CN102918781B - 应用于分布式mimo系统中的预编码方法及发射机 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种应用于分布式多输入多输出（MIMO）系统中的预编码方法和发射机。所述方法包括：构建对偶干扰信道，利用对偶干扰信道与原始干扰信道的转化关系，对原始信道中的预编码矩阵进行干扰对齐迭代运算；一方面，随着迭代运算次数的增加，计算得到的原始信道中的预编码矩阵会逐渐收敛，另一方面，根据最终计算得到的原始信道的预编码矩阵所计算的干扰信道系统总的均方误差（MSE）也将趋于最小值，从而实现了MSE最小化，降低了不同用户间信号的相互干扰。

Description

应用于分布式MIMO系统中的预编码方法及发射机

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种应用于分布式MIMO系统中的预编码方法及发射机。

背景技术

在无线通信系统中，如何解决信号在传输过程中的相互干扰一直是业界探讨的重点，其中，高斯干扰信道的特征主要表现在，不同用户的信号存在相互干扰，用户间数据不能共享，且无法进行联合的发送，但每个用户均知道完整的信道信息。

为了避免用户间信号的相互干扰，现有技术中通常采用时分多址复用(TDMA，Time Division Multiple Access)方式来发送数据，即发射机在不同的时隙向用户发送数据。其系统示意图可如图1-a所示，由图1可见，发射机1和发射机2采用TDMA方式，在不同的时隙分别将用户1和用户2的数据发送到相应用户的接收机1和接收机2，由于是分时发送，避免了不同用户信号间的相互干扰。目前发射机也有采用频分多址复用(FDMA，FrequencyDivision Multiple Access)方式来发送数据，与TDMA类似，FDMA是使发射机在时隙相同但频率不同的信道上向用户发送数据，FDMA方法同样可避免不同用户信号间的相互干扰。

但是，由上述可知，虽然采用FDMA或TDMA方式来发送数据可避免不同用户信号间的相互干扰，但是要求系统在一个时隙或一个频率中只能发送一个用户数据，这必然导致系统的整体信道容量较低，也使系统的吞吐量受到了限制。

发明内容

本发明实施例提供了一种应用于分布式MIMO系统中的预编码方法及发射机，用于降低用户间信号的相互干扰，提高系统信道容量。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

一种应用于分布式多输入多输出MIMO系统中的预编码方法，包括：

发射机初始化原始干扰信道的预编码矩阵；

发射机根据当前原始干扰信道的预编码矩阵计算原始干扰信道中的接收滤波矩阵；

发射机根据当前计算得到的原始干扰信道中的接收滤波矩阵和当前原始干扰信道的预编码矩阵，利用对偶干扰信道与上述原始干扰信道的转化关系，计算对偶干扰信道的预编码矩阵，其中，上述对偶干扰信道与上述原始干扰信道具有如下关系：

上述对偶干扰信道中的接收机为上述原始干扰信道中的发射机，上述对偶干扰信道中的发射机为上述原始干扰信道中的接收机；

发射机根据当前计算得到的对偶干扰信道的预编码矩阵，计算对偶干扰信道中的接收滤波矩阵；

发射机根据当前计算得到的对偶干扰信道中的预编码矩阵和接收滤波矩阵，利用对偶干扰信道与上述原始干扰信道的转化关系，计算新的原始干扰信道的预编码矩阵；

发射机判断当前是否满足预置的停止运算条件，若是，则按照最后计算得到的上述原始干扰信道的预编码矩阵进行预编码后，向对端接收机发送数据；若否，则用上述新的原始干扰信道的预编码矩阵替换前一次的原始干扰信道的预编码矩阵，将上述新的原始干扰信道的预编码矩阵作为当前原始干扰信道的预编码矩阵，重复执行上述计算上述原始干扰信道中的接收滤波矩阵，上述对偶干扰信道的预编码矩阵，上述对偶干扰信道中的接收滤波矩阵和上述新的原始干扰信道的预编码矩阵以及判断当前是否满足预置的停止运算条件的流程。

