CN105991219A - 发送信号的处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发送信号的处理方法及装置，其中，该方法包括：使用预编码权值对基站所服务的多个用户组中的每个用户组进行预编码，得到预编码后的信号，其中，每个用户组中包括第一类用户和第二类用户，第一类用户的信噪比大于第二类用户的信噪比；任一用户组的预编码权值的矢量属于其他用户组中的第一类用户信道增益系数矩阵的零空间；将多个用户组预编码后的信号进行相加，得到发送信号。通过本发明解决了相关技术中强用户的低功率信号被相邻弱用户的强功率信号干扰的问题，有效避免了接收低功率信号的强用户被相邻波束上高功率信号所干扰，从而使得MIMO-NOMA系统的性能得到有效提高。

Description

发送信号的处理方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及发送信号的处理方法及装置。

背景技术

随着当代社会对信息交换的需求越来越迫切，人们对无线通信网络的高速率、高容量有了更高的要求。人们开始尝试在现有正交多址接入技术(Orthogonal Multiple Access，简称为OMA)的基础上引入非正交多址接入技术(None Orthogonal Multiple Access，简称为NOMA)，以获得更高的性能和更佳的弱用户体验。NOMA技术通过对距离基站较近的强用户和距离基站较远的弱用户采用不同的功率来发射信号，来达到在功率域上复用用户的目的。目前的仿真结果表明，NOMA相对正交频分多址(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，简称为OFDMA)等正交多址接入技术在系统性能提高和弱用户体验提升方面有明显的作用。

近年来，有提出在多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，简称为MIMO)所发的随机正交波束的每一波束上基于NOMA技术对多个用户进行功率复用的方案。该方案试图在MIMO空间域正交复用的基础上再加以功率域的非正交复用，以达到提高系统容量的目的。但该方案存在一个明显的缺陷问题是：一个随机波束上的强用户所接收的低功率信号由于很可能会受到相邻波束上强功率信号的严重干扰，而无法解析出基站发射给自己的信号。

这是由于随机波束具有一定的宽度，并不是完全正交，随机波束之间很可能会相互干扰。而根据NOMA技术的特性，强用户接收的信号功率相对弱用户接收的信号功率很低。如果强用户和弱用户在同一波束上，基站发射给强用户和弱用户的信号所采用的预编码权值是完全相同的，所以虽然从空间域上无法将基站发射给强用户和弱用户的信号分离开来，但可以通过串行干扰消除(Successive Interference Cancellation，简称为SIC)技术将强用户的信号剥离出来。而如果强用户和弱用户在不同波束上时，由于基站发射给强用户和弱用户的信号所采用的预编码权值是不相同的，强用户和弱用户只能利用所在波束的正交特性将彼此的信号分开。但由于随机波束存在一定的宽度，不同随机波束之间相互有重叠，常常在空间上并不是完全正交。强用户和弱用户很容易位于不完全正交的随机波束里。此时，对于接收到高功率信号的弱用户而言，基站发射给强用户的信号由于功率低对自己的影响很小，因此还可以将自己所接收的信号解析出来。但对于强用户而言，相邻波束上的弱用户所接收到高功率信号对自己所接收到的低功率信号是一个很严重的干扰，会使得自己所接收的信号无法正常解析出来。

针对相关技术中，强用户的低功率信号被相邻弱用户的强功率信号干扰的问题，还未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明提供了一种发送信号的处理方法及装置，以至少解决相关技术中强用户的低功率信号被相邻弱用户的强功率信号干扰的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种发送信号的处理方法，包括：使用预编码权值对基站所服务的多个用户组中的每个用户组进行预编码，得到预编码后的信号，其中，所述每个用户组中包括一个第一类用户和一个第二类用户，所述第一类用户的信噪比大于所述第二类用户的信噪比；任一用户组的预编码权值的矢量属于其他用户组中的第一类用户信道增益系数矩阵的零空间，所述其他用户组为所述多个用户组中除所述任一用户组之外的用户组；将所述多个用户组的所述预编码后的信号进行相加，得到发送信号。

进一步地，使用预编码权值对基站所服务的多个用户组中的每个用户组进行预编码之前包括：对于每个用户组，将用户组中的第一类用户的信号和第二类用户的信号进行叠加生成第一符号；获取所述第一符号的预编码权值，将所述第一符号的预编码权值作为对所述每个用户组进行预编码的预编码权值。

进一步地，将指定用户组中的所述第一类用户的信号和所述第二类用户的信号进行叠加生成第一符号包括：根据分配给所述第一类用户的第一功率对所述第一类用户的信号进行调制生成第二符号；根据分配给所述第二类用户的第二功率将所述第二类用户的信号进行调制生成第三符号；将所述第二符号和所述第三符号进行叠加生成所述第一符号；其中，所述第一功率小于所述第二功率。

