CN103297178A - 一种信号传输方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种信号传输方法、装置及系统,涉及通信技术领域,可以根据不同的信道质量用不同的叠加方式对信号进行叠加传输,提高了信号的接收质量,增强系统性能。所述方法包括:基站根据信道质量信息获得高功率预编码矩阵、低功率预编码矩阵后根据所述高功率预编码矩阵分别对对应的所述高功率信号流进行预编码得到第一信号流,根据所述低功率预编码矩阵分别对对应的所述低功率信号流进行预编码得到第二信号流,并将所述第一信号流和所述第二信号流进行叠加后得到的叠加信号流发送给用户终端;所述用户终端通过接收矩阵对接收到的叠加信号流进行解码,得到用户终端需要的信号流。本发明实施例用于多输入多输出系统中信号的传输。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域,尤其涉及一种信号传输方法、装置及系统。
背景技术
多输入多输出(Multiple-Input Multiple-output,MIMO)技术,能够在不增加系统带宽和天线发射功率情况下成倍的提高无线信道容量,因而成为未来无线通信的一项关键技术。
现有技术中有一种在多输入多输出系统中进行的信号传输的方法,假设基站上有两根发射天线来服务一个或多个用户,基站向用户发射两个信号流(一个高功率信号流,一个低功率信号流),这两个信号流在两根发射天线上直接用相同的叠加方式形成两个相同的叠加信号流同时发送给用户终端,用户终端解调其中一个叠加信号流,就可以获得自己需要的信号流。
在实现上述信号传输的过程中,所述两个信号流直接叠加后,用两根天线发射两个相同的叠加信号流,这样不仅浪费了天线资源,而且用户只用一个叠加信号流解调出自己需要的信号流,使得信号的接收质量较差。
发明内容
本发明的实施例提供一种信号传输方法、装置及系统,可以用不同的叠加方式对信号进行叠加得到多个不同的叠加信号流,提高了信号的接收质量,增强系统性能。
本发明的实施例采用如下技术方案:
一种信号传输方法,包括:
根据信道质量信息获得高功率预编码矩阵、低功率预编码矩阵;
根据所述高功率预编码矩阵对需要发送的高功率信号流进行预编码获得预编码后的第一信号流,所述高功率信号流为向小区边缘用户发送的信号流;
根据所述低功率预编码矩阵对需要发送的低功率信号流进行预编码获得预编码后的第二信号流,所述低功率信号流为向小区中心用户发送的信号流;
将所述第一信号流和所述第二信号流进行叠加,得到叠加信号流;
向用户终端发送所述叠加信号流,所述用户终端包括小区边缘用
户接收终端和小区中心用户接收终端。
一种信号传输方法,包括:
接收基站发送的叠加信号流及接收矩阵;所述叠加信号流包括预编码后的进行叠加的高功率信号流和低功率信号流;所述接收矩阵包括高功率干扰矩阵和低功率接收矩阵;
根据高功率干扰矩阵对所述叠加信号流进行解码获得高功率信号流的初步估值;
对所述高功率信号流的初步估值解调后重新进行调制获得所述高功率信号流的精确估值;
从所述叠加信号流中消除所述高功率信号的精确估值后通过低功率接收矩阵获得小区中心用户接收终端需要的低功率信号流。
一种基站,包括:
计算单元,用于根据信道质量信息获得高功率预编码矩阵、低功率预编码矩阵;
预编码单元,用于根据所述高功率预编码矩阵对需要发送的高功率信号流进行预编码获得预编码后的第一信号流,所述高功率信号流为向小区边缘用户发送的信号流;根据所述低功率预编码矩阵对需要发送的低功率信号流进行预编码获得预编码后的第二信号流,所述低功率信号流为向小区中心用户发送的信号流;
叠加单元,用于将所述预编码单元预编码得到的所述第一信号流和所述第二信号流进行叠加,得到叠加信号流;
发送单元,用于向用户终端发送所述叠加单元叠加得到的所述叠加信号流,所述用户终端包括所述小区边缘用户接收终端和所述小区中心用户接收终端。
一种用户终端,包括:
接收单元,用于接收基站发送的叠加信号流及接收矩阵;所述叠加信号流包括预编码后的进行叠加的高功率信号流和低功率信号流;所述接收矩阵包括高功率干扰矩阵和低功率接收矩阵;
解码单元,用于根据高功率干扰矩阵对所述叠加信号流进行解码获得高功率信号流的初步估值;
调制单元,用于对所述高功率信号流的初步估值解调后重新进行调制获得所述高功率信号流的精确估值;
信号获取单元,用于从所述叠加信号流中消除所述高功率信号的精确估值后通过低功率接收矩阵获得小区中心用户接收终端需要的低功率信号流。
一种系统,包括:基站和用户终端;
所述基站为上述的基站;所述用户终端为上述的用户终端。
本发明实施例提供了一种信号传输方法、装置及系统,基站根据信道质量信息获得高功率预编码矩阵、低功率预编码矩阵后根据所述高功率预编码矩阵分别对对应的所述高功率信号流进行预编码得到第一信号流,根据所述低功率预编码矩阵分别对对应的所述低功率信号流进行预编码得到第二信号流,并将所述第一信号流和所述第二信号流进行叠加后得到的叠加信号流发送给用户终端;所述用户终端通过接收矩阵对接收到的叠加信号流进行解码,得到用户终端需要的信号流;本方法根据不同的信道质量用不同的叠加方式对信号进行叠加传输,提高了信号的接收质量,增强了系统性能。
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的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1提供的一种信号传输方法流程图;
图2为实施例1提供的另一种信号传输方法流程示意图;
图3为实施例2提供的一种信号传输方法流程示意图;
图4为实施例2提供的一种基站的结构框图;
图5为实施例2提供的一种用户终端的结构框图;
图6为实施例2提供的一种系统的结构示意图。
具体实施方式
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,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明各实施例应用于多天线的通信系统,在该系统中基站和用户终端通过信道进行通信。
实施例1:
本发明实施例提供了一种信号传输方法,所述方法的执行主体为基站,如图1所示,所述方法包括以下步骤:
101、根据信道质量信息获得高功率预编码矩阵、低功率预编码矩阵。
