專利名稱：一種多用戶自適應分組分層時空信號收發系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于移動通信多輸入多輸出(MIMO)天線信號處理技術和移動通信上行鏈路多址技術領域，特別涉及非理想空間信道下提高系統性能的多用戶自適應分組分層時空信號收發系統及其分組優化方法。
背景技術：
多輸入多輸出(MIMO)天線信號處理技術通過利用空間信道的自由度，可以增加系統容量，改善系統性能。MIMO技術近年已成為研究的熱點之一，并開始在實際系統中得到應用。
根據《信號，系統與電子學1998年國際研討會論文集》(Signals，Systems，andElectronics，International Symposium on，29 Sep-2 Oct 1998；Page(s)295-300)介紹，美國貝爾實驗室提出的一種被稱為分層時空技術(Vertical-Belllaboratories Layered Space-Time，簡稱V-BLAST技術)的多天線技術，利用空間信道的自由度來提高系統的容量。發送端的多路天線上并發多路獨立的數據，接收端將多個天線收到的所有信號做聯合處理，利用多用戶干擾對消算法解調出發送的所有數據。由于所有的數據在相同的頻段內同時發送，沒有占用額外的通信帶寬資源，采用該V-BLAST技術的系統顯著提高了頻譜利用效率。但V-BLAST技術是點到點的通信技術，不支持多個用戶同時通信。
《國際電子與電氣工程師協會2001年國際通信會議論文集》(Communications，IEEE International Conference on，2001；Page(s)565-569 vol.2.)給出了一種結合碼分多址的多用戶同步V-BLAST系統，系統中的每個用戶有一個或多個發送天線，該多用戶同步V-BLAST系統利用正交碼把用戶分為多個組，每個組內所有用戶的天線和基站的多個接收天線構成等效的V-BLAST系統；由于該多用戶同步V-BLAST系統利用了空間信道的自由度，一定程度上提高了系統的容量。
但是，正交碼將所有的天線分組，分組的可能組合方式卻很多，在同樣的信道條件下，各種不同的分組組合導致的系統性能不同；特別是在空間信道非理想的情況下，例如在部分收發天線對之間的信道相關性較強的情況下，或在空間信道出現“鎖孔現象”(KEYHOLE)的情況下，不同分組造成的性能差別尤其明顯。而在一定的信道條件下，存在著性能比較好的分組組合，如何選取性能比較好的分組組合是現有技術尚未解決的問題；另外，實際系統中信道在不斷地變化，故信道的分組組合方式需要隨著信道的變化而變化，才能保證系統的性能始終得到優化。但至今未見有關如何獲得有利于系統性能提高的分組組合方式的報道。
技術內容本發明針對現有技術的上述不足，提出一種應用于移動通信系統上行同步鏈路的自適應的多用戶分組分層時空信號收發系統，其基站根據當前各用戶到基站的信道情況，選用本發明給出的兩種分組優化方法之一，可自適應地將各個用戶的天線進行優化分組，以有效的改善系統性能。
本發明應用于移動通信系統上行同步鏈路的多用戶自適應分組分層時空信號收發系統，包括移動用戶發送模塊和基站接收機(10)；設系統包括編號為U_1，…，U_K的K個用戶；第k個移動用戶發送模塊有mk個發送天線，系統中的K個用戶共有M個發送天線，記為[A1，A2，...