进一步地，将所述第二符号和所述第三符号进行叠加生成所述第一符号包括以下之一：将所述第二符号和所述第三符号使用叠加编码调制进行直接叠加生成所述第一符号；将所述第二符号和所述第三符号使用叠加编码调制进行镜像叠加生成所述第一符号。

进一步地，将所述第二符号和所述第三符号使用叠加编码调制进行镜像叠加生成所述第一符号包括：对所述第三符号进行镜像处理，获取镜像后的符号序列；将所述第二符号与所述镜像后的符号序列进行叠加编码处理，生成所述第一符号。

进一步地，所述第一类用户和所述第二类用户的接收天线数目均为1。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种发送信号的处理装置，包括：预编码模块，用于使用预编码权值对基站所服务的多个用户组中的每个用户组进行预编码，得到预编码后的信号，其中，所述每个用户组中包括一个第一类用户和一个第二类用户，所述第一类用户的信噪比大于所述第二类用户的信噪比；任一用户组的预编码权值的矢量属于其他用户组中的第一类用户信道增益系数矩阵的零空间，所述其他用户组为所述多个用户组中除所述任一用户组之外的用户组；发送模块，用于将所述多个用户组的所述预编码后的信号进行相加，得到发送信号。

进一步地，所述装置还包括：叠加模块，用于对于每个用户组，将用户组中的第一类用户的信号和第二类用户的信号进行叠加生成第一符号；获取模块，用于获取所述第一符号的预编码权值，将所述第一符号的预编码权值作为对所述每个用户组进行预编码的预编码权值。

进一步地，所述叠加模块还包括：第一调制单元，用于根据分配给所述第一类用户的第一功率对所述第一类用户的信号进行调制生成第二符号；第二调制单元，用于根据分配给所述第二类用户的第二功率将所述第二类用户的信号进行调制生成第三符号；叠加单元，用于将所述第二符号和所述第三符号进行叠加生成所述第一符号；其中，所述第一功率小于所述第二功率。

进一步地，所述叠加模块还包括：直接叠加单元，用于将所述第二符号和所述第三符号使用叠加编码调制进行直接叠加生成所述第一符号；镜像叠加单元，用于将所述第二符号和所述第三符号使用叠加编码调制进行镜像叠加生成所述第一符号。

进一步地，所述镜像叠加单元包括：获取次单元，用于对所述第三符号进行镜像处理，获取镜像后的符号序列；叠加次单元，用于将所述第二符号与所述镜像后的符号序列进行叠加编码处理，生成所述第一符号。

进一步地，所述第一类用户和所述第二类用户的接收天线数目均为1。

通过本发明，采用使用预编码权值对基站所服务的多个用户组中的每个用户组进行预编码，得到预编码后的信号，其中，每个用户组中包括第一类用户和第二类用户，第一类用户的信噪比大于第二类用户的信噪比；任一用户组的预编码权值的矢量属于其他用户组中的第一类用户信道增益系数矩阵的零空间，该其他用户组为多个用户组中除该任一用户组之外的用户组；将多个用户组的该预编码后的信号进行相加，得到发送信号。解决了相关技术中强用户的低功率信号被相邻弱用户的强功率信号干扰的问题，有效避免了接收低功率信号的强用户被相邻波束上高功率信号所干扰，从而使得MIMO-NOMA系统的性能得到有效提高。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的发送信号的处理方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的发送信号的处理装置的结构框图；

图3是根据本发明实施例的发送信号的处理装置的结构框图(一)；

图4是根据本发明实施例的发送信号的处理装置的结构框图(二)；

图5是根据本发明实施例的发送信号的处理装置的结构框图(三)；

图6是根据本发明实施例的发送信号的处理装置的结构框图(四)；

图7是根据本发明实施例的不同组的用户基于功率域复用在不同的空间波束上的示意图；

图8是根据本发明实施例的一组远近用户的信号分别按QPSK调制和16QAM调制后镜像叠加(水平镜像)的示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实施例中提供了一种发送信号的处理方法，图1是根据本发明实施例的发送信号的处理方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：

步骤S102，使用预编码权值对基站所服务的多个用户组中的每个用户组进行预编码，得到预编码后的信号，其中，每个用户组中包括一个第一类用户和一个第二类用户，第一类用户的信噪比大于第二类用户的信噪比；任一用户组的预编码权值的矢量属于其他用户组中的第一类用户信道增益系数矩阵的零空间，该其他用户组为该多个用户组中除该任一用户组之外的用户组；