所述信道质量信息包括对应小区边缘用户接收终端的高功率信道矩阵和对应小区中心用户接收终端的低功率信道矩阵;所述高功率接收终端用于接收发送功率高于预设第一功率的高功率信号流,所述低功率接收终端用于接收发射功率不高于预设第二功率的低功率信号流,其中所述预设第一功率不低于所述预设第二功率。所述预设第一功率和所述预设第二功率的设定视具体情况而定,在此不作限定。
所述基站服务两种用户终端,一种用户终端为小区边缘用户接收终端,通常位于基站所服务小区的边缘地带,用来接收高功率信号流;另一种用户终端为小区中心用户接收终端,通常位于基站所服务小区的中间地带,用来接收低功率信号流。每一个用户终端与基站之间都对应有信道质量信息,所述信道质量信息包括信道矩阵。基站根据与小区边缘用户接收终端对应的高功率信道矩阵以及与小区中心用户接收终端对应的低功率信道矩阵计算获得对高功率信号流进行预编码的高功率预编码矩阵,以及对低功率信号流进行预编码的低功率预编码矩阵。
所述基站共服务A+B个用户终端,其中所述用户终端包括A个小区边缘用户接收终端和B个小区中心用户接收终端。则基站可根据与所述用户终端的A个高功率信道矩阵HH1,HH2,...HHA和B个低功率信道矩阵HL1,HL2,...HLB计算得到与所述A个小区边缘用户接收终端对应的A个高功率预编码矩阵P1,P2,...,PA以及与所述B个小区中心用户接收终端对应的B个低功率预编码矩阵S1,S2,...,SB。
102、根据所述高功率预编码矩阵对需要发送的高功率信号流进行预编码获得预编码后的第一信号流,根据所述低功率预编码矩阵对需要发送的低功率信号流进行预编码获得预编码后的第二信号流。
所述高功率信号流为向小区边缘用户发送的信号流;所述低功率信号流为向小区中心用户发送的信号流。
基站根据对应于小区边缘用户接收终端接收的高功率信号流的高功率预编码矩阵,对发送给小区边缘用户接收终端的高功率信号流进行预编码,得到第一信号流;根据对应于小区中心用户接收终端接收的低功率信号流的低功率预编码矩阵,对发送给所述小区中心用户接收终端的低功率信号流进行预编码得到第二信号流。其中,所述高功率信号流和低功率信号流是已经基站调制编码生成的数字信号流。
所述基站共服务A+B个用户终端,其中所述用户终端包括A个小区边缘用户接收终端和B个小区中心用户接收终端。则根据计算得到与所述A个小区边缘用户接收终端对应的A个高功率预编码矩阵P1,P2,...,PA分别对A个小区边缘用户接收终端需要接收的A种高功率信号流XH1,XH2,...,XHA进行预编码,得到第一信号流,以及与所述B个小区中心用户接收终端对应的B个低功率预编码矩阵S1,S2,...,SB分别对B个小区中心用户接收终端需要接收的B种低功率信号流XL1,XL2,...,XLB进行预编码,得到第二信号流,
如果基站有4根发射天线,则所述A种高功率信号流经预编码后生成的第一信号流就有4路信号,所述A种高功率信号流都以不同的叠加方式调制在每一路信号中;同理所述第二信号流也有4路信号,所述B种低功率信号流也都以不同的叠加方式调制在每一路信号中。其中,所述叠加方式的不同是由于根据各个接收终端对应的信道矩阵的不同获得的预编码矩阵不同的缘故,所述信道矩阵反映了基站与用户终端的信道质量,故叠加方式的不同是由于信道质量的不同,即此处的预编码是根据不同的信道质量用不同的叠加方式对信号进行叠加。
103、将所述第一信号流和所述第二信号流进行叠加,得到叠加信号流。
仍假设基站有4根发射天线,则将所述第一信号流中的4路信号和所述第二信号流中的4路信号两两叠加,即一路第一信号流中的信号加上一路第二信号流中的信号,这样叠加得到的叠加信号流也有4路信号,叠加信号流中的每一路信号中都包含有以不同形式叠加的A种高功率信号流和B种低功率信号流。
104、向用户终端发送所述叠加信号流,所述用户终端包括所述小区边缘用户接收终端和小区中心用户接收终端。
基站通过4根发射天线将叠加信号流中的4路信号发射给小区边缘用户接收终端和小区中心用户接收终端。
本发明实施例提供了一种信号传输方法,所述方法的执行主体为用户终端,如图2所示,所述方法包括以下步骤:
201、接收基站发送的叠加信号流及接收矩阵。
所述叠加信号流包括预编码后的进行叠加的高功率信号流和低功率信号流;基站将所述高功率信号流和低功率信号流先通过各自对应的预编码矩阵进行预编码后再进行叠加生成叠加信号流,然后通过基站的发射天线将所述叠加信号流发送给用户终端。
此处所述的用户终端为低功率用户终端,所述接收矩阵由所述基站计算得出后发送给用户终端,所述接收矩阵高功率干扰矩阵和低功率接收矩阵。
若所述用户终端为小区边缘用户接收终端,则用户终端接收对应的高功率接收矩阵,若所述用户终端为小区中心用户接收终端,则用户终端接收对应的高功率干扰矩阵和低功率接收矩阵。
当然,所述用户终端也可以自己计算得到所述接收矩阵,此时,所述用户终端需要自己测量所述接收矩阵需要的信道质量信息即信道矩阵,然后根据基站发送过来的预编码矩阵信息计算所述接受矩阵。其具体计算公式和基站计算所述接收矩阵用的计算公式相同,在此不再详述。
202、根据高功率干扰矩阵对所述叠加信号流进行解码获得高功率信号流的初步估值。
第i个小区中心用户接收终端接收的原始信号为:
或者,小区中心用户接收终端可使用Maximum LikelihoodDetection(ML,最大似然检测)的方式获得高功率信号的初步估值的初步估计值,此时则不需要使用接收矩阵。
203、对所述高功率信号流的初步估值解调后重新进行调制获得所述高功率信号流的精确估值。
204、从所述叠加信号流中消除所述高功率信号的精确估值后通过低功率接收矩阵获得小区中心用户接收终端需要的低功率信号流。
本发明实施例提供了一种信号传输方法,基站根据信道质量信息获得高功率预编码矩阵、低功率预编码矩阵后根据所述高功率预编码矩阵分别对对应的所述高功率信号流进行预编码得到第一信号流,并根据所述低功率预编码矩阵分别对对应的所述低功率信号流进行预编码得到第二信号流,并将所述第一信号流和所述第二信号流进行叠加后得到的叠加信号流发送给用户终端;所述用户终端通过接收矩阵对接收到的叠加信号流进行解码,得到用户终端需要的信号流;本方法根据不同的信道质量用不同的叠加方式对信号进行叠加传输,提高了信号的接收质量,增强了系统性能。
实施例2:
本发明实施例提供了一种信号传输方法,如图3所示,所述方法包括以下步骤:
301、基站根据信道质量信息获得高功率预编码矩阵、低功率预编码矩阵。
所述信道质量信息包括对应小区边缘用户接收终端的高功率信道矩阵和对应小区中心用户接收终端的低功率信道矩阵;所述高功率接收终端用来接收发射功率为第一功率的高功率信号流,所述低功率接收终端用来接收发射功率为第二功率的低功率信号流;所述第一功率大于所述第二功率;
