CN1568026A - 一种多用户自适应分组分层时空信号收发系统 - Google Patents

Abstract

本发明多用户自适应分组分层时空信号收发系统，特征是其基站根据所有用户到基站的信道响应矩阵的估计值，以总的系统理论容量或以信道的条件数作为优化目标，自适应地将各个用户的天线分组；分组信息通过下行信道反馈到各个用户；各个用户的天线在其承载的数据上乘以对应于分组的正交码；基站接收机通过解正交码，把天线发送的数据信号分离为若干组；每个组中的多个发送天线与基站的接收天线构成分层时空系统，利用分层时空系统的干扰对消解调算法解调出各个天线数据，重新整序后得到所有用户的数据。本发明结合传统的上行链路多用户码分多址方式，利用空间信道的自由度，提高了系统性能；尤其在不良的空间信道条件下，可以避免系统性能的恶化。

Description

一种多用户自适应分组分层时空信号收发系统

技术领域：

本发明属于移动通信多输入多输出(MIMO)天线信号处理技术和移动通信上行链路多址技术领域，特别涉及非理想空间信道下提高系统性能的多用户自适应分组分层时空信号收发系统及其分组优化方法。

背景技术：

多输入多输出(MIMO)天线信号处理技术通过利用空间信道的自由度，可以增加系统容量，改善系统性能。MIMO技术近年已成为研究的热点之一，并开始在实际系统中得到应用。

根据《信号，系统与电子学1998年国际研讨会论文集》(Signals，Systems，andElectronics，International Symposium on，29 Sep-2 Oct 1998；Page(s)：295-300)介绍，美国贝尔实验室提出的一种被称为分层时空技术(Vertical-Belllaboratories Layered Space-Time，简称V-BLAST技术)的多天线技术，利用空间信道的自由度来提高系统的容量。发送端的多路天线上并发多路独立的数据，接收端将多个天线收到的所有信号做联合处理，利用多用户干扰对消算法解调出发送的所有数据。由于所有的数据在相同的频段内同时发送，没有占用额外的通信带宽资源，采用该V-BLAST技术的系统显著提高了频谱利用效率。但V-BLAST技术是点到点的通信技术，不支持多个用户同时通信。

《国际电子与电气工程师协会2001年国际通信会议论文集》(Communications，IEEE International Conference on，2001；Page(s)：565-569 vol.2.)给出了一种结合码分多址的多用户同步V-BLAST系统，系统中的每个用户有一个或多个发送天线，该多用户同步V-BLAST系统利用正交码把用户分为多个组，每个组内所有用户的天线和基站的多个接收天线构成等效的V-BLAST系统；由于该多用户同步V-BLAST系统利用了空间信道的自由度，一定程度上提高了系统的容量。

但是，正交码将所有的天线分组，分组的可能组合方式却很多，在同样的信道条件下，各种不同的分组组合导致的系统性能不同；特别是在空间信道非理想的情况下，例如在部分收发天线对之间的信道相关性较强的情况下，或在空间信道出现“锁孔现象”(KEYHOLE)的情况下，不同分组造成的性能差别尤其明显。而在一定的信道条件下，存在着性能比较好的分组组合，如何选取性能比较好的分组组合是现有技术尚未解决的问题；另外，实际系统中信道在不断地变化，故信道的分组组合方式需要随着信道的变化而变化，才能保证系统的性能始终得到优化。但至今未见有关如何获得有利于系统性能提高的分组组合方式的报道。

技术内容：

本发明针对现有技术的上述不足，提出一种应用于移动通信系统上行同步链路的自适应的多用户分组分层时空信号收发系统，其基站根据当前各用户到基站的信道情况，选用本发明给出的两种分组优化方法之一，可自适应地将各个用户的天线进行优化分组，以有效的改善系统性能。