步骤S104，将多个用户组的预编码后的信号进行相加，得到发送信号。

通过上述步骤，使用属于其他用户组中的第一类用户信道增益系数矩阵的零空间的预编码权值的矢量对该用户组进行预编码，将多个用户组的预编码后的信号进行相加，得到发送信号进行发送，相比于相关技术中，由于任一波束上强用户所接收信号的低功率会导致强用户易被相邻波束严重干扰，上述步骤基于相邻若干波束上的强用户的信道信息计算基站发射信号所采用的预编码权值，从而尽量降低基站发射给任一波束上用户的信号对其他波束上的强用户的干扰。有效的避免了接收低功率信号的强用户被相邻波束上高功率信号所干扰，从而使得MIMO-NOMA系统的性能得到有效提高。

上述步骤S102涉及到使用预编码权值对基站所服务的多个用户组中的每个用户组进行预编码，在一个可选实施例中，使用预编码权值对基站所服务的多个用户组中的每个用户组进行预编码之前，对于每个用户组，将用户组中的第一类用户的信号和第二类用户的信号进行叠加生成第一符号，获取第一符号的预编码权值，将第一符号的预编码权值作为对每个用户组进行预编码的预编码权值。

在一个可选实施例中，将指定用户组中的第一类用户的信号和第二类用户的信号进行叠加生成第一符号的过程为，根据分配给第一类用户的第一功率对第一类用户的信号进行调制生成第二符号，根据分配给第二类用户的第二功率将第二类用户的信号进行调制生成第三符号，将第二符号和第三符号进行叠加生成第一符号，其中，第一功率小于第二功率。从而通过对每组用户中的第一类用户的信号和第二类用户的信号进行处理得到了上述的第一符号。

上述步骤中涉及到对第二符号和第三符号进行叠加处理生成第一符号，在一个可选实施例中，可以将第二符号和第三符号使用叠加编码调制进行直接叠加生成第一符号，也可以将第二符号和第三符号使用叠加编码调制进行镜像叠加生成第一符号。

在上述步骤涉及到使用镜像叠加处理将第二符号和第三符号进行叠加生成第一符号的过程中，在一个可选实施例中，对第三符号进行镜像处理，获取镜像后的符号序列，将第二符号与镜像后的符号序列进行叠加编码处理，生成第一符号。

在一个可选实施例中，第一类用户和第二类用户的接收天线数目均为1。

在本实施例中还提供了一种发送信号的处理装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图2是根据本发明实施例的发送信号的处理装置的结构框图，如图2所示，该装置包括：预编码模块22，用于使用预编码权值对基站所服务的多个用户组中的每个用户组进行预编码，得到预编码后的信号，其中，每个用户组中包括一个第一类用户和一个第二类用户，第一类用户的信噪比大于该第二类用户的信噪比；任一用户组的预编码权值的矢量属于其他用户组中的第一类用户信道增益系数矩阵的零空间，该其他用户组为该多个用户组中除该任一用户组之外的用户组；发送模块24，用于将多个用户组的该预编码后的信号进行相加，得到发送信号。

图3是根据本发明实施例的发送信号的处理装置的结构框图(一)，如图3所示，该装置除包括图2所示的所有模块外，还包括：叠加模块26，用于对于每个用户组，将用户组中的第一类用户的信号和第二类用户的信号进行叠加生成第一符号；获取模块28，用于获取第一符号的预编码权值，将第一符号的预编码权值作为对每个用户组进行预编码的预编码权值。

图4是根据本发明实施例的发送信号的处理装置的结构框图(二)，如图4所示，叠加模块26还包括：第一调制单元262，用于根据分配给第一类用户的第一功率对第一类用户的信号进行调制生成第二符号；第二调制单元264，用于根据分配给第二类用户的第二功率将第二类用户的信号进行调制生成第三符号；叠加单元266，用于将第二符号和第三符号进行叠加生成该第一符号；其中，第一功率小于第二功率。

图5是根据本发明实施例的发送信号的处理装置的结构框图(三)，如图5所示，叠加模块26还包括：直接叠加单元268，用于将第二符号和第三符号使用叠加编码调制进行直接叠加生成第一符号；镜像叠加单元270，用于将第二符号和第三符号使用叠加编码调制进行镜像叠加生成第一符号。

图6是根据本发明实施例的发送信号的处理装置的结构框图(四)，如图6所示，镜像叠加单元270包括：获取次单元272，用于对第三符号进行镜像处理，获取镜像后的符号序列；叠加次单元274，用于将第二符号与该镜像后的符号序列进行叠加编码处理，生成第一符号。

可选地，第一类用户和第二类用户的接收天线数目均为1。

需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述各个模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块分别位于第一处理器、第二处理器和第三处理器…中。

针对相关技术中存在的上述问题，下面结合可选实施例进行说明，在本可选实施例中结合了上述可选实施例及其可选实施方式。

在本可选实施例中，将要描述的是在无线通信系统中的一种多天线传输方法及系统。假设基站的发射天线端口数目为n_T，每个用户的接收天线端口数目为n_R，基站服务的用户数目为M。