所述基站服务两种用户终端,一种用户终端为小区边缘用户接收终端,通常位于基站所服务小区的边缘地带,用来接收高功率信号流;另一种用户终端为小区中心用户接收终端,通常位于基站所服务小区的中间地带,用来接收低功率信号流。每一个用户终端与基站之间都对应有信道质量信息,所述信道质量信息包括信道矩阵。基站根据与小区边缘用户接收终端对应的高功率信道矩阵以及与小区中心用户接收终端对应的低功率信道矩阵计算获得对高功率信号流进行预编码的高功率预编码矩阵,以及对低功率信号流进行预编码的低功率预编码矩阵。
假设所述基站共服务A+B个用户终端,其中所述用户终端包括A个小区边缘用户接收终端和B个小区中心用户接收终端。则基站可根据与所述用户终端的A个高功率信道矩阵HH1,HH2,...HHA和B个低功率信道矩阵HL1,HL2,...HLB计算得到与所述A个小区边缘用户接收终端对应的A个高功率预编码矩阵P1,P2,...,PA以及与所述B个小区中心用户接收终端对应的B个低功率预编码矩阵S1,S2,...,SB。
具体的,所述根据信道质量信息获得高功率预编码矩阵和低功率预编码矩阵包括以下步骤:
S1、根据预设的k个功率数值,为所述高功率信号流和所述低功率信号流分配功率,所述k个功率数值记为a1,a2,...,ak,每个功率数值均小于1且按照递减顺序排列,其中分配给高功率信号流的上限功率为分配给低功率信号流的上限功率为E为基站的总功率,m大于等于1并小于等于k。
S2、在保证发射所述高功率信号流的功率小于等于发射所述低功率信号流的功率小于等于的条件下,根据所述信道质量信息计算高功率预编码初步矩阵、低功率预编码初步矩阵、高功率接收初步矩阵、高功率干扰初步矩阵和低功率接收初步矩阵。
首先,计算对应B个小区中心用户接收终端的的B个低功率预编码初步矩阵S1*,S2*,...,SB*和B个低功率接收初步矩阵W1*、W2*、...WB*。所述计算方法可以按照现有的多用户MIMO收发机的算法,按照基站的发射功率为进行计算。
然后,计算对应A个小区边缘用户接收终端的的A个高功率预编码初步矩阵P1*,P2*,...,PA*和A个高功率接收初步矩阵Q1*,Q2*,...,QA*。所述计算方法可以按照现有的多用户MIMO收发机的算法,按照基站的发射功率为进行计算。将来自发射B种低功率信号流的干扰视为邻近小区的干扰信号。
最后,将发射给B个小区中心用户接收终端的B种低功率信号流视为干扰,采用现有的接收机算法计算B个小区中心用户接收终端接收所述高功率信号流的B个高功率干扰初步矩阵T1*,T2*,...,TB*。
具体的,当只有一个高功率接收终端和一个低功率接收终端时计算所述高功率接收终端对应的高功率预编码初步矩阵和高功率接收初步矩阵,所述低功率接收终端对应的低功率预编码初步矩阵、高功率干扰初步矩阵和低功率接收初步矩阵的具体计算步骤为:
a、计算所述低功率预编码初步矩阵S1,所述S1满足以下公式:
其中,矩阵VL是由矩阵IL -1/2HL的最大的ML个奇异值对应的奇异向量构成的矩阵,IL是小区中心用户接收终端收到的噪声和来自其他基站干扰的协方差矩阵,HL为所述低功率信道矩阵,λi为矩阵H′LI-1HL的第i大的奇异值,H′L为HL的共轭转置矩阵,μ是保证小于等于的最大值。即分配给低功率信号流的上限功率值通过μ值来影响所述低功率预编码初步矩阵S1。
b、根据所述低功率预编码初步矩阵S1得到对应的所述低功率接收初步矩阵W1。
在这里该低功率接收初步矩阵对应的接收机为采用linear MMSE(线性最小均方误差)接收准则的接收机,则W1=S′1H′L(HLS1S′1H′L+IL)-1,其中S′1为低功率预编码初步矩阵S1的共轭转置矩阵,IL为小区中心用户接收终端处噪声以及其他基站干扰的协方差矩阵。
c、计算所述高功率预编码初步矩阵P1,所述P1满足以下公式:
其中,VH是由矩阵(HHS1S′1H′H+IH)-1/2HH的最大的MH个奇异值对应的奇异向量构成的矩阵,HH为所述高功率信道矩阵,H′H为HH的共轭转置矩阵,S′1为所述低功率预编码初步矩阵S1的共轭转置矩阵,IH为小区边缘用户接收终端处的噪声以及其他基站干扰的协方差矩阵;ρi为H′H(HHS1S′1H′H+IH)-1HH的第i大的奇异值,δ是保证小于等于的最大值。即分配给高功率信号流的上限功率值通过δ值来影响所述高功率预编码初步矩阵P1。
d、根据所述高功率预编码初步矩阵P1和所述低功率预编码初步矩阵S1得到对应的所述高功率接收初步矩阵Q1。
在这里该高功率接收初步矩阵对应的接收机为采用linear MMSE接收准则的接收机,则Q1=P′1H′H(HHS1S′1H′H+HHP1P′1H′H+IH)-1,其中P′1为低功率预编码初步矩阵P1的共轭转置矩阵,IH为小区边缘用户接收终端处噪声以及其他基站干扰的协方差矩阵。
e、根据所述高功率预编码初步矩阵P1、所述高功率接收初步矩阵Q1、所述低功率预编码初步矩阵S1和所述低功率接收初步矩阵W1,计算得到所述高功率干扰初步矩阵T1。
具体的,所述计算所述高功率干扰初步矩阵T1的公式为:
T1=P′1H′L(HLS1S′1H′L+HLP1P′1H′L+IL)-1。
至此,已在在保证高功率信号流的功率小于等于发射低功率信号流的功率小于等于的条件下,根据所述信道质量信息计算得到高功率预编码初步矩阵P1、低功率预编码初步矩阵S1、高功率接收初步矩阵Q1、高功率干扰初步矩阵T1、低功率接收初步矩阵W1。
S3、根据所述高功率预编码初步矩阵、低功率预编码初步矩阵、高功率接收初步矩阵、高功率干扰初步矩阵和低功率接收初步矩阵计算所有所述小区边缘用户接收终端处的有用信号的平均信干噪比或均方误差。
基站会根据算得的高功率预编码初步矩阵P1*,P2*,...,PA*、低功率预编码初步矩阵S1*,S2*,...,SB*、高功率接收初步矩阵Q1*,Q2*,...,QA*、高功率干扰初步矩阵T1*,T2*,...,TB*和低功率接收初步矩阵W1*、W2*、...WB*计算所有所述小区边缘用户接收终端处的有用信号的平均信干噪比或均方误差,在这里计算有用信号的平均信干噪比或均方误差都可以,视具体情况而定。
S4、判断所述平均信干噪比是否高于预设的信干噪比门限值,或所述均方误差是否低于预设的均方误差门限值或m是否等于k。
S5、若所述平均信干噪比高于预设的信干噪比门限值或所述均方误差低于预设的均方误差门限值或m等于k,则将所述高功率预编码初步矩阵和低功率预编码初步矩阵分别设置为所述高功率预编码矩阵和低功率预编码矩阵。