本发明应用于移动通信系统上行同步链路的多用户自适应分组分层时空信号收发系统，包括移动用户发送模块和基站接收机(10)；

设系统包括编号为U_1，…，U_K的K个用户；第k个移动用户发送模块有m_k个发送天线，系统中的K个用户共有M个发送天线，记为[A₁，A₂，...，A_M]；

所述第k个移动用户发送模块将其待发送的数据(1)由调制模块(2)调制，串并转换模块(3)取出m_k·N_d个连续的调制后的数据为一个数据块，设为第n块，将其转换为m_k路长度为N_d的数据流，每路数据流对应一个发送天线；复用模块(5)以时分复用方式在每路数据流中插入用于信道估计的长度为N_p的训练序列(4)，形成长度为N_B＝N_d+N_p的带训练序列的数据流(7)；设T为每个数据符号的持续时间，第n块数据块传输的时间长度为T_B＝N_BT，在时间段(n-1)T_B～nT_B内，每路带训练序列的数据流(7)在每个数据符号持续时间内被乘上基站指定给它的正交码序列(6)，成为发送信号，该步骤称为信道化过程；所有发送天线(8)同时发送的上述信号经过上行信道(9)到达基站接收机(10)；

所述基站接收机(10)的天线(12)将收到的所有用户的信号送往解正交码模块(13)；设所有用户的天线使用的正交码序列(6)共有G个不同的序列，解正交码模块(13)利用解正交码技术，按照G个不同的正交码序列将所有用户的信号分解成为对应的G个分组的信号，其中每个分组的信号包括与训练序列对应的接收信号(15)和与传输数据对应的接收信号(14)；对任意一个分组的信号，信道估计模块(16)将与训练序列对应的接收信号(15)作为输入，对分组内各个发送天线(8)到各个基站接收天线(12)的时间段(n-1)T_B～nT_B内的信道H_p进行信道估计，得到信道估计值(17)；V-BLAST数据解调模块(19)利用该信道估计值(17)和上述与传输数据对应的接收信号(14)，并调用多用户干扰对消解调算法解调出在时间段(n-1)T_B～nT_B内所有发送天线上发送的数据(20)；

其特征在于：

所述基站接收机(10)还将信道估计模块(16)得到的时间段(n-1)T_B～nT_B内的信道估计值(17)输入到优化分组模块(18)，优化分组模块(18)根据信道情况，选用下面给出的分组优化方法(24)中的一种，对时间段nT_B～(n+1)T_B内所有天线进行优化分组，把K个用户的M个发送天线[A₁，A₂，...，A_M]分为G个组，记分组矢量F＝[F₁，F₂，...，F_M](25)，其中F_i表示第i个天线被分在第F_i组，F_i∈{1，2，...，G}；基站通过下行反馈信道(11)通知各个用户在时间段nT_B～(n+1)T_B内其各个天线所在的组号，设移动用户获知第i个天线被分在第p＝F_i组里，并设与该组对应的唯一的正交码序列为W_p，其长度为L，取自含有G个沃尔什(WALSH)码的集合，W＝[W₁，W₂，...，W_G]，在时间段nT_B～(n+1)T_B内的信道化过程中，第1个天线上对应的带训练序列的数据流(7)所乘的正交码序列(6)为S_i＝W_p；优化分组模块(18)还将各个时间段内的分组矢量传送给重组及并串转换模块(21)，重组及并串转换模块(21)利用与发送数据时间段相对应的用户的分组矢量(25)，将上述V-BLAST数据解调模块(19)解调出的数据(20)整序重组，并串转换后恢复为对应的各个用户的数据(22，23)。

本发明提出的可供优化分组模块(18)选用的分组优化方法之一，是以总的系统理论容量作为优化目标，计算各种分组方式下加权的信道理论容量之和，选择使其最大化的分组矢量F_cap，即

$F_{\mathrm{cap}}=\arg \underset{F}{\max }\{C=\frac{1}{M}\underset{p=1}{\overset{G}{\mathrm{\Σ}}}{M}_p{C}_p\}$

式中参数：分组矢量F_cap＝[F₁，F₂，...，F_i，...，F_M]，F_i∈{1，2，...，G}；G是分组数；I_N是N×N的单位阵；M是系统中发送天线的总数；优化目标是G个容量值C_p的加权和，

$C_p={\log }_2\left\{\det (I_N+\frac{{\mathrm{\ρ}}_p}{M_p}{H}_p{H}_p^{*})\right\}$