第一步：

基站根据M个用户的信道情况配对出K组用户{i_N,1,i_F,1},{i_N,2,i_F,2},…,{i_N,K,i_F,K}，组内用户信道增益系数矩阵{H_N,1,H_F,1},{H_N,2,H_F,2},…,{H_N,K,H_F,K}两两强相关，而组间用户信道增益系数矩阵正交或者近似正交。这里，i_N,1,i_F,1,i_N,2,i_F,2,…,i_N,K,i_F,K表示用户序号。0≤i_N,k,i_F,k≤M，1≤k≤K。

每组中信道增益系数矩阵的范数相对较大的用户i_N,1,i_N,2,…,i_N,K称为强用户，每组中信道增益系数矩阵的范数相对较小的用户i_F,1,i_F,2,…,i_F,K称为弱用户。H_N,k,H_F,k是行为n_R列为n_T的信道增益矩阵，1≤k≤K。

图7是根据本发明实施例的不同组的用户基于功率域复用在不同的空间波束上的示意图，如图7所示，基站配对出3组近远用户在不同的波束上。

第二步：

对第k组的近远两个用户i_N,k,i_F,k的符号先分配不同的功率p_N,k,p_F,k，然后调制使用叠加编码叠加在一起，形成信号

${\stackrel{\‾}{S}}_k=\left[\sqrt{p_{N,k}}{S}_{N,k}\right]\⊕\left[\sqrt{p_{F,k}}{S}_{F,k}\right]$ 式1

这里，k＝1,2,…,K。S_N,k,S_F,k分别表示基站对第k组的近远两个用户u_N,k,u_F,k所发射的信号。表示符号经过调制后的符号，表示符号经过调制后的符号。运算符表示使用叠加编码的直接加或者镜像加。

在为两个用户的符号分配功率时，强用户符号分得的功率较少，弱用户符号分得的功率较多。

采用第一复数符号序列与第二复数符号序列进行叠加编码处理，生成第三复数符号序列包括：对第二复数符号序列进行镜像处理，获取镜像后的符号序列；将第一复数符号序列与镜像后的符号序列进行叠加编码处理，生成第三复数符号序列。

可选地，对第二复数符号序列进行镜像处理，获取镜像后的符号序列包括：根据第一复数符号序列的实部取值确定镜像后的符号序列的实部符号；根据第一复数符号序列的虚部取值确定镜像后的符号序列的虚部符号。

可选地，将第一复数符号序列与镜像后的符号序列进行叠加编码处理，生成第三复数符号序列包括以下之一：第三复数符号序列为 第三复数符号序列为P1·x1+y1·i+P2·-1Xstd/2·x2+-1Ystd/2·y2·i；其中，为第一复数符号序列，为第二复数符号序列， 或者为镜像后的符号序列，Xstd+Ystd·i为与第一复数符号序列对应的未归一化的整数格点星座符号，为第一功率调整因子，为第二功率调整因子，表示向上取整，表示向下取整。

可选地，在生成第三复数符号序列之后，还包括：通过调整第一功率调整因子和/或第二功率调整因子对第三复数符号序列进行调整。

第三步：

基于K个强用户的信道H_N,1,H_N,2,…,H_N,K计算K个用户组{u_N,1,u_F,1},{u_N,2,u_F,2},…,{u_N,K,u_F,K}所分别对应的预编码权值W₁,W₂,…,W_K。这里，W_k是行为n_T列为r_k的预编码权值矩阵，1≤k≤K，1≤r_k≤n_T，r_k表示预编码权值的秩。且对于任意的k,l，k≠l，1≤k,l≤K满足：

H_N,kW_l＝0 式1

第四步：

基站对第k组的信号基于预编码权值W_k进行预编码得到信号k＝1,2,…,K。然后将所有组经过预编码后的信号相加得到信号S，通过n_T个发射天线端口将信号S发射出去。S是一个行为n_T的矢量。

$S={\mathrm{\Σ}}_{k=1}^K{W}_k{\stackrel{\‾}{S}}_k$ 式2

基于式1和式2可得

$S={\mathrm{\Σ}}_{k=1}^K{W}_k\left[\sqrt{p_{N,k}}{S}_{N,k}\right]\⊕\left[\sqrt{p_{F,k}}{S}_{F,k}\right]$ 式3

实施例一：

基站的发射天线端口数目为2，每个用户的接收天线端口数目为1，基站服务的用户数目为M。

第一步：

基站根据M个用户的信道增益系数矩阵配对出2组近远用户{i_N,1,i_F,1},{i_N,2,i_F,2}，组内用户信道增益系数矩阵{H_N,1,H_F,1},{H_N,2,H_F,2}两两强相关，而组间用户信道增益系数矩阵正交或者近似正交。这里，i_N,1,i_F,1,i_N,2,i_F,2表示用户序号。0≤i_N,k,i_F,k≤M。