，AM]；所述第k個移動用戶發送模塊將其待發送的數據(1)由調制模塊(2)調制，串并轉換模塊(3)取出mk·Nd個連續的調制后的數據為一個數據塊，設為第n塊，將其轉換為mk路長度為Nd的數據流，每路數據流對應一個發送天線；復用模塊(5)以時分復用方式在每路數據流中插入用于信道估計的長度為Np的訓練序列(4)，形成長度為NB＝Nd+Np的帶訓練序列的數據流(7)；設T為每個數據符號的持續時間，第n塊數據塊傳輸的時間長度為TB＝NBT，在時間段(n-1)TB～nTB內，每路帶訓練序列的數據流(7)在每個數據符號持續時間內被乘上基站指定給它的正交碼序列(6)，成為發送信號，該步驟稱為信道化過程；所有發送天線(8)同時發送的上述信號經過上行信道(9)到達基站接收機(10)；所述基站接收機(10)的天線(12)將收到的所有用戶的信號送往解正交碼模塊(13)；設所有用戶的天線使用的正交碼序列(6)共有G個不同的序列，解正交碼模塊(13)利用解正交碼技術，按照G個不同的正交碼序列將所有用戶的信號分解成為對應的G個分組的信號，其中每個分組的信號包括與訓練序列對應的接收信號(15)和與傳輸數據對應的接收信號(14)；對任意一個分組的信號，信道估計模塊(16)將與訓練序列對應的接收信號(15)作為輸入，對分組內各個發送天線(8)到各個基站接收天線(12)的時間段(n-1)TB～nTB內的信道Hp進行信道估計，得到信道估計值(17)；V-BLAST數據解調模塊(19)利用該信道估計值(17)和上述與傳輸數據對應的接收信號(14)，并調用多用戶干擾對消解調算法解調出在時間段(n-1)TB～nTB內所有發送天線上發送的數據(20)；其特征在于所述基站接收機(10)還將信道估計模塊(16)得到的時間段(n-1)TB～nTB內的信道估計值(17)輸入到優化分組模塊(18)，優化分組模塊(18)根據信道情況，選用下面給出的分組優化方法(24)中的一種，對時間段nTB～(n+1)TB內所有天線進行優化分組，把K個用戶的M個發送天線[A1，A2，...，AM]分為G個組，記分組矢量F＝[F1，F2，...，FM](25)，其中Fi表示第i個天線被分在第Fi組，Fi∈{1，2，...，G}；基站通過下行反饋信道(11)通知各個用戶在時間段nTB～(n+1)TB內其各個天線所在的組號，設移動用戶獲知第i個天線被分在第p＝Fi組里，并設與該組對應的唯一的正交碼序列為Wp，其長度為L，取自含有G個沃爾什(WALSH)碼的集合，W＝[W1，W2，...，WG]，在時間段nTB～(n+1)TB內的信道化過程中，第1個天線上對應的帶訓練序列的數據流(7)所乘的正交碼序列(6)為Si＝Wp；優化分組模塊(18)還將各個時間段內的分組矢量傳送給重組及并串轉換模塊(21)，重組及并串轉換模塊(21)利用與發送數據時間段相對應的用戶的分組矢量(25)，將上述V-BLAST數據解調模塊(19)解調出的數據(20)整序重組，并串轉換后恢復為對應的各個用戶的數據(22，23)。
本發明提出的可供優化分組模塊(18)選用的分組優化方法之一，是以總的系統理論容量作為優化目標，計算各種分組方式下加權的信道理論容量之和，選擇使其最大化的分組矢量Fcap，即Fcap=argmaxF{C=1MΣp=1GMpCp}]]>式中參數分組矢量Fcap＝[F1，F2，...，Fi，...，FM]，Fi∈{1，2，...，G}；G是分組數；IN是N×N的單位陣；M是系統中發送天線的總數；優化目標是G個容量值Cp的加權和，Cp=log2{det(IN+ρpMpHpHp*)}]]>是分在第p組的所有Mp個發送天線與基站的N個接收天線構成一個等效的Mp×N的V-BLAST子系統的容量，其中Hp=[hp1,hp2,...,hpMp]]]>是第p個分組的信道響應矩陣，其元素也是矢量，hi＝[h1，ih2，i，...，hN，i]T＝[v]T，[v]T表示矢量v的轉置，hj，i是發送元i到接收元j的信道響應系數；(p1，p2，...，pMp)是它們在發送序列中的對應位置；ρp是第p個分組構成的V-BLAST子系統在接收天線處的信噪比。