是分在第p组的所有M_p个发送天线与基站的N个接收天线构成一个等效的M_p×N的V-BLAST子系统的容量，其中 $H_p=[h_{p_1},h_{p_2},...,h_{p_{M_p}}]$ 是第p个分组的信道响应矩阵，其元素也是矢量，h_i＝[h_1，ih_2，i，...，h_N，i]^T＝[v]^T，[v]^T表示矢量v的转置，h_j，i是发送元i到接收元j的信道响应系数；(p₁，p₂，...，p_Mp)是它们在发送序列中的对应位置；ρ_p是第p个分组构成的V-BLAST子系统在接收天线处的信噪比。

本发明提出的可供优化分组模块(18)选用的分组优化方法之二，是以信道的条件数作为优化目标，计算各种分组方式下加权的信道矩阵条件数之和，选择使其最小化的分组矢量F_cond，即

$F_{\mathrm{cond}}=\arg \underset{F}{\min }\{\mathrm{Cond}=\frac{1}{M}\underset{p=1}{\overset{G}{\mathrm{\Σ}}}{M}_p\·\mathrm{Cond}\left(H_p\right)\}$

式中参数：分组矢量F_cond＝[F₁，F₂，...，F_i，...，F_M]，F_i∈{1，2，...，G}；G是分组数；Cond(H_p)为H_p的条件数；其中 $H_p=[h_{p_1},h_{p_2}...,h_{p_{M_p}}]$ 是第p个分组的信道响应矩阵，其元素也是矢量，h_i＝[h_1，ih_2，i，...，h_N，i]^T，h_i＝[h_1，ih_2，i，...，h_N，i]^T＝[v]^T，[v]^T表示矢量v的转置，h_j，i是发送元i到接收元j的信道响应系数；(p₁，p₁，...，p_Mp)是它们在发送序列中的对应位置；将H_p做SVD奇异值分解，得到H_p＝UΛV，U，V为酉阵，对角阵Λ＝diag{Λ₁，Λ₂，...，Λ_r，0，...}中的对角元素为H_p的奇异值，所述信道的条件数定义为最大的奇异值与最小的奇异值之比。

该优化分组模块(18)也可根据信道情况选用其他分组优化方法。

与现有技术相比较，由于本发明的多用户分组分层时空信号收发系统自适应的利用了空间信道的自由度，显著的提高了多用户系统的性能，尤其是在空间信道非理想的情况下，可以有效避免多用户系统性能的恶化。无线通信信道复杂多变，在同样的信道下，多用户分组分层时空收发系统的各种不同的分组组合可能导致不同的系统性能。在空间信道非理想的情况下，例如部分收发天线对之间的信道相关性较强，或当出现KEYHOLE现象时，不同分组的性能差别尤其明显，不适当的分组会导致系统无法进行有效的通信。如果只是按照传统的多址方式，每个用户固定的使用一个正交码，系统采用多天线技术并不能保证系统性能得到提高，而在空间信道不理想的时候，系统性能还会遭受严重的恶化。本发明给出的两种分组优化方法可保证基站每次做出的分组都是优化的，基于两种方法之一的分组方式会尽量把相关性强的天线分在不同的组里，把受KEYHOLE影响严重的天线分在不同的组里；在等效的各个子V-BLAST系统中，让等效的信道响应矩阵具有良好的结构，有利于降低误码率。实际系统中的信道是变化的，分组组合的方式也需要随之变化。本发明提出的自适应的分组分层时空收发系统提供了自适应分组的平台，能保证其优化分组结果得到正确及时的执行，保证系统的性能始终得到优化。与固定分组方式或随机分组方式相比较，本发明的多用户自适应分组V-BLAST系统可以有效的改善系统的性能，提高无线通信的可靠性。