每组中信道信噪比相对较大的用户i_N,1,i_N,2称为强用户，每组中信道信噪比相对较小的用户i_F,1,i_F,2称为弱用户。H_N,k，H_F,k是行为1列为2的信道增益矩阵，1≤k≤2。

第二步：

对第k组的近远两个用户u_N,k,u_F,k的调制符号先分配不同的功率p_N,k,p_F,k，然后调制相加在一起，形成信号

${\stackrel{\‾}{S}}_k=\left[\sqrt{p_{N,k}}{S}_{N,k}\right]\⊕\left[\sqrt{p_{F,k}}{S}_{F,k}\right]$ 式4

这里，k＝1,2。S_N,k,S_F,k分别表示基站对第k组的近远两个用户u_N,k,u_F,k所发射的信号。表示符号经过调制后的符号，表示符号经过调制后的符号。

或者基于镜像相加的叠加编码将两个用户u_N,k,u_F,k的信号叠加起来形成信号图8是根据本发明实施例的一组远近用户的信号分别按QPSK调制和16QAM调制后镜像叠加(水平镜像)的示意图，具体做法如图8所示。这里，设 $S_1=\left[\sqrt{p_{F,k}}{S}_{F,k}\right],S_2=\left[\sqrt{p_{N,k}}{S}_{N,k}\right],S_3={\stackrel{\‾}{S}}_k.$

图8是根据本发明实施例的一组远近用户的信号分别按QPSK调制和16QAM调制后镜像叠加(水平镜像)的示意图，具体地，为根据用户分别按16QAM Q和PSK调制后镜像叠加(水平镜像)的示意图。首先作镜像，假如当S₁星座点为‘10’时，S_std符号为-1+i，即X_std＝-1，Y_std＝1。所以求得S为(-x₂+y₂i)，相当于是S₂的水平镜像。完成镜像步骤后，其次作叠加，符号S₁和镜像后的符号S直接叠加，得到叠加后的符号S₃。

在为两个用户的调制符号分配功率时，强用户符号分得功率较少，弱用户符号分得功率较多。

第三步：

对2个强用户的信道H_N,1和H_N,2分别进行SVD分解，得到

H_N,k＝U_kΣ_kV_k ^H 式5

这里，k＝1,2。U_k是1行1列的数值，Σ_k＝[σ_k 0]，V_k是2行2列的矩阵。σ_k是信道矩阵H_N,k的奇异值。运算符H表示共轭转置。V_k,j是V_k的第j列矢量，j＝1,2。显然，

H_N,kV_k,2＝U_kΣ_kV_k ^HV_k,2＝0 式6

为了消除不同波束之间的信号干扰，设置第1组的用户{i_N,1,i_F,1}的预编码权值矩阵

W₁＝V_2，2 式7

W₂＝V_1,2 式8

这样就可以满足式1，即H_N,1W₂＝0，H_N,2W₁＝0。

第四步：

基站对第k组的信号基于预编码权值W_k进行预编码得到信号k＝1,2。然后将所有组经过预编码后的信号相加得到信号S，通过n_T个发射天线端口将信号S发射出去。这里，S是一个2行1列的矢量。

$S=W_1{\stackrel{\‾}{S}}_1+W_2{\stackrel{\‾}{S}}_2$ 式9

进一步地，

$S={\mathrm{\Σ}}_{k=1}^2{W}_k\left[\sqrt{p_{N,k}}{S}_{N,k}\right]\⊕\left[\sqrt{p_{F,k}}{S}_{F,k}\right]$ 式10

实施例二：

基站的发射天线端口数目为4，每个用户的接收天线端口数目为1，基站服务的用户数目为M。

第一步：

基站根据M个用户的信道增益系数矩阵配对出K组近远用户{i_N,1,i_F,1},{i_N,2,i_F,2},…,{i_N,k,i_F,k}，K≤4。组内用户信道增益系数矩阵{H_N,1,H_F,1},{H_N,2,H_F,2},…,{H_N,K,H_F,K}两两强相关，而组间用户信道增益系数矩阵正交或者近似正交。这里，i_N,1,i_F,1,i_N,2,i_F,2,…,i_N,K,i_F,K表示用户序号。0≤i_N,k,i_F,k≤M，1≤k≤K。

每组中信道信噪比相对较大的用户i_N,1,i_N,2,…,i_N,K称为强用户，每组中信道信噪比相对较小的用户i_F,1,i_F,2,…,i_F,K称为弱用户。H_N,k,H_F,k是1行4列的信道增益矩阵，1≤k≤K。