若所述平均信干噪比低于预设的信干噪比门限值或所述均方误差高于预设的均方误差门限值,并且m不等于k,则令am按照递减顺序取下一值,继续给所述高功率信号流和所述低功率信号流分配功率,直至获得所述平均信干噪比高于预设的信干噪比门限值或所述均方误差低于预设的均方误差门限值或m等于k情况下的所述高功率预编码矩阵和低功率预编码矩阵。
在将所述高功率预编码初步矩阵和低功率预编码初步矩阵分别设置为所述高功率预编码矩阵和低功率预编码矩阵的同时,基站将所述高功率接收初步矩阵、高功率干扰初步矩阵、低功率接收初步矩阵分别设置为高功率接收矩阵、高功率干扰矩阵、低功率接收矩阵,并将所述高功率接收矩阵,高功率干扰矩阵和低功率接收矩阵发送给对应的用户终端。
302、根据所述高功率预编码矩阵对需要发送的高功率信号流进行预编码获得预编码后的第一信号流,根据所述低功率预编码矩阵对需要发送的低功率信号流进行预编码获得预编码后的第二信号流。
所述低功率信号流为向小区中心用户发送的信号流;所述高功率信号流为向小区边缘用户发送的信号流。
基站根据对应于小区边缘用户接收终端接收的高功率信号流的高功率预编码矩阵,对发送给小区边缘用户接收终端的高功率信号流进行预编码,得到第一信号流;根据对应于小区中心用户接收终端接收的低功率信号流的低功率预编码矩阵,对发送给所述小区中心用户接收终端的低功率信号流进行预编码得到第二信号流。其中,所述高功率信号流和低功率信号流是已经基站调制编码生成的数字信号流。
仍然假设所述基站共服务A+B个用户终端,其中所述用户终端包括A个小区边缘用户接收终端和B个小区中心用户接收终端。则根据计算得到与所述A个小区边缘用户接收终端对应的A个高功率预编码矩阵P1,P2,...,PA分别对A个小区边缘用户接收终端需要接收的A种高功率信号流XH1,XH2,...,XHA进行预编码,得到第一信号流,以及与所述B个小区中心用户接收终端对应的B个低功率预编码矩阵S1,S2,...,SB分别对B个小区中心用户接收终端需要接收的B种低功率信号流XL1,XL2,...,XLB进行预编码,得到第二信号流,
假设基站有4根发射天线,则所述A种高功率信号流经预编码后生成的第一信号流就有4路信号,所述A种高功率信号流都以不同的叠加方式调制在每一路信号中;同理所述第二信号流也有4路信号,所述B种低功率信号流也都以不同的叠加方式调制在每一路信号中。其中,所述叠加方式的不同是由于根据各个接收终端对应的信道矩阵的不同获得的预编码矩阵不同的缘故,所述信道矩阵反映了基站与用户终端的信道质量,故叠加方式的不同是由于信道质量的不同,即此处的预编码是根据不同的信道质量用不同的叠加方式对信号进行叠加。
其中,每一种高功率信号流XH1,XH2,...,XHA中的高功率信号流的个数不同,所有高功率信号流XH1,XH2,...,XHA中的高功率信号流的个数总和应小于等于发射天线数4,每一种低功率信号流XL1,XL2,...,XLB中的低功率信号流的个数不同,所有低功率信号流XL1,XL2,...,XLB中的低功率信号流的个数的总和小于等于发射天线数4。
其中,每种所述高功率信号流和每种所述低功率信号流都是已经基站调制编码生成的数字信号流,一种高功率信号流XH1中信号流的个数为2即高功率信号流XH1为2×1的矩阵,则对应的高功率预编码矩阵P1为4×2的矩阵,故按照P1×XH1编码后得到4×1的矩阵,将所有高功率信号流预编码后的矩阵叠加得到的第一信号流为4×1的矩阵,即4路信号,同理一种低功率信号流XL1中低功率信号流的个数为3即低功率信号流XL1为3×1的矩阵,,S为3×ML的矩阵,故按照S×XL编码后得到4×1的矩阵,将所有低功率信号流预编码后的矩阵叠加得到的第二信号流为4×1的矩阵,即4路信号。
303、基站将所述第一信号流和所述第二信号流进行叠加,得到叠加信号流。
将所述第一信号流中的4路信号和所述第二信号流中的4路信号两两叠加,即一路第一信号流中的信号加上一路第二信号流中的信号,这样叠加得到的4路叠加信号流,每路叠加信号流中都包含有以不同形式叠加的高功率信号流和低功率信号流。
304、基站向用户终端发送所述叠加信号流。
所述用户终端包括所述小区边缘用户接收终端和小区中心用户接收终端。基站通过4根发射天线将叠加信号流中的4路信号发射给小区边缘用户接收终端和小区中心用户接收终端。
305、用户终端接收基站发送的叠加信号流。
所述叠加信号流包括预编码后的进行叠加的高功率信号流和低功率信号流。
若所述用户终端为小区边缘用户接收终端,所述小区边缘用户接收终端需要的高功率信号流需要的个数为MH,所述NH大于等于所述MH。
若所述用户终端为小区中心用户接收终端,则所述小区中心用户接收终端的天线数为NL,所述小区中心用户接收终端需要的低功率信号流需要的个数为ML,所述NL大于等于所述ML,所述NL大于等于所述M,所述M为所述叠加信号流中的所述高功率信号流的总个数。
306、用户终端接收所述接收矩阵。
所述接收矩阵由所述基站计算得出后发送给用户终端,所述接收矩阵包括高功率接收矩阵,或高功率干扰矩阵和低功率接收矩阵。
若所述用户终端为小区边缘用户接收终端,则用户终端接收对应的高功率接收矩阵,若所述用户终端为小区中心用户接收终端,则用户终端接收对应的高功率干扰矩阵和低功率接收矩阵。
当然,所述用户终端也可以自己计算得到所述接收矩阵,此时,所述用户终端需要自己测量所述接收矩阵需要的信道质量信息即信道矩阵,然后根据基站发送过来的预编码矩阵信息计算所述接受矩阵。其具体计算公式和基站计算所述接收矩阵用的计算公式相同,在此不再详述。
307、通过接收矩阵对所述叠加信号流进行解码,得到用户终端需要的信号流。
所述用户终端通过接收天线接收到所述叠加信号流后,通过接收矩阵对所述叠加信号流进行解码,得到用户终端需要的信号流。即小区边缘用户接收终端得到自己需要的高功率信号流,或小区中心用户接收终端得到自己需要的低功率信号流。
假设对应第i个小区边缘用户接收终端的信道矩阵为HHi,基站向第i个小区边缘用户接收终端发送的高功率信号流为XHi,对应的第i个高功率预编码矩阵为Pi;对应第i个小区中心用户接收终端的信道矩阵为HLi,基站向第i个小区中心用户接收终端发送的高功率信号流为XLi,对应的第i个低功率预编码矩阵为Si。
具体的,若所述用户终端为小区边缘用户接收终端,则通过高功率接收矩阵对所述叠加信号流进行解码,得到小区边缘用户接收终端需要的高功率信号流。
第i个小区边缘用户接收终端接收的原始信号为:
若所述用户终端为小区中心用户接收终端,则应通过以下步骤得到小区中心用户接收终端需要的低功率信号流。
Q1、根据高功率干扰矩阵对所述叠加信号流进行解码获得高功率信号流的初步估值。
第i个小区中心用户接收终端接收的原始信号为:
或者,小区中心用户接收终端可使用Maximum LikelihoodDetection的方式获得高功率信号的初步估值的初步估计值,此时则不需要使用接收矩阵。
Q2、对所述高功率信号流的初步估值进行解调和解码后重新进行编码调制获得高功率信号流的精确估值。
Q3、从所述叠加信号中消除所述高功率信号流的精确估值后通过低功率接收矩阵获得小区中心用户接收终端需要的低功率信号流。
以上所述,在只有一个小区边缘用户接收终端和一个低功率接收终端的情况下时,所述小区边缘用户接收终端接收到的叠加信号为YH=HHP1XH+HHS1XL+ZH(ZH为所述小区边缘用户接收终端与基站之间的信道噪声),小区边缘用户接收终端通过QYH可以计算得到小区边缘用户接收终端需要的高功率信号流XH的估计值。小区中心用户接收终端接收到的叠加信号为YL=HlP1XH+HLS1XL+ZL(ZL为所述小区中心用户接收终端与基站之间的信道噪声),用T1YL做为高功率信号的初步估值。所述高功率信号流的初步估值经过所述解调和重新调制后就可以获得高功率信号流的精确估值,记为得到低功率信号流的具体公式为
具体的,上述方法可用于以下场景中:
基站有4根发射天线,所述基站服务于两个用户终端,其中一个用户终端A为小区边缘用户接收终端,另一个用户终端B为小区中心用户接收终端,用户终端A通常位于基站所服务小区的边缘位置,假设A有2根接收天线,用户终端B通常位于基站所服务小区的中心位置,假设B有4根接收天线,基站向A发送2个高功率信号流,向B发送3个低功率信号流。
首先,基站将已调制成数字信号的2个高功率信号流经过对应A的高功率预编码矩阵进行预编码,得到4路高功率信号,在这4路高功率信号的每一路高功率信号中都包含有所述已调制成数字信号的2个高功率信号流。另外,将已调制成数字信号的3个低功率信号流经过对应B的低功率预编码矩阵进行预编码得到4路低功率信号,所述4路低功率信号的每一路低功率信号中都包含有所述已调制成数字信号的3个低功率信号流。
然后,将所述4路高功率信号与4路低功率信号两两相加即一路高功率信号与一路低功率信号相加,从而得到的叠加信号流中就有4路叠加信号,基站的4根天线通过对应的信道将所述4路信号同时发送给A和B,用户终端A通过2根接收天线接收,用户终端A通过自己的高功率信号接收矩阵解码出接收到的信号中的2个高功率信号流。用户终端B通过4根接收天线接收,用户终端B通过自己的高功率信号干扰矩阵和低功率信号接收矩阵解码出接收到的信号中的3个高功率信号流。
本发明实施例还提供了一种应用无线通信系统中的基站,如图4所示,所述基站包括:计算单元401,预编码单元402,叠加单元403,发送单元404。
计算单元401,根据信道质量信息获得高功率预编码矩阵、低功率预编码矩阵。
所述信道质量信息包括对应小区边缘用户接收终端的高功率信道矩阵和对应小区中心用户接收终端的低功率信道矩阵;所述高功率接收终端用来接收发射功率为第一功率的高功率信号流,所述低功率接收终端用来接收发射功率为第二功率的低功率信号流;所述第一功率大于所述第二功率。
所述基站服务两种用户终端,一种用户终端为小区边缘用户接收终端,通常位于基站所服务小区的边缘地带,用来接收高功率信号流;另一种用户终端为小区中心用户接收终端,通常位于基站所服务小区的中间地带,用来接收低功率信号流。每一个用户终端与基站之间都对应有信道质量信息,所述信道质量信息包括信道矩阵。基站根据与小区边缘用户接收终端对应的高功率信道矩阵以及与小区中心用户接收终端对应的低功率信道矩阵计算获得对高功率信号流进行预编码的高功率预编码矩阵,以及对低功率信号流进行预编码的低功率预编码矩阵。
假设在本实施例中所述基站共服务A+B个用户终端,其中所述用户终端包括A个小区边缘用户接收终端和B个小区中心用户接收终端。则基站可根据与所述用户终端的A个高功率信道矩阵HH1,HH2,...HHA和B个低功率信道矩阵HL1,HL2,...HLB计算得到与所述A个小区边缘用户接收终端对应的A个高功率预编码矩阵P1,P2,...,PA以及与所述B个小区中心用户接收终端对应的B个低功率预编码矩阵S1,S2,...,SB。
具体的,所述根据信道质量信息获得高功率预编码矩阵和低功率预编码矩阵为步骤S1~S5,在上文已有具体描述,在此不再赘述。
预编码单元402,用于根据所述高功率预编码矩阵对需要发送的高功率信号流进行预编码获得预编码后的第一信号流,根据所述低功率预编码矩阵对需要发送的低功率信号流进行预编码获得预编码后的第二信号流。
所述高功率信号流为向小区边缘用户发送的信号流;所述低功率信号流为向小区中心用户发送的信号流。
基站根据对应于小区边缘用户接收终端接收的高功率信号流的高功率预编码矩阵,对发送给小区边缘用户接收终端的高功率信号流进行预编码,得到第一信号流;根据对应于小区中心用户接收终端接收的低功率信号流的低功率预编码矩阵,对发送给所述小区中心用户接收终端的低功率信号流进行预编码得到第二信号流。其中,所述高功率信号流和低功率信号流是已经基站调制编码生成的数字信号流。
仍然假设所述基站共服务A+B个用户终端,其中所述用户终端包括A个小区边缘用户接收终端和B个小区中心用户接收终端。则根据计算得到与所述A个小区边缘用户接收终端对应的A个高功率预编码矩阵P1,P2,...,PA分别对A个小区边缘用户接收终端需要接收的A种高功率信号流XH1,XH2,...,XHA进行预编码,得到第一信号流,以及与所述B个小区中心用户接收终端对应的B个低功率预编码矩阵S1,S2,...,SB分别对B个小区中心用户接收终端需要接收的B种低功率信号流XL1,XL2,...,XLB进行预编码,得到第二信号流。
假设在本实施例中所述基站有4根发射天线,则所述A种高功率信号流经预编码后生成的第一信号流就有4路信号,所述A种高功率信号流都以不同的叠加方式调制在每一路信号中;同理所述第二信号流也有4路信号,所述B种低功率信号流也都以不同的叠加方式调制在每一路信号中。其中,所述叠加方式的不同是由于根据各个接收终端对应的信道矩阵的不同获得的预编码矩阵不同的缘故,所述信道矩阵反映了基站与用户终端的信道质量,故叠加方式的不同是由于信道质量的不同,即此处的预编码是根据不同的信道质量用不同的叠加方式对信号进行叠加。