附图说明：

图1是多用户发送部分的自适应分组V-BLAST系统结构图；

图2是基站接收部分的自适应分组V-BLAST系统结构图。

图3是自适应分组V-BLAST系统性能比较图。

具体实施方式：

以下结合附图说明本发明的实施例。

实施例1：

本实施例以具有K＝4个用户的同步上行系统为例，说明本发明应用于移动通信系统上行同步链路的多用户自适应分组分层时空信号收发系统。

设每个用户有3个发送天线，K＝4个用户共有M＝12个发送天线，记为[A₁，A₂，...，A₁₂]，它们借助系统信息进行上行定时同步。基站有N＝4个接收天线。

第k个用户的发送模块将其待发送的数据(1)由调制模块(2)调制，串并转换模块(3)取3·N_d个连续的调制后的数据为一个数据块，设为第n块，将其转换为m_k＝3路长度为N_d的数据流，每路数据流对应一个发送天线，复用模块(5)以时分复用方式在每路数据流中插入用于信道估计的长度为N_p的训练序列(4)，形成带训练序列的数据流(7)，长度为N_B＝N_d+N_p；设T为每个数据符号持续时间，第n块数据块传输的时间长度为T_B＝N_BT，N_p，N_d需要结合信道变化的快慢程度合理设定，要求在N_p大于发送天线数，T_B小于信道相关时间的前提下，N_d/N_p尽可能大，以提高系统信道利用效率。在时间段(n-1)T_B～nT_B内，每路带训练序列的数据流(7)在每个数据符号持续时间内被乘上基站指定给它的正交码序列(6)，该步骤称为信道化过程；所有发送天线(8)同时发送，信号通过上行信道(9)到达基站接收机(10)。

所有用户的天线顺序排列，定义上行多天线在时间段(n-1)T_B～nT_B内信道响应矩阵：H＝[h₁，h₂，h₃，h₄，...，h₁₂]，其元素也是矢量，h_i＝[h_1，ih_2，i...，h_4，i]^T，h_j，i是发送元i到接收元j的信道响应系数。与各个多天线信道对应的带训练序列的数据流(7)排列为B＝[b₁，b₂，b₃，...，b₁₂]。由于多用户系统中理想功率控制的作用，各个用户平均衰落的差异可以不必考虑，等效为各个用户以相同功率发送数据。令所有用户所有天线使用的正交码序列(6)组成的矩阵T＝diag(S₁，S₂，...，S_i，...，S₁₂)^T，S_i表示第i个天线使用的正交码序列。基站(10)所有天线上收到的信号矢量r＝(r₁，r₂，...，r₄)^T为：

                              r＝HTB+nn是高斯白噪声。

基站接收机(10)的天线(12)将收到的所有用户的信号送往解正交码模块(13)。所有用户的天线使用的正交码序列(6)共有G＝4个不同的序列，使用不同正交码序列的天线被视为在不同的组里，设第p组的所有成员使用正交码W_p，第p组共有M_p个天线，它们在发送序列中的对应位置是(p₁，p₂，...，p_Mp)，解正交码模块(13)用正交码W_p与天线(12)上的接收信号(12)：r＝(r₁，r₂，...，r₄)^T做相关计算

可以提取第p组的信号：

               r_p＝(r_p1，r_p2，...，r_p4)^T这M_p个发送天线的数据流与基站的N＝4个接收天线收到的r_p＝(r_p1，r_p2，...，r_p4)^T构成一个等效的M_p×4的V-BLAST子系统：

                   r_p＝H_pB_p+n_p其中n_p是高斯白噪声， $B_p={[b_{p_1},b_{p_2},...,b_{p_{M_p}}]}^T$ 是子系统中要发送的数据， $H_p=[h_{p_1},h_{p_2},...,h_{p_{M_p}}]$ 是第p个分组的信道响应矩阵。这样等效的V-BLAST子系统共有G＝4个。

对任意一个分组，设第p个分组，上述分离出来该组信号包括两个部分：与训练序列对应的接收信号(15)和与传输数据对应的接收信号(14)；信道估计模块(16)将与训练序列对应的接收信号(15)作为输入，对第p个分组内各个发送天线(8)到各个基站接收天线(12)的信道H_p进行信道估计，得到信道估计值(17)；V-BLAST数据解调模块(19)利用该信道估计值(17)和上述与传输数据对应的接收信号(14)，并调用多用户干扰对消解调算法解调出在时间段(n-1)T_B～nT_B内第p个分组所有天线上的数据，对所有分组进行类似的上述解调过程，得到系统中所有天线上的数据(20)；重组及并串转换模块(21)利用从下述优化分组模块(18)得到与发送数据时间段相对应的用户分组矢量(25)，将上述V-BLAST数据解调模块(19)解调出的数据(20)整序，并串转换后恢复为对应的时间段(n-1)T_B～nT_B内各个用户的数据(22，23)；