由上可见，本发明实施例中，通过构建对偶干扰信道，利用对偶干扰信道与原始干扰信道的转化关系，对原始信道中的预编码矩阵进行干扰对齐迭代运算，一方面，随着迭代计算的次数增加，计算得到的原始信道中的预编码矩阵会逐渐收敛，而根据最终计算得到的原始信道的预编码矩阵所计算的干扰信道系统总的均方误差(MSE，Mean Square Error)也将趋于最小值，从而实现了MSE最小化，降低了不同用户(接收机)间信号的相互干扰，同时，与传统的采用TDMA或FDMA的抗干扰方法相比，在本发明提供的技术方案支持下，系统在一个时隙或一个频率中可向多个接收机发送用户数据，进一步提高了系统信道容量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1-a为现有技术中采用TDMA方式发送用户数据的流程示意图；

图1-b为本发明实施例中MIMO系统下原始干扰信道的示意图；

图1-c为本发明实施例提供的MIMO系统下对偶干扰信道的示意图；

图2为本发明实施例提供的预编码方法的实施例流程示意图；

图3为本发明实施例提供的发射机的实施例结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种应用于分布式MIMO系统中的预编码方法。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。

实施例一

首先说明的是，本发明实施例中的干扰对齐方法主要应用于分布式多输入多输出(MIMO，Multiple-Input Multiple-Out-put)系统中，例如MIMO干扰系统中，其中，MIMO干扰系统可如图1-b所示，在图1-b所示的MIMO干扰系统中，原始干扰信道下存在K个发射机，及K个接收机，每个发射机和接收机均存在多条天线，则在此MIMO干扰系统中，第k个接收机的均方误差(MSE，Mean Square Error)计算如下：

${\mathrm{MSE}}_k=E\left[{\left|\right|{\hat{d}}_k-d_k\left|\right|}_2^2\right]=E\left\{\mathrm{tr}\right[({\hat{d}}_k-d_k){({\hat{d}}_k-d_k)}^{\text{H}}\left]\right\}$

即可得，

${\mathrm{MSE}}_k=\mathrm{tr}[R_k\left(\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{H}_{\mathrm{ki}}{v}_i{v_i}^H{H_{\mathrm{ki}}}^H\right){R_k}^H-R_k{H}_{\mathrm{kk}}{v}_k-{v_k}^H{H_{\mathrm{kk}}}^H{R_k}^H+I+{{\mathrm{\σ}}_n}^2{R}_k{R_k}^H]$

其中，R_k表示第k个接收机的滤波矩阵，H_ki表示从发射机i到接收机k的信道系数矩阵，v_i表示第i个发射机的预编码矩阵，K表示原始干扰信道中的发射机数量。

在此MIMO干扰系统中，系统总的MSE计算如下：

$\mathrm{MSE}=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{MSE}}_k$

对于第k个接收机，若该接收机为线性最小化均方误差接收机(MMSE，Minimum Mean Square Error)，则其滤波矩阵R_k计算如下：.

$R_k={v_k}^H{H_{\mathrm{kk}}}^H{(\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{H}_{\mathrm{ki}}{v}_i{v_i}^H{H_{\mathrm{ki}}}^H+{\mathrm{\σ}}^{2}I)}^{-1}...\left(a\right)$

如参阅图2，本发明实施例中的应用于分布式MIMO系统中的预编码方法包括：

101、发射机初始化原始干扰信道的预编码矩阵；

在实际应用中，发射机可通过随机初始化原始干扰信道的预编码矩阵，或者，也可根据信道环境(如信道吞吐量、信噪比、误帧率等)从预置的码本中选择初始的预编码矩阵，此处不作限定，其具体实现方式为本领域技术所公知，此处不作详述。

102、发射机根据当前原始干扰信道的预编码矩阵计算原始干扰信道中的接收滤波矩阵；

发射机可根据当前原始干扰信道的预编码矩阵(在首次计算时，当前原始干扰信道的预编码矩阵为步骤101初始化的预编码矩阵)，计算出原始干扰信道中的接收滤波矩阵。

针对不同的接收机，发射机可利用相应的计算公式，根据当前原始干扰信道的预编码矩阵，计算出原始干扰信道中的接收滤波矩阵，例如，若对端接收机为线性MMSE接收机，则发射机可将原始干扰信道的预编码矩阵代入公式(a)计算出原始干扰信道中的接收滤波矩阵。

