任婕　陳桂芬

摘 要：預(yù)編碼是一種應(yīng)用于發(fā)射端以達(dá)到抑制多用戶間干擾的預(yù)均衡方法。MIMO預(yù)編碼技術(shù)可有效防止誤碼擴(kuò)散，大大降低接收端的復(fù)雜度。該文對(duì)多用戶MIMO系統(tǒng)預(yù)編碼的幾種算法進(jìn)行了研究，分析了其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，并提出了改進(jìn)方法。其中包括迫零（ZF）線性預(yù)編碼、塊對(duì)角化（BD）線性預(yù)編碼、最小均方誤差（MMSE）線性預(yù)編碼及信漏比（SLR）線性預(yù)編碼。

關(guān)鍵詞：多輸入多輸出系統(tǒng) 線性預(yù)編碼 預(yù)編碼 系統(tǒng)模型

中圖分類號(hào)：TN919.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）01（b）-0044-03

ABSTRACT：Pre-coding is a pre-equalization technique that suppresses the interference between users at the transmitter.MIMO pre-coding technology can effectively prevent error diffusion，greatly reduce the complexity of the receiving end.In the paper， several algorithms of multi-user MIMO system pre-coding have been studied，analyzed its own advantages and disadvantages，and put forward some improvement methods.Including the zero forcing（ZF）linear pre-coding，block diagonalization（BD）linear pre-coding， the minimum mean square error（MMSE）linear pre-coding and signal leakage ratio（SLR）linear pre-coding.

Key words：MIMO linear pre-coding pre-coding system model

隨著人們對(duì)通信需求的日益增長(zhǎng)，可以極大地提高系統(tǒng)容量的多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)已成為下一代移動(dòng)通信（4G）標(biāo)準(zhǔn)中的核心技術(shù)[1]。在眾多用戶通訊中，如果用戶端采用一根或者多根天線，基站端采用多根天線，那么就可以組成一個(gè)大的MIMO系統(tǒng)[2]。在這種系統(tǒng)的多用戶下行信道中，由于用戶接收機(jī)是分散的，接收天線之間不可能協(xié)同工作，多用戶之間的干擾抑制無(wú)法通過(guò)接收端的均衡來(lái)完成，因此在發(fā)送端必須采用預(yù)編碼技術(shù)，用來(lái)消除多用戶之間的干擾。

預(yù)編碼技術(shù)是MIMO系統(tǒng)中提高系統(tǒng)可靠性和有效性的關(guān)鍵技術(shù)之一，其主要作用是在基站端利用信道狀態(tài)信息對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，將預(yù)編碼模塊和發(fā)送信號(hào)以及信道進(jìn)行匹配，充分利用信息狀態(tài)來(lái)提高信息的可靠性與準(zhǔn)確性 [3]。

1 線性預(yù)編碼系統(tǒng)模型

4 結(jié)語(yǔ)

目前多輸入多輸出系統(tǒng)預(yù)編碼算法分很多種，可以從線性和非線性兩方面來(lái)進(jìn)行分析。本文單從線性預(yù)編碼著手分析四種算法的優(yōu)缺點(diǎn)并提出改進(jìn)方案，由（圖1）可知，迫零ZF線性預(yù)編碼和塊對(duì)角化BD線性預(yù)編碼的性能相近但后者算法明顯要更復(fù)雜一些；由于能夠?qū)⒚總€(gè)用戶間的干擾降到最低是信漏比方案的突出優(yōu)點(diǎn)可以認(rèn)為線性預(yù)編碼的性能略好于前者，但其算法復(fù)雜度也明顯高于迫零ZF方案；綜上所述，最小均方誤差線性預(yù)編碼能夠?qū)l(fā)送和與接收符號(hào)的均方誤差降到最小，且與塊對(duì)角化BD和信漏比方案相比起算法相對(duì)簡(jiǎn)單一些所以，最小均方誤差線性預(yù)編碼方案性能最佳。得出線性預(yù)編碼的性能最佳，它雖然引入一些噪聲，但最小化發(fā)送和與接收符號(hào)的均方誤差，且算法復(fù)雜度較低。

參考文獻(xiàn)

[1] 呂鋒.基于CA的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的研究及應(yīng)用[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2002， 24（2）：35-37.

[2] Y.T.Wang，Y.I.Jan.Path Planning for Robot-Assisted Grinding Processes[C]//Proceedings of the 2001 IEEE International Conference on Robotics & Automation.England，2001：331-336.