其中,每一种高功率信号流XH1,XH2,...,XHA中的高功率信号流的个数不同,所有高功率信号流XH1,XH2,...,XHA中的高功率信号流的个数总和应小于等于发射天线数4,每一种低功率信号流XL1,XL2,...,XLB中的低功率信号流的个数不同,所有低功率信号流XL1,XL2,...,XLB中的低功率信号流的个数的总和小于等于发射天线数4。
其中,每种所述高功率信号流和每种所述低功率信号流都是已经基站调制编码生成的数字信号流,一种高功率信号流XH1中信号流的个数为2即高功率信号流XH1为2×1的矩阵,则对应的高功率预编码矩阵P1为4×2的矩阵,故按照P1×XH1编码后得到4×1的矩阵,将所有高功率信号流预编码后的矩阵叠加得到的第一信号流为4×1的矩阵,即4路信号,同理一种低功率信号流XL1中低功率信号流的个数为3即低功率信号流XL1为3×1的矩阵,,S为3×ML的矩阵,故按照S×XL编码后得到4×1的矩阵,将所有低功率信号流预编码后的矩阵叠加得到的第二信号流为4×1的矩阵,即4路信号。
叠加单元403,用于将所述第一信号流和所述第二信号流进行叠加,得到叠加信号流。
所述叠加单元403将所述第一信号流中的4路信号和所述第二信号流中的4路信号两两叠加,即一路第一信号流中的信号加上一路第二信号流中的信号,这样叠加得到的4路叠加信号流,每路叠加信号流中都包含有以不同形式叠加的高功率信号流和低功率信号流。
发送单元404,用于向用户终端发送所述叠加信号流,所述用户终端包括小区边缘用户接收终端和小区中心用户接收终端。
所述用户终端包括所述小区边缘用户接收终端和小区中心用户接收终端。基站通过4根发射天线将叠加信号流中的4路信号发射给小区边缘用户接收终端和小区中心用户接收终端。
本发明实施例还提供了一种用户终端,如图5所示,所述用户终端包括接收单元501,解码单元502,调制单元503,信号获取单元504。
接收单元501,用于接收基站发送的叠加信号流及接收矩阵;所述叠加信号流包括预编码后的进行叠加的高功率信号流和低功率信号流;所述接收矩阵由所述基站计算得出后发送给用户终端,所述接收矩阵包括高功率干扰矩阵和低功率接收矩阵。
所述叠加信号流包括预编码后的进行叠加的高功率信号流和低功率信号流;基站将所述高功率信号流和低功率信号流先通过各自对应的预编码矩阵进行预编码后再进行叠加生成叠加信号流,然后通过基站的发射天线将所述叠加信号流发送给用户终端。
此处所述的用户终端为低功率用户终端,所述接收矩阵由所述基站计算得出后发送给用户终端,所述接收矩阵高功率干扰矩阵和低功率接收矩阵。
若所述用户终端为小区边缘用户接收终端,则用户终端接收对应的高功率接收矩阵,若所述用户终端为小区中心用户接收终端,则用户终端接收对应的高功率干扰矩阵和低功率接收矩阵。
当然,所述用户终端也可以自己计算得到所述接收矩阵,此时,所述用户终端需要自己测量所述接收矩阵需要的信道质量信息即信道矩阵,然后根据基站发送过来的预编码矩阵信息计算所述接受矩阵。其具体计算公式和基站计算所述接收矩阵用的计算公式相同,在此不再详述。
解码单元502,用于根据高功率干扰矩阵对所述叠加信号流进行解码获得高功率信号流的初步估值。
第i个小区中心用户接收终端接收的原始信号为:
或者,小区中心用户接收终端可使用Maximum LikelihoodDetection(ML,最大似然检测)的方式获得高功率信号的初步估值的初步估计值,此时则不需要使用接收矩阵。
调制单元503,用于对所述高功率信号流的初步估值解调后重新进行调制获得所述高功率信号流的精确估值。
信号获取单元504,用于从所述叠加信号流中消除所述高功率信号的精确估值后通过低功率接收矩阵获得小区中心用户接收终端需要的低功率信号流。
另外,若所述用户终端为小区边缘用户接收终端,则通过高功率接收矩阵对所述叠加信号进行解码,得到小区边缘用户接收终端需要的高功率信号流。
本发明实施例还提供了一种系统,如图6所示,所述系统包括基站61,用户终端62。
所述基站61用于根据信道质量信息获得高功率预编码矩阵、低功率预编码矩阵后,根据所述高功率预编码矩阵分别对所述高功率信号流进行预编码得到第一信号流,根据所述低功率预编码矩阵分别对所述低功率信号流进行预编码得到第二信号流,并将所述第一信号流和所述第二信号流进行叠加后得到的叠加信号流发送给用户终端。
所述用户终端62用于通过接收天线接收基站发送的叠加信号流,通过接收矩阵对所述叠加信号流进行解码,得到用户终端需要的信号流。
所述用户终端62有两种类型,一种是小区边缘用户接收终端,一种是小区中心用户接收终端。
若所述用户终端62是小区边缘用户接收终端则直接通过高功率接收矩阵对所述叠加信号进行解码,得到小区边缘用户接收终端需要的高功率信号流。
若所述用户终端62是小区中心用户接收终端则用户终端62需根据高功率干扰矩阵对所述叠加信号进行解码获得高功率信号的初步估值,并对所述高功率信号流的初步估值进行解调解码后重新进行编码调制获得高功率信号流的精确估值,然后从所述叠加信号中消除所述高功率信号的精确估值后通过低功率接收矩阵获得小区中心用户接收终端需要的低功率信号流。
本发明实施例提供了一种信号传输方法、装置及系统,基站根据信道质量信息获得高功率预编码矩阵、低功率预编码矩阵后根据所述高功率预编码矩阵分别对对应的所述高功率信号流进行预编码得到第一信号流,根据所述低功率预编码矩阵分别对对应的所述低功率信号流进行预编码得到第二信号流,并将所述第一信号流和所述第二信号流进行叠加后得到的叠加信号流发送给用户终端;所述用户终端通过接收矩阵对接收到的叠加信号流进行解码,得到用户终端需要的信号流;本方法根据不同的信道质量用不同的叠加方式对信号进行叠加传输,提高了信号的接收质量,增强了系统性能。
本领域普通技术人员可以理解:实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成,前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,执行包括上述方法实施例的步骤;而前述的存储介质包括:ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (17)
1.一种信号传输方法,其特征在于,包括:
根据信道质量信息获得高功率预编码矩阵、低功率预编码矩阵;
根据所述高功率预编码矩阵对需要发送的高功率信号流进行预编码获得预编码后的第一信号流,所述高功率信号流为向小区边缘用户发送的信号流;