可理解的是，在实际应用中，原始干扰信道中的各个发射机通过协商调度等方式，可获知原始干扰信道信息(如当前原始干扰信道中各个发射机到对端接收机的信道矩阵系数)。

103、发射机计算对偶干扰信道的预编码矩阵；

其中，上述对偶干扰信道可如图1-c所示，其具体如下定义：对偶干扰信道的接收机为原始干扰信道中的发射机，对偶干扰信道中的发射机为原始干扰信道中的接收机；

依据上述对偶干扰信道的定义，可得到对偶干扰信道与原始干扰信道的转化关系，其中，对偶干扰信道的信道系数矩阵与原始干扰信道的信道系数矩阵存在如下关系：

其中，H_ji表示原始信道中第i个发射机到第j个接收机的信道系数矩阵H_ji的共轭矩阵。

依据MIMO干扰系统中原始干扰信道的MSE计算公式，可得出上述对偶干扰信道的第k个接收机的MSE计算如下：

${{\mathrm{MSE}}_k}^{\mathrm{Duality}}=E\left[{\left|\right|{\stackrel{\widehat{\‾}}{d}}_k-{\stackrel{\‾}{d}}_k\left|\right|}_2^2\right]=E\left\{\mathrm{tr}\right[({\stackrel{\widehat{\‾}}{d}}_k-{\stackrel{\‾}{d}}_k){({\stackrel{\widehat{\‾}}{d}}_k-{\stackrel{\‾}{d}}_k)}^H\left]\right\}$

即可得，

${{\mathrm{MSE}}_k}^{\mathrm{Duality}}=\mathrm{tr}[{\stackrel{\‾}{R}}_k\left(\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\‾}{H}}_{\mathrm{ki}}{\stackrel{\‾}{v}}_i{{\stackrel{\‾}{v}}_i}^H{{\stackrel{\‾}{H}}_{\mathrm{ki}}}^H\right){{\stackrel{\‾}{R}}_k}^H-{\stackrel{\‾}{R}}_k{\stackrel{\‾}{H}}_{\mathrm{kk}}{\stackrel{\‾}{v}}_k-{{\stackrel{\‾}{v}}_k}^H{{\stackrel{\‾}{H}}_{\mathrm{kk}}}^H{{\stackrel{\‾}{R}}_k}^H+I+{{\mathrm{\σ}}_n}^2{\stackrel{\‾}{R}}_k{{\stackrel{\‾}{R}}_k}^H]$

其中，表示对偶干扰信道中第k个接收机的滤波矩阵，表示对偶干扰信道中从发射机i到接收机k的信道系数矩阵，表示第i个发射机的预编码矩阵，K表示上述对偶干扰信道中发射机的总量。

对偶干扰信道系统中总的MSE计算如下：

${\mathrm{MSE}}^{\mathrm{Duality}}=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{{\mathrm{MSE}}_k}^{\mathrm{Duality}}$

对于对偶干扰信道的第k个接收机，若该接收机为线性MMSE接收机，则其滤波矩阵计算如下：

${\stackrel{\‾}{R}}_k={{\stackrel{\‾}{v}}_k}^H{{\stackrel{\‾}{H}}_{\mathrm{kk}}}^H{(\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\‾}{H}}_{\mathrm{ki}}{\stackrel{\‾}{v}}_i{{\stackrel{\‾}{v}}_i}^H{{\stackrel{\‾}{H}}_{\mathrm{ki}}}^H+{\mathrm{\σ}}^{2}I)}^{-1}...\left(b\right)$

通过对上述对偶干扰信道与原始干扰信道的转化关系，可得出如下转换公式：

$\left\{\begin{array}{c}\stackrel{\‾}{v}={\mathrm{aR}}^H\\ \stackrel{\‾}{R}=\frac{1}{a}{v}^H\end{array}\right....\left(c\right)$