本發明提出的可供優化分組模塊(18)選用的分組優化方法之二，是以信道的條件數作為優化目標，計算各種分組方式下加權的信道矩陣條件數之和，選擇使其最小化的分組矢量Fcond，即Fcond=argminF{Cond=1MΣp=1GMp·Cond(Hp)}]]>式中參數分組矢量Fcond＝[F1，F2，...，Fi，...，FM]，Fi∈{1，2，...，G}；G是分組數；Cond(Hp)為Hp的條件數；其中Hp=[hp1,hp2...,hpMp]]]>是第p個分組的信道響應矩陣，其元素也是矢量，hi＝[h1，ih2，i，...，hN，i]T，hi＝[h1，ih2，i，...，hN，i]T＝[v]T，[v]T表示矢量v的轉置，hj，i是發送元i到接收元j的信道響應系數；(p1，p1，...，pMp)是它們在發送序列中的對應位置；將Hp做SVD奇異值分解，得到Hp＝UΛV，U，V為酉陣，對角陣Λ＝diag{Λ1，Λ2，...，Λr，0，...}中的對角元素為Hp的奇異值，所述信道的條件數定義為最大的奇異值與最小的奇異值之比。
該優化分組模塊(18)也可根據信道情況選用其他分組優化方法。
與現有技術相比較，由于本發明的多用戶分組分層時空信號收發系統自適應的利用了空間信道的自由度，顯著的提高了多用戶系統的性能，尤其是在空間信道非理想的情況下，可以有效避免多用戶系統性能的惡化。無線通信信道復雜多變，在同樣的信道下，多用戶分組分層時空收發系統的各種不同的分組組合可能導致不同的系統性能。在空間信道非理想的情況下，例如部分收發天線對之間的信道相關性較強，或當出現KEYHOLE現象時，不同分組的性能差別尤其明顯，不適當的分組會導致系統無法進行有效的通信。如果只是按照傳統的多址方式，每個用戶固定的使用一個正交碼，系統采用多天線技術并不能保證系統性能得到提高，而在空間信道不理想的時候，系統性能還會遭受嚴重的惡化。本發明給出的兩種分組優化方法可保證基站每次做出的分組都是優化的，基于兩種方法之一的分組方式會盡量把相關性強的天線分在不同的組里，把受KEYHOLE影響嚴重的天線分在不同的組里；在等效的各個子V-BLAST系統中，讓等效的信道響應矩陣具有良好的結構，有利于降低誤碼率。實際系統中的信道是變化的，分組組合的方式也需要隨之變化。本發明提出的自適應的分組分層時空收發系統提供了自適應分組的平臺，能保證其優化分組結果得到正確及時的執行，保證系統的性能始終得到優化。與固定分組方式或隨機分組方式相比較，本發明的多用戶自適應分組V-BLAST系統可以有效的改善系統的性能，提高無線通信的可靠性。


圖1是多用戶發送部分的自適應分組V-BLAST系統結構圖；圖2是基站接收部分的自適應分組V-BLAST系統結構圖。
圖3是自適應分組V-BLAST系統性能比較圖。
具體實施例方式以下結合

本發明的實施例。
實施例1本實施例以具有K＝4個用戶的同步上行系統為例，說明本發明應用于移動通信系統上行同步鏈路的多用戶自適應分組分層時空信號收發系統。
設每個用戶有3個發送天線，K＝4個用戶共有M＝12個發送天線，記為[A1，A2，...，A12]，它們借助系統信息進行上行定時同步。基站有N＝4個接收天線。
第k個用戶的發送模塊將其待發送的數據(1)由調制模塊(2)調制，串并轉換模塊(3)取3·Nd個連續的調制后的數據為一個數據塊，設為第n塊，將其轉換為mk＝3路長度為Nd的數據流，每路數據流對應一個發送天線，復用模塊(5)以時分復用方式在每路數據流中插入用于信道估計的長度為Np的訓練序列(4)，形成帶訓練序列的數據流(7)，長度為NB＝Nd+Np；設T為每個數據符號持續時間，第n塊數據塊傳輸的時間長度為TB＝NBT，Np，Nd需要結合信道變化的快慢程度合理設定，要求在Np大于發送天線數，TB小于信道相關時間的前提下，Nd/Np盡可能大，以提高系統信道利用效率。在時間段(n-1)TB～nTB內，每路帶訓練序列的數據流(7)在每個數據符號持續時間內被乘上基站指定給它的正交碼序列(6)，該步驟稱為信道化過程；所有發送天線(8)同時發送，信號通過上行信道(9)到達基站接收機(10)。