第二步：

对第k组的近远两个用户u_N,k,u_F,k的调制符号先分配不同的功率p_N,k,p_F,k，然后调制相加在一起，形成信号

${\stackrel{\‾}{S}}_k=\left[\sqrt{p_{N,k}}{S}_{N,k}\right]\⊕\left[\sqrt{p_{F,k}}{S}_{F,k}\right]$ 式11

这里，k＝1,2,…,K。S_N,k,S_F,k分别表示基站对第k组的近远两个用户u_N,k,u_F,k所发射的信号。表示符号经过调制后的符号，表示符号经过调制后的符号。

或者基于镜像相加的叠加编码将两个用户u_N,k,u_F,k的信号叠加起来形成信号具体做法如图2所示。请参见实施例一的说明。

在为两个用户的调制符号分配功率时，强用户符号分得功率较少，弱用户符号分得功率较多。

第三步：

计算各个用户组信号所使用的预编码权值W₁,W₂,…,W_K，具体算法如下：

步骤1取k＝1。

步骤2取 ${\tilde{H}}_{N,k}={\left[\begin{array}{cccccc}{H_{N,1}}^T& \·\·\·& {H_{N,k-1}}^T& {H_{N,k+1}}^T& \·\·\·& {H_{N,k}}^T\end{array}\right]}^T.$ 是一个(K-1)行4列的矩阵。

步骤3对进行SVD分解，得到

${\tilde{H}}_{N,k}={\tilde{U}}_k{\widetilde{\mathrm{\Σ}}}_k{{\tilde{V}}_k}^H$ 式12

是(K-1)行1列的矢量。 是(K-1)行4列的矩阵。是4行4列的矩阵。是的(K-1)个奇异值。是的第j列矢量，j＝1,2,3,4。显然，对于列矢量有

${\tilde{H}}_{N,k}{\tilde{V}}_{k,j}={\tilde{U}}_k{\widetilde{\mathrm{\Σ}}}_k{{\tilde{V}}_k}^H{\tilde{V}}_{k,j}=0$ 式13

$H_{N,l}{\tilde{V}}_{k,j}=0$ 式14

这里，K≤j≤4，1≤k,l≤K，k≠l。可见，列矢量构成了矩阵的零空间的基，也构成了信道增益系数矩阵H_N,1,…,H_N,k-1,H_N,k+1…,H_N,K的零空间的一个子空间的基。

步骤4对H_N,k进行SVD分解，得到

H_N,k＝U_kΣ_kV_k ^H 式15

U_k是1行1列的数值u_k,1，Σ_k＝[σ_k,1 0 0 0]，V_k是4行4列的矩阵。σ_k,1是矩阵H_N,k的奇异值。V_k,j是V_k的第j列矢量。显然

$H_{N,k}{V}_{k,j}=\left\{\begin{array}{cc}0& j\≠1\\ u_{k,1}{\mathrm{\σ}}_{k,1}& j=1\end{array}\right.$ 式16

所以，第k组强用户的理想预编码权值应为V_k,l。

步骤5计算

$a_j={{\tilde{V}}_{k,j+K-1}}^H{V}_{k,1}$ 式17

这里，j＝1,2,…,5-K。a₁，a₂,…,a_5-K表示矢量V_k,1在基矢量上的投影值。

步骤6设置第k组用户信号所采用的预编码权值

$W_k={\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{5-K}{a}_j{\tilde{V}}_{k,j+K-1}/\left|\right|{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{5-K}{a}_j{\tilde{V}}_{k,j+K-1}\left|\right|$ 式18

这里，W_k是理想预编码权值V_k，1在矩阵的零空间上的投影单位矢量。

这样，对第k组用户信号所采用的预编码权值W_k，可以在保障第k组用户信号对其他组的用户没有干扰的前提下，最切合第k组强用户的信道。

步骤7k＝k+1。若k＞K，则转到步骤8，否则转到步骤2。

步骤8结束。

第四步：

基站对第k组的信号基于预编码权值W_k进行预编码得到信号然后将所有组经过预编码后的信号相加得到信号S，通过4个发射天线端口将信号S发射出去。这里，S是一个4行1列的矢量。

$S={\mathrm{\Σ}}_{k=1}^K{W}_k{\stackrel{\‾}{S}}_k$ 式19

进一步的，

$S={\mathrm{\Σ}}_{k=1}^K{W}_k\left[\sqrt{p_{N,k}}{S}_{N,k}\right]\⊕\left[\sqrt{p_{F,k}}{S}_{F,k}\right]$ 式20

实施例三：

基站的发射天线端口数目为8，每个用户的接收天线端口数目为1，基站服务的用户数目为M。

第一步：

基站根据N个用户的信道增益系数矩阵配对出K组近远用户{i_N，1，i_F，1}，{i_N，2，i_F，2}，…，{i_N，k，i_F，k}，K≤８。组内用户信道增益系数矩阵{H_N,1,H_F,1},{H_N,2,H_F,2},…,{H_N,K,H_F,K}两两强相关，而组间用户信道增益系数矩阵正交或者近似正交。这里，i_N,1,i_F,1,i_N,2,i_F,2,…,i_N,K,i_F,K表示用户序号。0≤i_N,k,i_F,k≤M，1≤k≤K。