[3] CATT.3GPP RI-070295-2007. Link level simulation results for non-codebook based Pre-coding in EUTRA TDD（SVD）.3GPP TSG RAN WGI Meeting #47bis. 2007：95-116.

[4] Freescale Semieonduetor.3GPP R1-071510-2007.Details of Zero-forcing MU-MIMO for DL EUTRA.3GPP TSG-RAN WGI#48bis.2007：195-202.

[5] Q.Speneer，M.Haardt.Capacity and downlink transmission algorithms for a multi-user MIMO channel.In Proc 36th Asilomar Conf.Pacific Grove.IEEE Computer Soeiety Press，2002：1384-1388.

[6] C.B.Peel，B.M.Hoehwald，A.L.Swindlehurst.A Vector-Perturbation Technique for Near-Capacity Mul-tiantenna Multiuser Communication-Part l：Channel Inversion and Regularization[J].IEEE Transactions on Com-munieations.vol，2005，53：195-202.

[7] Yao，W.，Chen，S.，Hanzo，L. ImProved MMSE veetor precoding based on the MBER criterion.In Proc VTC2009-Spring.Barcelona Spain. 2009：1-5.

[8] Alireza Tarighat，Mirette Sadek，Ali H.Sayed.A Multi User Beamforming Scheme for Downlink MIMO Channels Based on Maximizing Signal-to-Leakage Ratios[J].ICASSP vol.3. 2005，3：1129-1132.

[9] Sadek M，Tarighat A，Sayed A.H. A Leakage Based Precoding Seheme for Downlink Multi-user MIMOChannels[J].IEEE Transaetions，2007，6：1711-1721.endprint

摘 要：預(yù)編碼是一種應(yīng)用于發(fā)射端以達(dá)到抑制多用戶間干擾的預(yù)均衡方法。MIMO預(yù)編碼技術(shù)可有效防止誤碼擴(kuò)散，大大降低接收端的復(fù)雜度。該文對(duì)多用戶MIMO系統(tǒng)預(yù)編碼的幾種算法進(jìn)行了研究，分析了其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，并提出了改進(jìn)方法。其中包括迫零（ZF）線性預(yù)編碼、塊對(duì)角化（BD）線性預(yù)編碼、最小均方誤差（MMSE）線性預(yù)編碼及信漏比（SLR）線性預(yù)編碼。

關(guān)鍵詞：多輸入多輸出系統(tǒng) 線性預(yù)編碼 預(yù)編碼 系統(tǒng)模型

中圖分類號(hào)：TN919.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）01（b）-0044-03

ABSTRACT：Pre-coding is a pre-equalization technique that suppresses the interference between users at the transmitter.MIMO pre-coding technology can effectively prevent error diffusion，greatly reduce the complexity of the receiving end.In the paper， several algorithms of multi-user MIMO system pre-coding have been studied，analyzed its own advantages and disadvantages，and put forward some improvement methods.Including the zero forcing（ZF）linear pre-coding，block diagonalization（BD）linear pre-coding， the minimum mean square error（MMSE）linear pre-coding and signal leakage ratio（SLR）linear pre-coding.

Key words：MIMO linear pre-coding pre-coding system model

隨著人們對(duì)通信需求的日益增長(zhǎng)，可以極大地提高系統(tǒng)容量的多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)已成為下一代移動(dòng)通信（4G）標(biāo)準(zhǔn)中的核心技術(shù)[1]。在眾多用戶通訊中，如果用戶端采用一根或者多根天線，基站端采用多根天線，那么就可以組成一個(gè)大的MIMO系統(tǒng)[2]。在這種系統(tǒng)的多用戶下行信道中，由于用戶接收機(jī)是分散的，接收天線之間不可能協(xié)同工作，多用戶之間的干擾抑制無(wú)法通過(guò)接收端的均衡來(lái)完成，因此在發(fā)送端必須采用預(yù)編碼技術(shù)，用來(lái)消除多用戶之間的干擾。

預(yù)編碼技術(shù)是MIMO系統(tǒng)中提高系統(tǒng)可靠性和有效性的關(guān)鍵技術(shù)之一，其主要作用是在基站端利用信道狀態(tài)信息對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，將預(yù)編碼模塊和發(fā)送信號(hào)以及信道進(jìn)行匹配，充分利用信息狀態(tài)來(lái)提高信息的可靠性與準(zhǔn)確性 [3]。

1 線性預(yù)編碼系統(tǒng)模型

4 結(jié)語(yǔ)