其中，公式(c)中的a为：

$a=\sqrt{\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{tr}\left({v_k}^H{v}_k\right)}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{tr}\left({R_k}^H{R}_k\right)}}...\left(d\right)$

其中，表示发射机对偶干扰信道的预编码矩阵，R^H表示发射机当前计算得到的原始干扰信道中的接收滤波矩阵R的共轭矩阵，表示对偶干扰信道中的接收滤波矩阵，v^H表示发射机当前原始干扰信道的预编码矩阵v的共轭矩阵，R_k表示接收机k当前原始干扰信道的接收滤波矩阵，R_k ^H为R_k的共轭矩阵，v_k表示发射机k当前原始干扰信道的预编码矩阵，v_k ^H为v_k的共轭矩阵，K为原始干扰信道中发射机和接收机的数量。

在实际应用中，发射机可根据对偶干扰信道与原始干扰信道的转化关系，从原始干扰信道切换到对偶干扰信道中，并可根据步骤102计算得到的原始干扰信道中的接收滤波矩阵及当前原始干扰信道的预编码矩阵，利用公式(c)和(d)计算出对偶干扰信道的预编码矩阵。

可以理解的是，基于对上述公式(c)和(d)的变形换算，将可能得到其它多组转换公式，因此，上述公式(c)和(d)不应理解为是本发明实施例中唯一的转换公式，即，基于对偶干扰信道与原始干扰信道的转化关系及上述公式(c)和(d)下相应变形换算所得到的其它转换公式均在本发明实施例的保护范围之下。

104、发射机根据当前计算得到的对偶干扰信道的预编码矩阵，计算对偶干扰信道中的接收滤波矩阵；

发射机可根据步骤103计算得到的对偶干扰信道的预编码矩阵，计算出对偶干扰信道中的接收滤波矩阵。

其计算方式可与步骤102类似，此处不再赘述。

105、发射机计算新的原始干扰信道的预编码矩阵；

依据步骤103中上述的对偶干扰信道与原始干扰信道的转化关系，可得到如下转换公式：

$\left\{\begin{array}{c}v=\mathrm{\β}{\stackrel{\‾}{R}}^H\\ R=\frac{1}{\mathrm{\β}}\stackrel{\‾}{v}H\end{array}\right....\left(e\right)$

其中，公式(e)中的a为：

$\mathrm{\β}=\sqrt{\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{tr}\left({{\stackrel{\‾}{v}}_k}^H{\stackrel{\‾}{v}}_k\right)}{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{tr}\left({{\stackrel{\‾}{R}}_k}^H{\stackrel{\‾}{R}}_k\right)}}...\left(f\right)$

其中，v表示发射机原始干扰信道的预编码矩阵，表示发射机当前计算得到的对偶干扰信道中的接收滤波矩阵的共轭矩阵，R表示原始干扰信道中的接收滤波矩阵，表示发射机当前对偶干扰信道的预编码矩阵的共轭矩阵，表示接收机k当前对偶干扰信道的接收滤波矩阵，为的共轭矩阵，表示发射机k当前对偶干扰信道的预编码矩阵，为的共轭矩阵，K为对偶干扰信道中发射机和接收机的数量。

在实际应用中，发射机可根据对偶干扰信道与原始干扰信道的转化关系，从对偶干扰信道切换到原始干扰信道中，并可根据根据步骤103计算得到的对偶干扰信道的预编码矩阵及步骤104计算得到的对偶干扰信道中的接收滤波矩阵，利用公式(e)和(f)计算出新的原始干扰信道的预编码矩阵。

可以理解的是，基于对上述公式(e)和(f)的变形换算，将可能得到其它多组转换公式，因此，上述公式(e)和(f)不应理解为是本发明实施例中唯一的转换公式，即，基于对偶干扰信道与原始干扰信道的转化关系及上述公式(e)和(f)下相应变形换算所得到的其它转换公式均在本发明实施例的保护范围之下。

106、发射机判断当前是否满足预置的停止运算条件；

在一种应用场景下，上述预置的停止运算条件可以是当前累计判断次数超过预置的门限值，发射机通过判断当前累计判断次数是否超过预置的门限值来决定是否停止迭代运算，若超过，则发射机执行步骤108，若不超过，则执行步骤107。