根据所述低功率预编码矩阵对需要发送的低功率信号流进行预编码获得预编码后的第二信号流,所述低功率信号流为向小区中心用户发送的信号流;
将所述第一信号流和所述第二信号流进行叠加,得到叠加信号流;
向用户终端发送所述叠加信号流,所述用户终端包括小区边缘用户接收终端和小区中心用户接收终端。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据信道质量信息获得高功率预编码矩阵和低功率预编码矩阵包括:
根据预设的k个功率数值,为所述高功率信号流和所述低功率信号流分配功率,所述k个功率数值记为a1,a2,...,ak,每个功率数值均小于1且按照递减顺序排列,其中分配给所述高功率信号流的上限功率为分配给所述低功率信号流的上限功率为E为基站的总功率,m大于等于1并小于等于k;
在保证发射所述高功率信号流的功率小于等于发射所述低功率信号流的功率小于等于的条件下,根据所述信道质量信息计算对应的高功率预编码初步矩阵、低功率预编码初步矩阵、高功率接收初步矩阵、高功率干扰初步矩阵和低功率接收初步矩阵;
根据所述高功率预编码初步矩阵、低功率预编码初步矩阵、高功率接收初步矩阵、高功率干扰初步矩阵和低功率接收初步矩阵计算所有所述小区边缘用户接收终端处的有用信号的平均信干噪比或均方误差;
判断所述平均信干噪比是否高于预设的信干噪比门限值,或所述均方误差是否低于预设的均方误差门限值或m是否等于k;
若所述平均信干噪比高于预设的信干噪比门限值或所述均方误差低于预设的均方误差门限值或m等于k,则将所述高功率预编码初步矩阵和低功率预编码初步矩阵分别设置为所述高功率预编码矩阵和低功率预编码矩阵;
若所述平均信干噪比低于预设的信干噪比门限值或所述均方误差高于预设的均方误差门限值,并且m不等于k,则令am按照递减顺序取下一值,继续给所述高功率信号流和所述低功率信号流分配功率,直至获得所述平均信干噪比高于预设的信干噪比门限值或所述均方误差低于预设的均方误差门限值或m等于k情况下的所述高功率预编码矩阵和低功率预编码矩阵。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述若所述平均信干噪比高于预设的信干噪比门限值或所述均方误差低于预设的均方误差门限值或m等于k,则将所述高功率预编码初步矩阵和低功率预编码初步矩阵分别设置为所述高功率预编码矩阵和低功率预编码矩阵还包括:
将所述高功率接收初步矩阵、高功率干扰初步矩阵、低功率接收初步矩阵分别设置为高功率接收矩阵、高功率干扰矩阵、低功率接收矩阵,并将所述高功率接收矩阵、高功率干扰矩阵和低功率接收矩阵发送给所述用户终端。
4.根据权利要求1~3任一项所述的方法,其特征在于,在所述用户终端包括一个小区边缘用户接收终端和一个小区中心用户接收终端的情况下,所述在保证发送所述高功率信号流的功率小于等于发送所述低功率信号流的功率小于等于的条件下,根据所述信道质量信息计算高功率预编码初步矩阵、低功率预编码初步矩阵、高功率接收初步矩阵、高功率干扰初步矩阵和低功率接收初步矩阵,具体包括:
计算所述低功率预编码初步矩阵S1,所述S1满足以下公式:
其中,矩阵VL是由矩阵IL -1/2HL的最大的ML个奇异值对应的奇异向量构成的矩阵,IL是小区中心用户接收终端收到的噪声和来自其他基站干扰的协方差矩阵,HL为所述低功率信道矩阵,λi为矩阵H′LI-1HL的第i大的奇异值,H′L为HL的共轭转置矩阵,μ是保证小于等于的最大值;
根据所述低功率预编码初步矩阵S1得到对应的所述低功率接收初步矩阵W1;
计算所述高功率预编码初步矩阵P1,所述P1满足以下公式:
其中,VH是由矩阵(HHS1S′1H′H+IH)-1/2HH的最大的MH个奇异值对应的奇异向量构成的矩阵,HH为所述高功率信道矩阵,H′H为HH的共轭转置矩阵,S′1为所述低功率预编码初步矩阵S1的共轭转置矩阵,IH为小区边缘用户信号接收终端收到的噪声和来自其他基站干扰的协方差矩阵;ρi为H′H(HHSS′H′H+IH)-1HH的第i大的奇异值,δ是保证小于等于的最大值;
根据所述高功率预编码初步矩阵P1和所述低功率预编码初步矩阵S1得到对应的所述高功率接收初步矩阵Q1;
根据所述高功率预编码初步矩阵P1、所述高功率接收初步矩阵Q1、所述低功率预编码初步矩阵S1、所述低功率接收初步矩阵W1,计算得到所述高功率干扰初步矩阵T1。
5.根据权利要求1~3任一项所述的方法,其特征在于,所述小区边缘用户接收终端的天线数为NH,所述小区边缘用户接收终端需要的高功率信号流需要的个数为MH,所述NH大于等于所述MH。
6.根据权利要求1~3任一项所述的方法,其特征在于,所述小区中心用户接收终端的天线数为NL,所述小区中心用户接收终端需要的低功率信号流需要的个数为ML,所述NL大于等于所述ML,所述NL大于等于M,所述M为所述叠加信号流中的所述高功率信号流的总个数。
7.一种信号传输方法,其特征在于,包括:
接收基站发送的叠加信号流及接收矩阵;所述叠加信号流包括预编码后的进行叠加的高功率信号流和低功率信号流;所述接收矩阵包括高功率干扰矩阵和低功率接收矩阵;
根据高功率干扰矩阵对所述叠加信号流进行解码获得高功率信号流的初步估值;
对所述高功率信号流的初步估值解调后重新进行调制获得所述高功率信号流的精确估值;
从所述叠加信号流中消除所述高功率信号的精确估值后通过低功率接收矩阵获得小区中心用户接收终端需要的低功率信号流。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述小区中心用户接收终端的天线数为NL,所述小区中心用户接收终端需要的低功率信号流需要的个数为ML,所述NL大于等于所述ML,所述NL大于等于所述M,所述M为所述叠加信号流中的所述高功率信号流的总个数。
9.一种基站,其特征在于,包括:
计算单元,用于根据信道质量信息获得高功率预编码矩阵、低功率预编码矩阵;
预编码单元,用于根据所述高功率预编码矩阵对需要发送的高功率信号流进行预编码获得预编码后的第一信号流,所述高功率信号流为向小区边缘用户发送的信号流;根据所述低功率预编码矩阵对需要发送的低功率信号流进行预编码获得预编码后的第二信号流,所述低功率信号流为向小区中心用户发送的信号流;
叠加单元,用于将所述预编码单元预编码得到的所述第一信号流和所述第二信号流进行叠加,得到叠加信号流;
发送单元,用于向用户终端发送所述叠加单元叠加得到的所述叠加信号流,所述用户终端包括所述小区边缘用户接收终端和所述小区中心用户接收终端。
10.根据权利要求9所述的基站,其特征在于,所述计算单元,用于根据信道质量信息获得高功率预编码矩阵、低功率预编码矩阵,具体包括:
根据预设的k个功率数值,为所述高功率信号流和所述低功率信号流分配功率,所述k个功率数值记为a1,a2,...,ak,每个功率数值均小于1且按照递减顺序排列,其中分配给所述高功率信号流的上限功率为分配给所述低功率信号流的上限功率为E为基站的总功率,m大于等于1并小于等于k;
在保证发送所述高功率信号流的功率小于等于发送低功率信号流的功率小于等于的条件下,根据所述信道质量信息计算对应的高功率预编码初步矩阵、低功率预编码初步矩阵、高功率接收初步矩阵、高功率干扰初步矩阵和低功率接收初步矩阵;
根据所述高功率预编码初步矩阵、低功率预编码初步矩阵、高功率接收初步矩阵、高功率干扰初步矩阵和低功率接收初步矩阵计算所述高功率信号接收用户处的有用信号的平均信干噪比或均方误差;
判断所述平均信干噪比是否高于预设的信干噪比门限值,或所述均方误差是否低于预设的均方误差门限值或m是否等于k;
若所述平均信干噪比高于预设的信干噪比门限值或所述均方误差低于预设的均方误差门限值或m等于k,则将所述高功率预编码初步矩阵和低功率预编码初步矩阵分别设置为所述高功率预编码矩阵和低功率预编码矩阵;
若所述平均信干噪比低于预设的信干噪比门限值或所述均方误差高于预设的均方误差门限值,并且m不等于k,则令am按照递减顺序取下一值,继续给所述高功率信号流和所述低功率信号流分配功率,直至获得所述平均信干噪比高于预设的信干噪比门限值或所述均方误差低于预设的均方误差门限值或m等于k情况下的所述高功率预编码矩阵和低功率预编码矩阵。
11.根据权利要求10所述的基站,其特征在于,所述若所述平均信干噪比高于预设的信干噪比门限值或所述均方误差低于预设的均方误差门限值或m等于k,则将所述高功率预编码初步矩阵和低功率预编码初步矩阵分别设置为所述高功率预编码矩阵和低功率预编码矩阵还包括:
将所述高功率接收初步矩阵、高功率干扰初步矩阵、低功率接收初步矩阵分别设置为高功率接收矩阵、高功率干扰矩阵、低功率接收矩阵,并将所述高功率接收矩阵、高功率干扰矩阵和低功率接收矩阵发送给所述用户终端。
12.根据权利要求9~11任一项所述的基站,其特征在于,在所述用户终端包括一个小区边缘用户接收终端和一个小区中心用户接收终端的情况下,所述在保证发送所述高功率信号流的功率小于等于发送所述低功率信号流的功率小于等于的条件下,根据所述信道质量信息计算高功率预编码初步矩阵、低功率预编码初步矩阵、高功率接收初步矩阵、高功率干扰初步矩阵和低功率接收初步矩阵,具体包括:
计算所述低功率预编码初步矩阵S1,所述S1满足以下公式:
其中,矩阵VL是由矩阵IL -1/2HL的最大的ML个奇异值对应的奇异向量构成的矩阵,IL是小区中心用户接收终端收到的噪声和来自其他基站干扰的协方差矩阵,HL为所述低功率信道矩阵,λi为矩阵H′LI-1HL的第i大的奇异值,H′L为HL的共轭转置矩阵,μ是保证小于等于的最大值;
根据所述低功率预编码初步矩阵S1得到对应的所述低功率接收初步矩阵W1;
计算所述高功率预编码初步矩阵P1,所述P1满足以下公式:
其中,VH是由矩阵(HHS1S′1H′H+IH)-1/2HH的最大的MH个奇异值对应的奇异向量构成的矩阵,HH为所述高功率信道矩阵,H′H为HH的共轭转置矩阵,S′1为所述低功率预编码初步矩阵S1的共轭转置矩阵,IH为小区边缘用户接收终端接收的噪声和来自其他基站干扰的协方差矩阵;ρi为H′H(HHSS′H′H+IH)-1HH的第i大的奇异值,δ是保证小于等于的最大值;
根据所述高功率预编码初步矩阵P1和所述低功率预编码初步矩阵S1得到对应的所述高功率接收初步矩阵Q1;
根据所述高功率预编码初步矩阵P1、所述高功率接收初步矩阵Q1、所述低功率预编码初步矩阵S1、所述低功率接收初步矩阵W1,计算得到所述高功率干扰初步矩阵T1。
13.根据权利要求9~11任一项所述的基站,其特征在于,所述小区边缘用户接收终端的天线数为NH,所述小区边缘用户接收终端需要的高功率信号流需要的个数为MH,所述NH大于等于所述MH。
14.根据权利要求9~11任一项所述的基站,其特征在于,所述小区中心用户接收终端的天线数为NL,所述小区中心用户接收终端需要的低功率信号流需要的个数为ML,所述NL大于等于所述ML,所述NL大于等于M,所述M为所述叠加信号流中的所述高功率信号流的总个数。
15.一种用户终端,其特征在于,包括:
接收单元,用于接收基站发送的叠加信号流及接收矩阵;所述叠加信号流包括预编码后的进行叠加的高功率信号流和低功率信号流;所述接收矩阵包括高功率干扰矩阵和低功率接收矩阵;
解码单元,用于根据高功率干扰矩阵对所述叠加信号流进行解码获得高功率信号流的初步估值;
调制单元,用于对所述高功率信号流的初步估值解调后重新进行调制获得所述高功率信号流的精确估值;
信号获取单元,用于从所述叠加信号流中消除所述高功率信号的精确估值后通过低功率接收矩阵获得小区中心用户接收终端需要的低功率信号流。
16.根据权利要求15所述的用户终端,其特征在于,所述小区中心用户接收终端的天线数为NL,所述小区中心用户接收终端需要的低功率信号流需要的个数为ML,所述NL大于等于所述ML,所述NL大于等于所述M,所述M为所述叠加信号流中的所述高功率信号流的总个数。
17.一种信号传输系统,其特征在于,包括:基站和用户终端;
所述基站用于根据信道质量信息获得高功率预编码矩阵、低功率预编码矩阵;根据所述高功率预编码矩阵对需要发送的高功率信号流进行预编码获得预编码后的第一信号流,所述高功率信号流为向小区边缘用户发送的信号流;根据所述低功率预编码矩阵对需要发送的低功率信号流进行预编码获得预编码后的第二信号流,所述低功率信号流为向小区中心用户发送的信号流;将所述第一信号流和所述第二信号流进行叠加,得到叠加信号流;向所述用户终端发送所述叠加信号流,所述用户终端包括小区边缘用户接收终端和小区中心用户接收终端;
所述用户终端用于接收所述基站发送的所述叠加信号流及接收矩阵;所述接收矩阵由所述基站计算得出后发送给用户终端,所述接收矩阵包括高功率干扰矩阵和低功率接收矩阵;根据高功率干扰矩阵对所述叠加信号流进行解码获得高功率信号流的初步估值;对所述高功率信号流的初步估值解调后重新进行调制获得所述高功率信号流的精确估值;从所述叠加信号流中消除所述高功率信号的精确估值后通过低功率接收矩阵获得小区中心用户接收终端需要的低功率信号流。
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