所有用戶的天線順序排列，定義上行多天線在時間段(n-1)TB～nTB內信道響應矩陣H＝[h1，h2，h3，h4，...，h12]，其元素也是矢量，hi＝[h1，ih2，i...，h4，i]T，hj，i是發送元i到接收元j的信道響應系數。與各個多天線信道對應的帶訓練序列的數據流(7)排列為B＝[b1，b2，b3，...，b12]。由于多用戶系統中理想功率控制的作用，各個用戶平均衰落的差異可以不必考慮，等效為各個用戶以相同功率發送數據。令所有用戶所有天線使用的正交碼序列(6)組成的矩陣T＝diag(S1，S2，...，Si，...，S12)T，Si表示第i個天線使用的正交碼序列。基站(10)所有天線上收到的信號矢量r＝(r1，r2，...，r4)T為r＝HTB+nn是高斯白噪聲。
基站接收機(10)的天線(12)將收到的所有用戶的信號送往解正交碼模塊(13)。所有用戶的天線使用的正交碼序列(6)共有G＝4個不同的序列，使用不同正交碼序列的天線被視為在不同的組里，設第p組的所有成員使用正交碼Wp，第p組共有Mp個天線，它們在發送序列中的對應位置是(p1，p2，...，pMp)，解正交碼模塊(13)用正交碼Wp與天線(12)上的接收信號(12)r＝(r1，r2，...，r4)T做相關計算 可以提取第p組的信號rp＝(rp1，rp2，...，rp4)T這Mp個發送天線的數據流與基站的N＝4個接收天線收到的rp＝(rp1，rp2，...，rp4)T構成一個等效的Mp×4的V-BLAST子系統rp＝HpBp+np其中np是高斯白噪聲，Bp=[bp1,bp2,...,bpMp]T]]>是子系統中要發送的數據，Hp=[hp1,hp2,...,hpMp]]]>是第p個分組的信道響應矩陣。這樣等效的V-BLAST子系統共有G＝4個。
對任意一個分組，設第p個分組，上述分離出來該組信號包括兩個部分與訓練序列對應的接收信號(15)和與傳輸數據對應的接收信號(14)；信道估計模塊(16)將與訓練序列對應的接收信號(15)作為輸入，對第p個分組內各個發送天線(8)到各個基站接收天線(12)的信道Hp進行信道估計，得到信道估計值(17)；V-BLAST數據解調模塊(19)利用該信道估計值(17)和上述與傳輸數據對應的接收信號(14)，并調用多用戶干擾對消解調算法解調出在時間段(n-1)TB～nTB內第p個分組所有天線上的數據，對所有分組進行類似的上述解調過程，得到系統中所有天線上的數據(20)；重組及并串轉換模塊(21)利用從下述優化分組模塊(18)得到與發送數據時間段相對應的用戶分組矢量(25)，將上述V-BLAST數據解調模塊(19)解調出的數據(20)整序，并串轉換后恢復為對應的時間段(n-1)TB～nTB內各個用戶的數據(22，23)；本實施例的上述信道估計模塊(16)得到時間段(n-1)TB～nTB內的所有發送天線(8)到各個基站接收天線(12)的信道估計值(17)，除了作為V-BLAST數據解調模塊(19)的輸入，還輸入到優化分組模塊(18)，優化分組模塊(18)根據信道情況，選用下列2種分組優化方法(24)之一對下一時間段nTB～(n+1)TB內所有天線進行優化分組，優化分組每隔TB進行一次。優化分組模塊(18)把K＝4個用戶的M＝12個發送天線[A1，A2，...，AM]分為G＝4個組，記分組矢量F＝[F1，F2，...