可以接近理想功率分配的性能。因此，优选地，可以通过4比特将功率分配因子通知接收端。上述采用均匀量化功率因子的方法，采用较少的比特数传递功率分配信息，提高了系统频谱效率，有效降低了接收端的复杂度。

作为上述设备的实施例，发送模块130还用于将功率分配因子通过M比特信息发送给接收端，M比特采取均匀量化方式通知接收端功率分配因子，量化间隔为T＝P_T/(2^M-1)。

作为上述设备的实施例，M比特为4比特。

本发明的实施例提出的上述设备，通过将功率分配技术引入MIMO系统，综合考虑功率分配算法对信号的改造以及预编码算法对信道的改造，在既实现分集增益的基础上，通过基于用户QoS的功率分配算法，对不同用户合理分配功率资源，从而满足用户不同的性能需求。此外，本发明的实施例可以实现移动通信数据业务中不同等级用户的性能需求，有利于减小系统误码率，提高系统的频谱效率。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种多用户MIMO的发送方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据用户i的QoS，获取与用户i的QoS相对应的系数λ_i；

根据用户QoS相对应的系数λ_i以及信道矩阵

的特性，对用户待发送的数据进行功率分配，得到功率分配后的数据向量a′，其中，H_i＝(h_i1，h_i2，...，h_iN)表示矩阵H的第i行，分别对应N根天线到用户i的信道增益，1≤i≤K，K为用户数目，N≥K；

将功率分配后的数据向量a′送入预编码处理模块，处理后经N根天线发送。

2.如权利要求1所述的多用户MIMO的发送方法，其特征在于，对用户待发送的数据进行功率分配包括以下步骤：

对信道矩阵H的共轭转置H^H进行QR分解，获得信道矩阵的特性参数r′_ij，其中，H^H＝Q′R′，R′＝[r′_ij]是对角线元素为实数的上三角矩阵，i≤j≤K；

对用户进行功率分配，功率分配因子为

a′＝Pa，其中，

多用户发送数据向量为a＝(a₁，a₂，...,a_K)^T，a_i为用户i的数据。

3.如权利要求2所述的多用户MIMO的发送方法，其特征在于，发送端通过M比特信息通知接收端所述功率分配因子，所述M比特采取均匀量化方式通知接收端所述功率分配因子，量化间隔为T＝P_T/(2^M-1)。

4.如权利要求3所述的多用户MIMO的发送方法，其特征在于，所述M比特为4比特。

5.如权利要求1所述的多用户MIMO的发送方法，其特征在于，根据用户i的QoS，获取与用户i的QoS相对应的系数λ_i包括：

根据用户的QoS等级，获取其相应的信干噪比SINR数值，计算K个用户的SINR比值矩阵Λ，Λ＝diag(λ₁，λ₂，...，λ_K)。

6.如权利要求1所述的多用户MIMO的发送方法，其特征在于，所述预编码处理模块包括：

计算向量

其中，d为约束功率的向量值，B^-1为矩阵B的逆矩阵，

计算待发送数据向量

其中，F＝[(Q′^T)₁，(Q′^T)₂，...，(Q′^T)_K]^T。

7.如权利要求6所述的多用户MIMO的发送方法，其特征在于，所述d为约束

功率的向量值，包括：

通过求模操作限制向量

中元素的发送功率，对用户i以t_i值取模用以限制向量

中元素的发送功率，其中

M为发送数据的调制阶数。

8.一种多用户MIMO的发送设备，其特征在于，包括功率分配模块以及预编码处理模块，

所述功率分配模块用于根据用户的QoS计算功率分配因子

并为多用户发送数据向量a＝(a₁，a₂，...，a_K)^T分配功率，a′＝Pa，其中，

a_i为用户i的数据，λ_i为与用户i的QoS相对应的系数，多用户下行信道矩阵为H，

H_i＝(h_i1，h_i2，...，h_iN)表示矩阵H的第i行，分别对应N根天线到用户i的信道增益，对信道矩阵H的共轭转置H^H进行QR分解，H^H＝Q′R′，R′＝[r′_ij]是对角线元素为实数的上三角矩阵，1≤i≤K，K为用户数目，i≤j≤K，N≥K；

所述预编码处理模块用于将功率分配后的数据向量a′进行预编码处理。

9.如权利要求8所述的多用户MIMO的发送设备，其特征在于，所述功率分配模块获取与用户i的QoS相对应的系数λ_i包括：

根据用户的QoS等级，获取其相应的信干噪比SINR数值，计算K个用户的SINR比值矩阵Λ，Λ＝diag(λ₁，λ₂，...，λ_K)。

10.如权利要求8所述的多用户MIMO的发送设备，其特征在于，所述预编码处理模块包括求模模块、反馈模块以及前馈模块，

所述求模模块用于对输入的每个用户信号相应地以取模得到信号

M为发送数据的调制阶数；

所述反馈模块用于接收所述求模模块输出的信号

将

与矩阵I-B相乘后得到

并将

与a′相加后作为所述求模模块的输入信号，对信道矩阵的共轭转置H^H进行QR分解得到可以求得矩阵I和B，令H^H＝Q′R′，其中，R′＝[r′_ij]是对角线元素为实数的上三角矩阵，

$G=\mathrm{diag}[r_{11}^{\′-1},r_{22}^{\′-1},...,r_{\mathrm{KK}}^{\′-1}],$ $B=G{({[\left(R^{\′}\right)}_1^T,{\left(R^{\′}\right)}_2^T,...,{\left(R^{\′}\right)}_K^T{]}^T)}^H,$

F＝[(Q′^T)₁，(Q′^T)₂，...，(Q′^T)_K]^T，GHFB^-1＝I；

所述前馈模块用于将信号

与矩阵F相乘，得到待发送信号

11.如权利要求8所述的多用户MIMO的发送设备，其特征在于，所述发送设备还包括发送模块，

所述发送模块将所述待发送信号x经N根天线发送。

12.如权利要求11所述的多用户MIMO的发送设备，其特征在于，所述发送模块还用于将所述功率分配因子通过M比特信息发送给接收端，所述M比特采取均匀量化方式通知接收端所述功率分配因子，量化间隔为T＝P_T/(2^M-1)。

13.如权利要求12所述的多用户MIMO的发送设备，其特征在于，所述M比特为4比特。

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