本实施例的上述信道估计模块(16)得到时间段(n-1)T_B～nT_B内的所有发送天线(8)到各个基站接收天线(12)的信道估计值(17)，除了作为V-BLAST数据解调模块(19)的输入，还输入到优化分组模块(18)，优化分组模块(18)根据信道情况，选用下列2种分组优化方法(24)之一对下一时间段nT_B～(n+1)T_B内所有天线进行优化分组，优化分组每隔T_B进行一次。优化分组模块(18)把K＝4个用户的M＝12个发送天线[A₁，A₂，...，A_M]分为G＝4个组，记分组矢量F＝[F₁，F₂，...，F_i，...，F₁₂]，其中F_i∈{1，2，...，4}，F_i表示将第i个天线分在第F_i组；

当选择以总的系统理论容量作为优化目标时，分组矢量

$F_{\mathrm{cap}}=\arg \underset{F}{\max }\{C=\frac{1}{M}\underset{p=1}{\overset{G}{\mathrm{\Σ}}}{M}_p{C}_p\}$

其中， $C_p={\log }_2\left\{\det (I_N+\frac{{\mathrm{\ρ}}_p}{M_p}{H}_p{H}_p^{*})\right\};$

式中参数：分组矢量F_cap＝[F₁，F₂，...，F_i，...，F_M]，F_i∈{1，2，...，G}，；G＝4是分组数；ρ_p是第p个分组构成的V-BLAST子系统在接收天线处的信噪比；M_p是第p个分组中发送天线的个数； $H_p=[h_{p_1},h_{p_2},...,h_{p_{M_p}}]$ 是第p个分组的信道响应矩阵，h_i＝[h_1，ih_2，i，...，h_N，i]^T，h_j，i是发送元i到接收元j的信道响应系数；I_N是4×4的单位阵；M＝12是系统中发送天线的总数；F＝[F₁，F₂，...，F₁₂]为分组矢量。该方法是计算各种分组方式下加权的信道理论容量之和，选择使其最大化的分组方式F。

当选择以信道的条件数作为优化目标时，分组矢量

$F_{\mathrm{cond}}=\arg \underset{F}{\min }\{\mathrm{Cond}=\frac{1}{M}\underset{p=1}{\overset{G}{\mathrm{\Σ}}}{M}_p\·\mathrm{Cond}\left(H_p\right)\}$

式中参数：分组矢量F_cond＝[F₁，F₂，...，F_i，...，F_M]，F_i∈{1，2，...，G}；G＝4是分组数；Cond(H_p)为H_p的条件数。条件数的定义是：将H_p做奇异值分解(SVD)，得到H_p＝UΛV，U，V为酉阵，对角阵Λ＝diag{Λ₁，Λ₂，...，Λ_r，0，...}的对角元素为H_p的奇异值，条件数定义为最大的奇异值与最小的奇异值之比。该方法是计算各种分组方式下加权的信道矩阵条件数之和，选择使其最小化的分组方式F。

该优化分组模块(18)也可根据信道情况选用其他分组优化方法。

优化分组模块(19)输出分组矢量(25)，基站通过下行反馈信道(11)通知各个用户在下一时间段nT_B～(n+1)T_B内其各个天线所在的组号，设移动用户获知第i个天线被分在第p＝F_i组里，与该组对应的唯一的正交码序列为W_p，其长度为L＝4，取自含有G＝4个WALSH码的集合，W＝[W₁，W₂，...，W₄]，在下一时间段nT_B～(n+1)T_B的上述信道化过程中，第i个天线上对应的带训练序列的数据流(7)所乘的上述正交码序列(6)为S_i＝W_p；同时，时间段nT_B～(n+1)T_B的分组矢量(25)也要输入到重组及并串转换模块(21)，以使时间段nT_B～(n+1)T_B内该模块能够正确恢复各个用户的数据。

本系统的关键在于基站对分组组合进行优化，优化的目标是：在给定功率和调制方式下，给定了系统的容量，使系统的误码率尽可能的小。由于V-BLAST解调算法具有非线性的干扰对消过程，系统的误码率无法定量表达，在分组的V-BLAST中也无法精确的找出最优的分组方案。总的系统理论容量或信道的条件数是与误码率间接关联的两个数量，本实施例分别通过采用所述的2种分组方法之一优化这两个数量，获得实际可行的近似于最优的分组方案，显著的改善系统的性能。