目前多輸入多輸出系統(tǒng)預(yù)編碼算法分很多種，可以從線性和非線性兩方面來(lái)進(jìn)行分析。本文單從線性預(yù)編碼著手分析四種算法的優(yōu)缺點(diǎn)并提出改進(jìn)方案，由（圖1）可知，迫零ZF線性預(yù)編碼和塊對(duì)角化BD線性預(yù)編碼的性能相近但后者算法明顯要更復(fù)雜一些；由于能夠?qū)⒚總€(gè)用戶間的干擾降到最低是信漏比方案的突出優(yōu)點(diǎn)可以認(rèn)為線性預(yù)編碼的性能略好于前者，但其算法復(fù)雜度也明顯高于迫零ZF方案；綜上所述，最小均方誤差線性預(yù)編碼能夠?qū)l(fā)送和與接收符號(hào)的均方誤差降到最小，且與塊對(duì)角化BD和信漏比方案相比起算法相對(duì)簡(jiǎn)單一些所以，最小均方誤差線性預(yù)編碼方案性能最佳。得出線性預(yù)編碼的性能最佳，它雖然引入一些噪聲，但最小化發(fā)送和與接收符號(hào)的均方誤差，且算法復(fù)雜度較低。

參考文獻(xiàn)

[1] 呂鋒.基于CA的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的研究及應(yīng)用[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2002， 24（2）：35-37.

[2] Y.T.Wang，Y.I.Jan.Path Planning for Robot-Assisted Grinding Processes[C]//Proceedings of the 2001 IEEE International Conference on Robotics & Automation.England，2001：331-336.

[3] CATT.3GPP RI-070295-2007. Link level simulation results for non-codebook based Pre-coding in EUTRA TDD（SVD）.3GPP TSG RAN WGI Meeting #47bis. 2007：95-116.

[4] Freescale Semieonduetor.3GPP R1-071510-2007.Details of Zero-forcing MU-MIMO for DL EUTRA.3GPP TSG-RAN WGI#48bis.2007：195-202.

[5] Q.Speneer，M.Haardt.Capacity and downlink transmission algorithms for a multi-user MIMO channel.In Proc 36th Asilomar Conf.Pacific Grove.IEEE Computer Soeiety Press，2002：1384-1388.

[6] C.B.Peel，B.M.Hoehwald，A.L.Swindlehurst.A Vector-Perturbation Technique for Near-Capacity Mul-tiantenna Multiuser Communication-Part l：Channel Inversion and Regularization[J].IEEE Transactions on Com-munieations.vol，2005，53：195-202.

[7] Yao，W.，Chen，S.，Hanzo，L. ImProved MMSE veetor precoding based on the MBER criterion.In Proc VTC2009-Spring.Barcelona Spain. 2009：1-5.

[8] Alireza Tarighat，Mirette Sadek，Ali H.Sayed.A Multi User Beamforming Scheme for Downlink MIMO Channels Based on Maximizing Signal-to-Leakage Ratios[J].ICASSP vol.3. 2005，3：1129-1132.

[9] Sadek M，Tarighat A，Sayed A.H. A Leakage Based Precoding Seheme for Downlink Multi-user MIMOChannels[J].IEEE Transaetions，2007，6：1711-1721.endprint

摘 要：預(yù)編碼是一種應(yīng)用于發(fā)射端以達(dá)到抑制多用戶間干擾的預(yù)均衡方法。MIMO預(yù)編碼技術(shù)可有效防止誤碼擴(kuò)散，大大降低接收端的復(fù)雜度。該文對(duì)多用戶MIMO系統(tǒng)預(yù)編碼的幾種算法進(jìn)行了研究，分析了其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，并提出了改進(jìn)方法。其中包括迫零（ZF）線性預(yù)編碼、塊對(duì)角化（BD）線性預(yù)編碼、最小均方誤差（MMSE）線性預(yù)編碼及信漏比（SLR）線性預(yù)編碼。

關(guān)鍵詞：多輸入多輸出系統(tǒng) 線性預(yù)編碼 預(yù)編碼 系統(tǒng)模型

中圖分類號(hào)：TN919.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）01（b）-0044-03

ABSTRACT：Pre-coding is a pre-equalization technique that suppresses the interference between users at the transmitter.MIMO pre-coding technology can effectively prevent error diffusion，greatly reduce the complexity of the receiving end.In the paper， several algorithms of multi-user MIMO system pre-coding have been studied，analyzed its own advantages and disadvantages，and put forward some improvement methods.Including the zero forcing（ZF）linear pre-coding，block diagonalization（BD）linear pre-coding， the minimum mean square error（MMSE）linear pre-coding and signal leakage ratio（SLR）linear pre-coding.