在一种应用场景下，上述预置的停止运算条件也可以是本次MSE值与前一次MSE值的差值低于预置的门限值，此时，发射机可先根据步骤102中的原始干扰信道的预编码矩阵计算第一MSE值(即前一次MSE值)，然后根据步骤105计算得到的新的原始干扰信道的预编码矩阵计算第二MSE值(即本次MSE值)，之后发射机判断第二MSE值与第一MSE值的差值是否低于预置的门限值，若是，则发射机执行步骤108，若不超过，则执行步骤107。当然，上述预置的停止运算条件还可以其它各种设置，此处不作限定。

107、发射机更新当前原始干扰信道的预编码矩阵；

发射机用步骤105计算得到的新的原始干扰信道的预编码矩阵替换前一次的原始干扰信道的预编码矩阵，将其作为当前原始干扰信道的预编码矩阵，并重复步骤102。

108、发射机进行预编码后，向对端接收机发送数据；

发射机按照步骤105计算得到的原始干扰信道的预编码矩阵进行预编码，具体的预编码过程为现有的公知技术，此处不作详述。

需要说明的是，本发明实施例中的发射机可以是基站、中继站或者是cell，原始干扰信道中的各个发射器可以是不同的基站、中继站或者是不同的cell，也可以是它们之间的不同组合，此处不作限定。

由上可见，本发明实施例中，通过构建对偶干扰信道，利用对偶干扰信道与原始干扰信道的转化关系，对原始信道中的预编码矩阵进行干扰对齐迭代运算，一方面，随着迭代计算的次数增加，计算得到的原始信道中的预编码矩阵会逐渐收敛，而根据最终计算得到的原始信道的预编码矩阵所计算的干扰信道系统总的MSE也将趋于最小值，从而实现了MSE最小化，降低了不同用户(接收机)间信号的相互干扰，同时，与传统的采用TDMA或FDMA的抗干扰方法相比，在本发明提供的技术方案支持下，系统在一个时隙或一个频率中可向多个接收机发送用户数据，进一步提高了系统信道容量。

实施例二

基于本发明实施例所提供的预编码方法下的发射机200，可如图3所示，包括：

初始化单元201，用于初始化原始干扰信道的预编码矩阵；

在实际应用中，初始化单元201可通过随机初始化原始干扰信道的预编码矩阵，或者，也可根据信道环境(如信道吞吐量、信噪比、误帧率等)从预置的码本中选择初始的预编码矩阵，此处不作限定，其具体实现方式为本领域技术所公知，此处不作详述。

更新计算单元202，用于根据当前原始干扰信道的预编码矩阵计算原始干扰信道中的接收滤波矩阵；

更新计算单元202可根据当前原始干扰信道的预编码矩阵(在首次计算时，当前原始干扰信道的预编码矩阵为步骤101初始化的预编码矩阵)，计算出原始干扰信道中的接收滤波矩阵。

针对不同的接收机，发射机可利用相应的计算公式，根据当前原始干扰信道的预编码矩阵，计算出原始干扰信道中的接收滤波矩阵，例如，若对端接收机为线性MMSE接收机，则更新计算单元202可将原始干扰信道的预编码矩阵代入实施例一的公式(a)计算出对端接收机的接收滤波矩阵。

可理解的是，在实际应用中，原始干扰信道中的各个发射机通过协商调度等方式，可获知原始干扰信道的信道信息(如原始干扰信道中各个发射机到对端接收机的信道矩阵系数)，其实现方式为现有的公知技术，此处不作详述。

第一计算单元203，用于根据更新计算单元202当前计算得到的原始干扰信道中的接收滤波矩阵和更新后的预编码矩阵，利用对偶干扰信道与原始干扰信道的转化关系，计算对偶干扰信道的预编码矩阵；