，Fi，...，F12]，其中Fi∈{1，2，...，4}，Fi表示將第i個天線分在第Fi組；當選擇以總的系統理論容量作為優化目標時，分組矢量Fcap=argmaxF{C=1MΣp=1GMpCp}]]>其中，Cp=log2{det(IN+ρpMpHpHp*)};]]>式中參數分組矢量Fcap＝[F1，F2，...，Fi，...，FM]，Fi∈{1，2，...，G}，；G＝4是分組數；ρp是第p個分組構成的V-BLAST子系統在接收天線處的信噪比；Mp是第p個分組中發送天線的個數；Hp=[hp1,hp2,...,hpMp]]]>是第p個分組的信道響應矩陣，hi＝[h1，ih2，i，...，hN，i]T，hj，i是發送元i到接收元j的信道響應系數；IN是4×4的單位陣；M＝12是系統中發送天線的總數；F＝[F1，F2，...，F12]為分組矢量。該方法是計算各種分組方式下加權的信道理論容量之和，選擇使其最大化的分組方式F。
當選擇以信道的條件數作為優化目標時，分組矢量Fcond=argminF{Cond=1MΣp=1GMp·Cond(Hp)}]]>式中參數分組矢量Fcond＝[F1，F2，...，Fi，...，FM]，Fi∈{1，2，...，G}；G＝4是分組數；Cond(Hp)為Hp的條件數。條件數的定義是將Hp做奇異值分解(SVD)，得到Hp＝UΛV，U，V為酉陣，對角陣Λ＝diag{Λ1，Λ2，...，Λr，0，...}的對角元素為Hp的奇異值，條件數定義為最大的奇異值與最小的奇異值之比。該方法是計算各種分組方式下加權的信道矩陣條件數之和，選擇使其最小化的分組方式F。
該優化分組模塊(18)也可根據信道情況選用其他分組優化方法。
優化分組模塊(19)輸出分組矢量(25)，基站通過下行反饋信道(11)通知各個用戶在下一時間段nTB～(n+1)TB內其各個天線所在的組號，設移動用戶獲知第i個天線被分在第p＝Fi組里，與該組對應的唯一的正交碼序列為Wp，其長度為L＝4，取自含有G＝4個WALSH碼的集合，W＝[W1，W2，...，W4]，在下一時間段nTB～(n+1)TB的上述信道化過程中，第i個天線上對應的帶訓練序列的數據流(7)所乘的上述正交碼序列(6)為Si＝Wp；同時，時間段nTB～(n+1)TB的分組矢量(25)也要輸入到重組及并串轉換模塊(21)，以使時間段nTB～(n+1)TB內該模塊能夠正確恢復各個用戶的數據。
本系統的關鍵在于基站對分組組合進行優化，優化的目標是在給定功率和調制方式下，給定了系統的容量，使系統的誤碼率盡可能的小。由于V-BLAST解調算法具有非線性的干擾對消過程，系統的誤碼率無法定量表達，在分組的V-BLAST中也無法精確的找出最優的分組方案。總的系統理論容量或信道的條件數是與誤碼率間接關聯的兩個數量，本實施例分別通過采用所述的2種分組方法之一優化這兩個數量，獲得實際可行的近似于最優的分組方案，顯著的改善系統的性能。
為了評估本發明對多用戶系統性能的改善，對具有K＝4個用戶的同步上行系統進行了計算機數值仿真。仿真中，所有用戶采用16QAM數字調制方式，采用的無線信道模型為準靜態平坦瑞利衰落模型，M＝12個發送天線到接收天線的空間信道模型是混合模型，包含有獨立信道情況，相關信道情況，KEYHOLE信道情況。