Key words：MIMO linear pre-coding pre-coding system model

隨著人們對(duì)通信需求的日益增長(zhǎng)，可以極大地提高系統(tǒng)容量的多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)已成為下一代移動(dòng)通信（4G）標(biāo)準(zhǔn)中的核心技術(shù)[1]。在眾多用戶通訊中，如果用戶端采用一根或者多根天線，基站端采用多根天線，那么就可以組成一個(gè)大的MIMO系統(tǒng)[2]。在這種系統(tǒng)的多用戶下行信道中，由于用戶接收機(jī)是分散的，接收天線之間不可能協(xié)同工作，多用戶之間的干擾抑制無(wú)法通過(guò)接收端的均衡來(lái)完成，因此在發(fā)送端必須采用預(yù)編碼技術(shù)，用來(lái)消除多用戶之間的干擾。

預(yù)編碼技術(shù)是MIMO系統(tǒng)中提高系統(tǒng)可靠性和有效性的關(guān)鍵技術(shù)之一，其主要作用是在基站端利用信道狀態(tài)信息對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，將預(yù)編碼模塊和發(fā)送信號(hào)以及信道進(jìn)行匹配，充分利用信息狀態(tài)來(lái)提高信息的可靠性與準(zhǔn)確性 [3]。

1 線性預(yù)編碼系統(tǒng)模型

4 結(jié)語(yǔ)

目前多輸入多輸出系統(tǒng)預(yù)編碼算法分很多種，可以從線性和非線性兩方面來(lái)進(jìn)行分析。本文單從線性預(yù)編碼著手分析四種算法的優(yōu)缺點(diǎn)并提出改進(jìn)方案，由（圖1）可知，迫零ZF線性預(yù)編碼和塊對(duì)角化BD線性預(yù)編碼的性能相近但后者算法明顯要更復(fù)雜一些；由于能夠?qū)⒚總€(gè)用戶間的干擾降到最低是信漏比方案的突出優(yōu)點(diǎn)可以認(rèn)為線性預(yù)編碼的性能略好于前者，但其算法復(fù)雜度也明顯高于迫零ZF方案；綜上所述，最小均方誤差線性預(yù)編碼能夠?qū)l(fā)送和與接收符號(hào)的均方誤差降到最小，且與塊對(duì)角化BD和信漏比方案相比起算法相對(duì)簡(jiǎn)單一些所以，最小均方誤差線性預(yù)編碼方案性能最佳。得出線性預(yù)編碼的性能最佳，它雖然引入一些噪聲，但最小化發(fā)送和與接收符號(hào)的均方誤差，且算法復(fù)雜度較低。

參考文獻(xiàn)

[1] 呂鋒.基于CA的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的研究及應(yīng)用[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2002， 24（2）：35-37.

[2] Y.T.Wang，Y.I.Jan.Path Planning for Robot-Assisted Grinding Processes[C]//Proceedings of the 2001 IEEE International Conference on Robotics & Automation.England，2001：331-336.

[3] CATT.3GPP RI-070295-2007. Link level simulation results for non-codebook based Pre-coding in EUTRA TDD（SVD）.3GPP TSG RAN WGI Meeting #47bis. 2007：95-116.

[4] Freescale Semieonduetor.3GPP R1-071510-2007.Details of Zero-forcing MU-MIMO for DL EUTRA.3GPP TSG-RAN WGI#48bis.2007：195-202.

[5] Q.Speneer，M.Haardt.Capacity and downlink transmission algorithms for a multi-user MIMO channel.In Proc 36th Asilomar Conf.Pacific Grove.IEEE Computer Soeiety Press，2002：1384-1388.

[6] C.B.Peel，B.M.Hoehwald，A.L.Swindlehurst.A Vector-Perturbation Technique for Near-Capacity Mul-tiantenna Multiuser Communication-Part l：Channel Inversion and Regularization[J].IEEE Transactions on Com-munieations.vol，2005，53：195-202.

[7] Yao，W.，Chen，S.，Hanzo，L. ImProved MMSE veetor precoding based on the MBER criterion.In Proc VTC2009-Spring.Barcelona Spain. 2009：1-5.

[8] Alireza Tarighat，Mirette Sadek，Ali H.Sayed.A Multi User Beamforming Scheme for Downlink MIMO Channels Based on Maximizing Signal-to-Leakage Ratios[J].ICASSP vol.3. 2005，3：1129-1132.

[9] Sadek M，Tarighat A，Sayed A.H. A Leakage Based Precoding Seheme for Downlink Multi-user MIMOChannels[J].IEEE Transaetions，2007，6：1711-1721.endprint