其中，对偶干扰信道与上述原始干扰信道具有如下关系：

对偶干扰信道中的接收机为原始干扰信道中的发射机，对偶干扰信道中的发射机为原始干扰信道中的接收机；

在实际应用中，第一计算单元203可根据对偶干扰信道与原始干扰信道的转化关系，从原始干扰信道切换到对偶干扰信道中，并可根据更新计算单元202当前计算得到的原始干扰信道中的接收滤波矩阵和当前原始干扰信道的预编码矩阵，利用实施一的公式(c)和(d)计算出对偶干扰信道的预编码矩阵。

第二计算单元204，用于根据第一计算单元203当前计算得到的对偶干扰信道的预编码矩阵，计算对偶干扰信道中的接收滤波矩阵；

第三计算单元205，用于根据第一计算单元203当前计算得到的对偶干扰信道的预编码矩阵，及第二计算单元204当前计算得到的对偶干扰信道中的接收滤波矩阵，利用对偶干扰信道与上述原始干扰信道的转化关系，计算新的原始干扰信道的预编码矩阵；

判断单元206，用于判断当前是否满足预置的停止运算条件，若是，则触发预编码发送单元207，若否，则触发替换单元208；

在一种应用场景下，上述预置的停止运算条件可以是当前判断单元206的累计判断次数超过预置的门限值，则判断单元206具体可用于判断当前判断单元206的累计判断次数(即判断单元206被触发的总次数)是否超过预置的门限值，若是，则触发预编码发送单元207，若否，则触发替换单元208。

在一种应用场景下，上述预置的停止运算条件可以是本次MSE值与前一次MSE值的差值低于预置的门限值，则判断单元206可包括：

第一均方误差计算单元，用于根据第三计算单元205前一次计算得到的原始干扰信道的预编码矩阵计算第一MSE值；

第二均方误差计算单元，用于根据第三计算单元205当前计算得到的原始干扰信道的预编码矩阵计算第二MSE值；

比较判断单元，用于判断上述计算得到的第二MSE值与第一MSE值的差值是否低于预置的门限值，若是，则触发预编码发送单元207，若否，则触发替换单元208。

预编码发送单元207，用于按照第三计算单元205计算得到的原始干扰信道的预编码矩阵进行预编码后，向对端接收机发送数据。

替换单元208，用于将第三计算单元205计算得到的新的原始干扰信道的预编码矩阵替换前一次的原始干扰信道的预编码矩阵，将其作为当前原始干扰信道的预编码矩阵，并触发更新计算单元202。

需要说明的是，本发明实施例中的发射机200可以是基站、中继站或者是cell，原始干扰信道中的各个发射器可以是不同的基站、中继站或者是不同的cell，也可以是它们之间的不同组合，此处不作限定。

需要说明的是，本实施例的发射机200可以如上述方法实施例中的发射机，可以用于实现上述方法实施例中的全部技术方案，其各个功能模块的功能可以根据上述方法实施例中的方法具体实现，其具体实现过程可参照上述实施例中的相关描述，此处不再赘述。

由上可见，本发明实施例中，发射机200通过构建对偶干扰信道，利用对偶干扰信道与原始干扰信道的转化关系，对原始信道中的预编码矩阵进行干扰对齐迭代运算，一方面，随着迭代计算的次数增加，计算得到的原始信道中的预编码矩阵会逐收敛，而根据最终计算得到的原始信道的预编码矩阵所计算的干扰信道系统总的MSE也将趋于最小值，从而实现了MSE最小化，降低了不同用户(接收机)间信号的相互干扰，同时，与传统的采用TDMA或FDMA的抗干扰方法相比，在本发明提供的技术方案支持下，系统在一个时隙或一个频率中可向多个接收机发送用户数据，进一步提高了系统信道容量。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中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，上述提到的存储介质可以是只读存储器，随机存储器、磁盘或光盘等。

以上对本发明所提供的一种应用于分布式MIMO系统中的预编码方法及发射机进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种应用于分布式多输入多输出MIMO系统中的预编码方法，其特征在于，包括：

发射机初始化原始干扰信道的预编码矩阵；

发射机根据当前原始干扰信道的预编码矩阵计算原始干扰信道中的接收滤波矩阵；

发射机根据当前计算得到的原始干扰信道中的接收滤波矩阵和当前原始干扰信道的预编码矩阵，利用对偶干扰信道与所述原始干扰信道的转化关系，计算对偶干扰信道的预编码矩阵，其中，所述对偶干扰信道与所述原始干扰信道具有如下关系：