H＝[H1，H2，H3，H4，...，H12]＝[A，B，C，D]，Hi＝[H1，iH2，i...，H4，i]T，Hj，i是發送元i到接收元j的信道響應系數。其中A＝[H1，H2，H3]和B＝[H4，H5，H6]中各個元素為獨立同分布的復高斯隨機變量。C＝[H7，H8，H9]是具有空間相關性的信道，D＝[H10，H11，H12]是在KEYHOLE現象存在時的信道模型。如果按照用戶分組，同一個用戶的各個天線使用同一個正交碼，對應的分組矢量為F＝[1，1，1，2，2，2，3，3，3，4，4，4]，這正好與傳統的多用戶多址情況一樣，正交碼用于區別用戶。各個等效的V-BLAST子系統的信道矩陣正好是A，B，C，D。這種按照用戶分組的方式作為評估時的參考比較用例。類似的，隨機的對M＝12個發送天線進行分組也是一個參考比較用例。圖3中給出了自適應分組V-BLAST系統性能比較圖。圖中橫坐標為用dB表示的平均信噪比，縱坐標為系統的平均誤比特率。曲線1給出了利用方法1分組的系統性能，曲線2給出了利用方法2分組的系統性能，曲線3給出了隨機分組的系統性能，曲線4給出了按照用戶分組的系統性能。由圖可見，固定的按照用戶分組的方式，在這種非理想信道條件下，性能極端惡化。隨機分組方式的性能也不理想。較固定分組方式，或是隨機分組方式而言，多用戶自適應分組V-BLAST系統在本發明提出的兩種優化方法下可以有效的改善系統性能，提高無線通信的可靠性。
權利要求
1.一種應用于移動通信系統上行同步鏈路的多用戶自適應分組分層時空信號收發系統，包括移動用戶發送模塊和基站接收機(10)；設系統包括編號為U_1，...，U_K的K個用戶；第k個移動用戶發送模塊有mk個發送天線，系統中的K個用戶共有M個發送天線，記為[A1，A2，...，AM]；所述第k個移動用戶發送模塊將其待發送的數據(1)由調制模塊(2)調制，串并轉換模塊(3)取出mk·Nd個連續的調制后的數據為一個數據塊，設為第n塊，將其轉換為mk路長度為Nd的數據流，每路數據流對應一個發送天線；復用模塊(5)以時分復用方式在每路數據流中插入用于信道估計的長度為Np的訓練序列(4)，形成長度為NB＝Nd+Np的帶訓練序列的數據流(7)；設T為每個數據符號的持續時間，第n塊數據塊傳輸的時間長度為TB＝NBT，在時間段(n-1)TB～nTB內，每路帶訓練序列的數據流(7)在每個數據符號持續時間內被乘上基站指定給它的正交碼序列(6)，成為發送信號，該步驟稱為信道化過程；所有發送天線(8)同時發送的上述信號經過上行信道(9)到達基站接收機(10)；所述基站接收機(10)的天線(12)將收到的所有用戶的信號送往解正交碼模塊(13)；設所有用戶的天線使用的正交碼序列(6)共有G個不同的序列，解正交碼模塊(13)按照G個不同的正交碼序列將所有用戶的信號分解成為對應的G個分組的信號，其中每個分組的信號包括與訓練序列對應的接收信號(15)和與傳輸數據對應的接收信號(14)；對任意一個分組的信號，信道估計模塊(16)將與訓練序列對應的接收信號(15)作為輸入，對分組內各個發送天線(8)到各個基站接收天線(12)的時間段(n-1)TB～nTB內的信道Hp進行信道估計，得到信道估計值(17)；分層時空數據解調模塊(19)利用該信道估計值(17)和上述與傳輸數據對應的接收信號(14)，并調用多用戶干擾對消解調算法解調出在時間段(n-1)TB～nTB內所有發送天線上發送的數據(20)；其特征在于所述基站接收機(10)還將信道估計模塊(16)得到的時間段(n-1)TB～nTB內的信道估計值(17)輸入到優化分組模塊(18)，優化分組模塊(18)選用分組優化方法(24)對時間段nTB～(n+1)TB內所有天線進行優化分組，把K個用戶的M個發送天線[A1，A2，...，AM]分為G個組，記分組矢量F＝[F1，F2，...，FM](25)，其中Fi表示第i個天線被分在第Fi組，Fi∈{1，2，...，G}；基站通過下行反饋信道(11)通知各個用戶在時間段nTB～(n+1)TB內其各個天線所在的組號，設移動用戶獲知第i個天線被分在第p＝Fi組里，并設與該組對應的唯一的正交碼序列為Wp，其長度為L，取自含有G個沃爾什碼的集合，W＝[W1，W2，...，WG]，在時間段nTB～(n+1)TB內的信道化過程中，第i個天線上對應的帶訓練序列的數據流(7)所乘的正交碼序列(6)為Si＝Wp；優化分組模塊(18)還將各個時間段內的分組矢量傳送給重組及并串轉換模塊(21)，重組及并串轉換模塊(21)利用與發送數據時間段相對應的用戶的分組矢量(25)，將分層時空數據解調模塊(19)解調出的數據(20)整序重組，并串轉換后恢復為對應的各個用戶的數據(22，23)。