每组中信道信噪比相对较大的用户i_N,1,i_N,2,…,i_N,K称为强用户，每组中信道信噪比相对较小的用户i_F,1,i_F,2,…,i_F,K称为弱用户。H_N,k,H_F,k是1行8列的信道增益矩阵，1≤k≤K。

第二步：

对第k组的近远两个用户u_N,k,u_F,k的调制符号先分配不同的功率p_N,k,p_F,k，然后使用叠加编码叠加在一起，形成信号

${\stackrel{\‾}{S}}_k=\left[\sqrt{p_{N,k}}{S}_{N,k}\right]\⊕\left[\sqrt{p_{F,k}}{S}_{F,k}\right]$ 式21

这里，k＝1,2,…,K。S_N,k,S_F,k分别表示基站对第k组的近远两个用户u_N,k,u_F,k所发射的信号。表示符号经过调制后的符号，表示符号经过调制后的符号。

在为两个用户的调制符号分配功率时，强用户符号分得功率较少，弱用户符号分得功率较多。

或者基于镜像相加的叠加编码将两个用户u_N,k,u_F,k的信号叠加起来形成信号具体做法如图8所示。请参见实施例一的说明。

第三步：

计算各个用户组信号所使用的预编码权值W₁,W₂,…,W_K，具体算法如下：

步骤1取k＝1。

步骤2取 ${\tilde{H}}_{N,k}={\left[\begin{array}{cccccc}{H_{N,1}}^T& \·\·\·& {H_{N,k-1}}^T& {H_{N,k+1}}^T& \·\·\·& {H_{N,k}}^T\end{array}\right]}^T.$ 是一个(K-1)行8列的矩阵。

步骤3对进行SVD分解，得到

${\tilde{H}}_{N,k}={\tilde{U}}_k{\widetilde{\mathrm{\Σ}}}_k{{\tilde{V}}_k}^H$ 式22

是(K-1)行1列的矢量。 是(K-1)行8列的矩阵。是8行8列的矩阵。是的(K-1)个奇异值。是的第j列矢量，j＝1,2,…,8。显然，对于列矢量有

${\tilde{H}}_{N,k}{\tilde{V}}_{k,j}={\tilde{U}}_k{\widetilde{\mathrm{\Σ}}}_k{{\tilde{V}}_k}^H{\tilde{V}}_{k,j}=0$ 式23

$H_{N,l}{\tilde{V}}_{k,j}=0$ 式24

这里，K≤j≤4，1≤k,l≤K，k≠l。可见，列矢量构成了矩阵的零空间的基，也构成了信道增益系数矩阵H_N,1,…,H_N,k-1,H_N,k+1…,H_N,K的零空间的一个子空间的基。

步骤4对H_N,k进行SVD分解，得到

H_N,k＝U_kΣ_kV_k ^H 式25

U_k是1行1列的数值u_k,1，Σ_k＝[σ_k,1 0 0 0]，V_k是8行8列的矩阵。σ_k,1是矩阵H_N,k的奇异值。V_k,j是V_k的第j列矢量。显然

$H_{N,k}{V}_{k,j}=\left\{\begin{array}{cc}0& j\≠1\\ u_{k,1}{\mathrm{\σ}}_{k,1}& j=1\end{array}\right.$ 式26

所以，第k组强用户的理想预编码权值应为V_k,1。

步骤5计算

$a_j={{\tilde{V}}_{k,j+K-1}}^H{V}_{k,1}$ 式27

这里，j＝1,2,…,9-K。a₁,a₂,…,a_9-K表示矢量V_k，1在基矢量上的投影值。

步骤6设置第k组用户信号所采用的预编码权值

$W_k={\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{9-K}{a}_j{\tilde{V}}_{k,j+K-1}/\left|\right|{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{9-K}{a}_j{\tilde{V}}_{k,j+K-1}\left|\right|$ 式28

这里，W_k是理想预编码权值V_k,1在矩阵的零空间上的投影单位矢量。

这样，对第k组用户信号所采用的预编码权值W_k，可以在保障第k组用户信号对其他组的用户没有干扰的前提下，最切合第k组强用户的信道。

步骤7k＝k+1。若k＞K，则转到步骤8，否则转到步骤2。

步骤8结束。

第四步：

基站对第k组的信号基于预编码权值W_k进行预编码得到信号k＝1,2,…,K。然后将所有组经过预编码后的信号相加得到信号S，通过8个发射天线端口将信号S发射出去。这里，S是一个8行1列的矢量。