所述对偶干扰信道中的接收机为所述原始干扰信道中的发射机，所述对偶干扰信道中的发射机为所述原始干扰信道中的接收机；

发射机根据当前计算得到的对偶干扰信道的预编码矩阵，计算对偶干扰信道中的接收滤波矩阵；

发射机根据当前计算得到的对偶干扰信道中的预编码矩阵和接收滤波矩阵，利用对偶干扰信道与所述原始干扰信道的转化关系，计算新的原始干扰信道的预编码矩阵；

发射机判断当前是否满足预置的停止运算条件，若是，则按照最后计算得到的所述原始干扰信道的预编码矩阵进行预编码后，向对端接收机发送数据；若否，则用所述新的原始干扰信道的预编码矩阵替换前一次的原始干扰信道的预编码矩阵，将所述新的原始干扰信道的预编码矩阵作为当前原始干扰信道的预编码矩阵，重复执行上述计算所述原始干扰信道中的接收滤波矩阵，所述对偶干扰信道的预编码矩阵，所述对偶干扰信道中的接收滤波矩阵和所述新的原始干扰信道的预编码矩阵以及判断当前是否满足预置的停止运算条件的流程；

其中，所述利用对偶干扰信道与所述原始干扰信道的转化关系，计算对偶干扰信道的预编码矩阵具体采用：

$\stackrel{\‾}{v}=a{R}^H$ 和 $a=\sqrt{\frac{\underset{k=1}{\overset{A}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{tr}\left({v_k}^H{v}_k\right)}{\underset{k=1}{\overset{A}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{tr}\left({R_k}^H{R}_k\right)}}$ 进行计算；

其中，表示所述发射机对偶干扰信道的预编码矩阵，R^H表示所述发射机当前计算得到的原始干扰信道中的接收滤波矩阵R的共轭矩阵，R_k表示接收机k当前原始干扰信道的接收滤波矩阵，R_k ^H为R_k的共轭矩阵，v_k表示发射机k当前原始干扰信道的预编码矩阵，v_k ^H为v_k的共轭矩阵，A为原始干扰信道中发射机和接收机的数量；

所述利用对偶干扰信道与所述原始干扰信道的转化关系，计算新的原始干扰信道的预编码矩阵具体采用：

$v=\mathrm{\β}{\stackrel{\‾}{R}}^H$ 和 $\mathrm{\β}=\sqrt{\frac{\underset{k=1}{\overset{A}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{tr}\left({{\stackrel{\‾}{v}}_k}^H{\stackrel{\‾}{v}}_k\right)}{\underset{k=1}{\overset{A}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{tr}\left({{\stackrel{\‾}{R}}_k}^H{\stackrel{\‾}{R}}_k\right)}}$ 进行计算；

其中，v表示所述发射机原始干扰信道的预编码矩阵，表示所述发射机当前计算得到的对偶干扰信道中的接收滤波矩阵的共轭矩阵，表示接收机k当前对偶干扰信道的接收滤波矩阵，为的共轭矩阵，表示发射机k当前对偶干扰信道的预编码矩阵，为的共轭矩阵，A为对偶干扰信道中发射机和接收机的数量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述原始干扰信道中的发射机数量与接收机数量相同。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述判断当前是否满足预置的停止运算条件具体为：

发射机判断当前累计判断次数是否超过预置的门限值。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述判断当前是否满足预置的停止运算条件具体包括：

发射机根据前一次计算得到的原始干扰信道的预编码矩阵计算第一均方误差MSE值；

发射机根据当前计算得到的原始干扰信道的预编码矩阵计算第二均方误差MSE值；

发射机判断所述第二MSE值与第一MSE值的差值是否低于预置的门限值。

5.一种发射机，其特征在于，包括：

初始化单元，用于初始化原始干扰信道的预编码矩阵；

更新计算单元，用于根据当前原始干扰信道的预编码矩阵计算原始干扰信道中的接收滤波矩阵；

第一计算单元，用于根据所述更新计算单元当前计算得到的原始干扰信道中的接收滤波矩阵和当前原始干扰信道的预编码矩阵，利用对偶干扰信道与所述原始干扰信道的转化关系，计算对偶干扰信道的预编码矩阵，所述对偶干扰信道与所述原始干扰信道具有如下关系：