2.如權利要求1所述的多用戶自適應分組分層時空信號收發系統，特征在于所述優化分組模塊(18)選用的分組優化方法(24)，是計算各種分組方式下加權的信道理論容量之和，選擇使其最大化的分組矢量Fcap，即Fcap=argmaxF{C=1MΣp=1GMpCp}]]>式中參數分組矢量Fcap＝[F1，F2，...，Fi，...，FM]，Fi∈{1，2，...，G}；G是分組數；IN是N×N的單位陣；M是系統中發送天線的總數；優化目標是G個容量值Cp的加權和，Cp=log2{det(IN+ρpMpHpHp*)}]]>是分在第p組的所有Mp個發送天線與基站的N個接收天線構成一個等效的Mp×N的分層時空子系統的容量，其中Hp=[hp1,hp2,...,hpMp]]]>是第p個分組的信道響應矩陣，其元素也是矢量，hi＝[h1，ih2，i，...，hN，i]T＝[v]T，[v]T表示矢量v的轉置，hj，i是發送元i到接收元j的信道響應系數；(p1，P2，...，pMp)是它們在發送序列中的對應位置；ρp是第p個分組構成的分層時空子系統在接收天線處的信噪比。
3.如權利要求1所述的多用戶自適應分組分層時空信號收發系統，特征在于所述優化分組模塊(18)選用的分組優化方法(24)，是計算各種分組方式下加權的信道矩陣條件數之和，選擇使其最小化的分組矢量Fcond，即Fcond=argminF{Cond=1MΣp=1GMp·Cond(Hp)}]]>式中參數分組矢量Fcond＝[F1，F2，...，Fi，...，FM]，Fi∈{1，2，...，G}；G是分組數；Cond(Hp)為Hp的條件數；其中Hp=[hp1,hp2,...,hpMp]]]>是第p個分組的信道響應矩陣，其元素也是矢量，hi＝[h1，ih2，i，...，hN，i]T，hi＝[h1，ih2，i，...，hN，i]T＝[v]T，[v]T表示矢量v的轉置，hj，i是發送元i到接收元j的信道響應系數；(p1，p2，...，pMp)是它們在發送序列中的對應位置；將Hp做奇異值分解，得到Hp＝UAV，U，V為酉陣，對角陣Λ＝diag{Λ1，Λ2，...，Λr，0，...}中的對角元素為Hp的奇異值，所述信道的條件數定義為最大的奇異值與最小的奇異值之比。
全文摘要
本發明多用戶自適應分組分層時空信號收發系統，特征是其基站根據所有用戶到基站的信道響應矩陣的估計值，以總的系統理論容量或以信道的條件數作為優化目標，自適應地將各個用戶的天線分組；分組信息通過下行信道反饋到各個用戶；各個用戶的天線在其承載的數據上乘以對應于分組的正交碼；基站接收機通過解正交碼，把天線發送的數據信號分離為若干組；每個組中的多個發送天線與基站的接收天線構成分層時空系統，利用分層時空系統的干擾對消解調算法解調出各個天線數據，重新整序后得到所有用戶的數據。本發明結合傳統的上行鏈路多用戶碼分多址方式，利用空間信道的自由度，提高了系統性能；尤其在不良的空間信道條件下，可以避免系統性能的惡化。
文檔編號H04B7/26GK1568026SQ0313196
公開日2005年1月19日 申請日期2003年6月20日 優先權日2003年6月20日
發明者龔明, 邱玲, 朱近康 申請人:中國科學技術大學