$S={\mathrm{\Σ}}_{k=1}^K{W}_k{\stackrel{\‾}{S}}_k$ 式29

进一步的，

$S={\mathrm{\Σ}}_{k=1}^K{W}_k\left[\sqrt{p_{N,k}}{S}_{N,k}\right]\⊕\left[\sqrt{p_{F,k}}{S}_{F,k}\right]$ 式30

综上所述，通过本发明提供的无线通信系统中的一种多天线传输方法及系统，解决了相关技术中由于任一波束上强用户所接收信号的低功率会导致强用户易被相邻波束严重干扰的问题，有效的避免了接收低功率信号的强用户被相邻波束上高功率信号所干扰，从而使得MIMO-NOMA系统的性能得到有效提高。

在另外一个实施例中，还提供了一种软件，该软件用于执行上述实施例及优选实施方式中描述的技术方案。

在另外一个实施例中，还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有上述软件，该存储介质包括但不限于：光盘、软盘、硬盘、可擦写存储器等。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种发送信号的处理方法，其特征在于，包括：

使用预编码权值对基站所服务的多个用户组中的每个用户组进行预编码，得到预编码后的信号，其中，所述每个用户组中包括一个第一类用户和一个第二类用户，所述第一类用户的信噪比大于所述第二类用户的信噪比；任一用户组的预编码权值的矢量属于其他用户组中的第一类用户信道增益系数矩阵的零空间，所述其他用户组为所述多个用户组中除所述任一用户组之外的用户组；

将所述多个用户组的所述预编码后的信号进行相加，得到发送信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用预编码权值对基站所服务的多个用户组中的每个用户组进行预编码之前包括：

对于每个用户组，将用户组中的第一类用户的信号和第二类用户的信号进行叠加生成第一符号；

获取所述第一符号的预编码权值，将所述第一符号的预编码权值作为对所述每个用户组进行预编码的预编码权值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将指定用户组中的所述第一类用户的信号和所述第二类用户的信号进行叠加生成第一符号包括：

根据分配给所述第一类用户的第一功率对所述第一类用户的信号进行调制生成第二符号；

根据分配给所述第二类用户的第二功率将所述第二类用户的信号进行调制生成第三符号；

将所述第二符号和所述第三符号进行叠加生成所述第一符号；

其中，所述第一功率小于所述第二功率。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述第二符号和所述第三符号进行叠加生成所述第一符号包括以下之一：

将所述第二符号和所述第三符号使用叠加编码调制进行直接叠加生成所述第一符号；

将所述第二符号和所述第三符号使用叠加编码调制进行镜像叠加生成所述第一符号。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述第二符号和所述第三符号使用叠加编码调制进行镜像叠加生成所述第一符号包括：

对所述第三符号进行镜像处理，获取镜像后的符号序列；

将所述第二符号与所述镜像后的符号序列进行叠加编码处理，生成所述第一符号。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一类用户和所述第二类用户的接收天线数目均为1。

7.一种发送信号的处理装置，其特征在于，包括：

预编码模块，用于使用预编码权值对基站所服务的多个用户组中的每个用户组进行预编码，得到预编码后的信号，其中，所述每个用户组中包括一个第一类用户和一个第二类用户，所述第一类用户的信噪比大于所述第二类用户的信噪比；任一用户组的预编码权值的矢量属于其他用户组中的第一类用户信道增益系数矩阵的零空间，所述其他用户组为所述多个用户组中除所述任一用户组之外的用户组；

发送模块，用于将所述多个用户组的所述预编码后的信号进行相加，得到发送信号。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

叠加模块，用于对于每个用户组，将用户组中的第一类用户的信号和第二类用户的信号进行叠加生成第一符号；

获取模块，用于获取所述第一符号的预编码权值，将所述第一符号的预编码权值作为对所述每个用户组进行预编码的预编码权值。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述叠加模块还包括：

第一调制单元，用于根据分配给所述第一类用户的第一功率对所述第一类用户的信号进行调制生成第二符号；

第二调制单元，用于根据分配给所述第二类用户的第二功率将所述第二类用户的信号进行调制生成第三符号；

叠加单元，用于将所述第二符号和所述第三符号进行叠加生成所述第一符号；

其中，所述第一功率小于所述第二功率。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述叠加模块还包括：

直接叠加单元，用于将所述第二符号和所述第三符号使用叠加编码调制进行直接叠加生成所述第一符号；

镜像叠加单元，用于将所述第二符号和所述第三符号使用叠加编码调制进行镜像叠加生成所述第一符号。

11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述镜像叠加单元包括：

获取次单元，用于对所述第三符号进行镜像处理，获取镜像后的符号序列；

叠加次单元，用于将所述第二符号与所述镜像后的符号序列进行叠加编码处理，生成所述第一符号。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一类用户和所述第二类用户的接收天线数目均为1。