为了评估本发明对多用户系统性能的改善，对具有K＝4个用户的同步上行系统进行了计算机数值仿真。仿真中，所有用户采用16QAM数字调制方式，采用的无线信道模型为准静态平坦瑞利衰落模型，M＝12个发送天线到接收天线的空间信道模型是混合模型，包含有独立信道情况，相关信道情况，KEYHOLE信道情况。

H＝[H₁，H₂，H₃，H₄，...，H₁₂]＝[A，B，C，D]，H_i＝[H_1，iH_2，i...，H_4，i]^T，H_j，i是发送元i到接收元j的信道响应系数。其中A＝[H₁，H₂，H₃]和B＝[H₄，H₅，H₆]中各个元素为独立同分布的复高斯随机变量。C＝[H₇，H₈，H₉]是具有空间相关性的信道，D＝[H₁₀，H₁₁，H₁₂]是在KEYHOLE现象存在时的信道模型。如果按照用户分组，同一个用户的各个天线使用同一个正交码，对应的分组矢量为F＝[1，1，1，2，2，2，3，3，3，4，4，4]，这正好与传统的多用户多址情况一样，正交码用于区别用户。各个等效的V-BLAST子系统的信道矩阵正好是A，B，C，D。这种按照用户分组的方式作为评估时的参考比较用例。类似的，随机的对M＝12个发送天线进行分组也是一个参考比较用例。图3中给出了自适应分组V-BLAST系统性能比较图。图中横坐标为用dB表示的平均信噪比，纵坐标为系统的平均误比特率。曲线1给出了利用方法1分组的系统性能，曲线2给出了利用方法2分组的系统性能，曲线3给出了随机分组的系统性能，曲线4给出了按照用户分组的系统性能。由图可见，固定的按照用户分组的方式，在这种非理想信道条件下，性能极端恶化。随机分组方式的性能也不理想。较固定分组方式，或是随机分组方式而言，多用户自适应分组V-BLAST系统在本发明提出的两种优化方法下可以有效的改善系统性能，提高无线通信的可靠性。

Claims (3)

1.一种应用于移动通信系统上行同步链路的多用户自适应分组分层时空信号收发系统，包括移动用户发送模块和基站接收机(10)；

设系统包括编号为U_1，...，U_K的K个用户；第k个移动用户发送模块有m_k个发送天线，系统中的K个用户共有M个发送天线，记为[A₁，A₂，...，A_M]；

所述第k个移动用户发送模块将其待发送的数据(1)由调制模块(2)调制，串并转换模块(3)取出m_k·N_d个连续的调制后的数据为一个数据块，设为第n块，将其转换为m_k路长度为N_d的数据流，每路数据流对应一个发送天线；复用模块(5)以时分复用方式在每路数据流中插入用于信道估计的长度为N_p的训练序列(4)，形成长度为N_B＝N_d+N_p的带训练序列的数据流(7)；设T为每个数据符号的持续时间，第n块数据块传输的时间长度为T_B＝N_BT，在时间段(n-1)T_B～nT_B内，每路带训练序列的数据流(7)在每个数据符号持续时间内被乘上基站指定给它的正交码序列(6)，成为发送信号，该步骤称为信道化过程；所有发送天线(8)同时发送的上述信号经过上行信道(9)到达基站接收机(10)；

所述基站接收机(10)的天线(12)将收到的所有用户的信号送往解正交码模块(13)；设所有用户的天线使用的正交码序列(6)共有G个不同的序列，解正交码模块(13)按照G个不同的正交码序列将所有用户的信号分解成为对应的G个分组的信号，其中每个分组的信号包括与训练序列对应的接收信号(15)和与传输数据对应的接收信号(14)；对任意一个分组的信号，信道估计模块(16)将与训练序列对应的接收信号(15)作为输入，对分组内各个发送天线(8)到各个基站接收天线(12)的时间段(n-1)T_B～nT_B内的信道H_p进行信道估计，得到信道估计值(17)；分层时空数据解调模块(19)利用该信道估计值(17)和上述与传输数据对应的接收信号(14)，并调用多用户干扰对消解调算法解调出在时间段(n-1)T_B～nT_B内所有发送天线上发送的数据(20)；