所述对偶干扰信道中的接收机为所述原始干扰信道中的发射机，所述对偶干扰信道中的发射机为所述原始干扰信道中的接收机；

第二计算单元，用于根据所述第一计算单元当前计算得到的对偶干扰信道的预编码矩阵，计算对偶干扰信道中的接收滤波矩阵；

第三计算单元，用于根据所述第一计算单元当前计算得到的对偶干扰信道的预编码矩阵，及所述第二计算单元当前计算得到的对偶干扰信道中的接收滤波矩阵，利用对偶干扰信道与所述原始干扰信道的转化关系，计算新的原始干扰信道的预编码矩阵；

判断单元，用于判断当前是否满足预置的停止运算条件，若是，则触发预编码发送单元，若否，则触发替换单元；

预编码发送单元，用于按照所述第三计算单元最后计算得到的所述原始干扰信道的预编码矩阵进行预编码后，向对端接收机发送数据；

替换单元，用于用所述第三计算单元计算得到的所述原始干扰信道的预编码矩阵替换前一次的原始干扰信道的预编码矩阵，将其作为当前原始干扰信道的预编码矩阵，并触发所述更新计算单元，所述第一计算单元，所述第二计算单元，所述第三计算单元以及所述判断单元；

其中，所述第一计算单元具体用于：采用

$\stackrel{\‾}{v}=a{R}^H$ 和 $a=\sqrt{\frac{\underset{k=1}{\overset{A}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{tr}\left({v_k}^H{v}_k\right)}{\underset{k=1}{\overset{A}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{tr}\left({R_k}^H{R}_k\right)}}$ 进行计算；

其中，表示所述发射机对偶干扰信道的预编码矩阵，R^H表示所述发射机当前计算得到的原始干扰信道中的接收滤波矩阵R的共轭矩阵，R_k表示接收机k当前原始干扰信道的接收滤波矩阵，R_k ^H为R_k的共轭矩阵，v_k表示发射机k当前原始干扰信道的预编码矩阵，v_k ^H为v_k的共轭矩阵，A为原始干扰信道中发射机和接收机的数量；

所述第三计算单元具体用于：采用

$v=\mathrm{\β}{\stackrel{\‾}{R}}^H$ 和 $\mathrm{\β}=\sqrt{\frac{\underset{k=1}{\overset{A}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{tr}\left({{\stackrel{\‾}{v}}_k}^H{\stackrel{\‾}{v}}_k\right)}{\underset{k=1}{\overset{A}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{tr}\left({{\stackrel{\‾}{R}}_k}^H{\stackrel{\‾}{R}}_k\right)}}$ 进行计算；

其中，v表示所述发射机原始干扰信道的预编码矩阵，表示所述发射机当前计算得到的对偶干扰信道中的接收滤波矩阵的共轭矩阵，表示接收机k当前对偶干扰信道的接收滤波矩阵，为的共轭矩阵，表示发射机k当前对偶干扰信道的预编码矩阵，为的共轭矩阵，A为对偶干扰信道中发射机和接收机的数量。

6.根据权利要求5所述的发射机，其特征在于，

所述判断单元具体用于判断当前所述判断单元的累计判断次数是否超过预置的门限值，若是，则触发所述预编码发送单元，若否，则触发所述替换单元。

7.根据权利要求5所述的发射机，其特征在于，

所述判断单元具体包括：

第一均方误差计算单元，用于根据所述第三计算单元前一次计算得到的原始干扰信道的预编码矩阵计算第一均方误差MSE值；

第二均方误差计算单元，用于根据所述第三计算单元当前计算得到的原始干扰信道的预编码矩阵计算第二均方误差MSE值；

比较判断单元，用于判断所述第二MSE值与第一MSE值的差值是否低于预置的门限值，若是，则触发预编码发送单元，若否，则触发替换单元。