其特征在于：

所述基站接收机(10)还将信道估计模块(16)得到的时间段(n-1)T_B～nT_B内的信道估计值(17)输入到优化分组模块(18)，优化分组模块(18)选用分组优化方法(24)对时间段nT_B～(n+1)T_B内所有天线进行优化分组，把K个用户的M个发送天线[A₁，A₂，...，A_M]分为G个组，记分组矢量F＝[F₁，F₂，...，F_M](25)，其中F_i表示第i个天线被分在第F_i组，F_i∈{1，2，...，G}；基站通过下行反馈信道(11)通知各个用户在时间段nT_B～(n+1)T_B内其各个天线所在的组号，设移动用户获知第i个天线被分在第p＝F_i组里，并设与该组对应的唯一的正交码序列为W_p，其长度为L，取自含有G个沃尔什码的集合，

W＝[W₁，W₂，...，W_G]，在时间段nT_B～(n+1)T_B内的信道化过程中，第i个天线上对应的带训练序列的数据流(7)所乘的正交码序列(6)为S_i＝W_p；优化分组模块(18)还将各个时间段内的分组矢量传送给重组及并串转换模块(21)，重组及并串转换模块(21)利用与发送数据时间段相对应的用户的分组矢量(25)，将分层时空数据解调模块(19)解调出的数据(20)整序重组，并串转换后恢复为对应的各个用户的数据(22，23)。

2、如权利要求1所述的多用户自适应分组分层时空信号收发系统，特征在于所述优化分组模块(18)选用的分组优化方法(24)，是计算各种分组方式下加权的信道理论容量之和，选择使其最大化的分组矢量F_cap，即

$F_{\mathrm{cap}}=\arg \underset{F}{\max }\{C=\frac{1}{M}\underset{p=1}{\overset{G}{\mathrm{\Σ}}}{M}_p{C}_p\}$

式中参数：分组矢量F_cap＝[F₁，F₂，...，F_i，...，F_M]，F_i∈{1，2，...，G}；G是分组数；I_N是N×N的单位阵；M是系统中发送天线的总数；优化目标是G个容量值C_p的加权和，

$C_p={\log }_2\left\{\det (I_N+\frac{{\mathrm{\ρ}}_p}{M_p}{H}_p{H}_p^{*})\right\}$

是分在第p组的所有M_p个发送天线与基站的N个接收天线构成一个等效的M_p×N的分层时空子系统的容量，其中 $H_p=[h_{p_{1,}}{h}_{p_{2,}}...,h_{p_{M_p}}]$ 是第p个分组的信道响应矩阵，其元素也是矢量，h_i＝[h_1，ih_2，i，...，h_N，i]^T＝[v]^T，[v]^T表示矢量v的转置，h_j，i是发送元i到接收元j的信道响应系数；(p₁，P₂，...，p_Mp)是它们在发送序列中的对应位置；ρ_p是第p个分组构成的分层时空子系统在接收天线处的信噪比。

3、如权利要求1所述的多用户自适应分组分层时空信号收发系统，特征在于所述优化分组模块(18)选用的分组优化方法(24)，是计算各种分组方式下加权的信道矩阵条件数之和，选择使其最小化的分组矢量F_cond，即

$F_{\mathrm{cond}}=\arg \underset{F}{\min }\{\mathrm{Cond}=\frac{1}{M}\underset{p=1}{\overset{G}{\mathrm{\Σ}}}{M}_p\·\mathrm{Cond}\left(H_p\right)\}$

式中参数：分组矢量F_cond＝[F₁，F₂，...，F_i，...，F_M]，F_i∈{1，2，...，G}；G是分组数；Cond(H_p)为H_p的条件数；其中 $H_p=[h_{p_1,}{h}_{p_2,}...,h_{p_{M_p}}]$ 是第p个分组的信道响应矩阵，其元素也是矢量，h_i＝[h_1，ih_2，i，...，h_N，i]^T，h_i＝[h_1，ih2_，i，...，h_N，i]^T＝[v]^T，[v]^T表示矢量v的转置，h_j，i是发送元i到接收元j的信道响应系数；(p₁，p₂，...，p_Mp)是它们在发送序列中的对应位置；将H_p做奇异值分解，得到H_p＝UAV，U，V为酉阵，对角阵Λ＝diag{Λ₁，Λ₂，...，Λ_r，0，...}中的对角元素为H_p的奇异值，所述信道的条件数定义为最大的奇异值与最小的奇异值之比。

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