基于slnr-mmse协作多点通信系统预编码算法研究

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1、第36卷第2期东北电力大学学报Vo1．36．No．22016年4月JournalOfNortheastDianliUniversityApr．，2016文章编号：1005—2992(2016)02-0081-05基于SLNR—MMSE的协作多点通信系统预编码算法的研究孙增友，刘玲玉，张洋(东北电力大学信息工程学院，吉林吉林132012)摘要：通过对信号泄露噪声比预编码算法和最小均方误差预编码算法进行详细的分析，本文针对这两种算法的不足，提出了SLNR—MMSE的预编码算法。通过仿真分析可知，提算法在误码率和系统容量方面较其他算法均有一定的优势。关键词：预

2、编码算法；信号泄露噪声比；最小均方误差；误码率；系统容量中图分类号：TN914．53文献标识码：A在LTE-Advanced系统中引人协作多点(CoMP，coordinatedmulti—point)通信技术可以降低小区间干扰，提升系统容量，而预编码技术作为CoMP的关键技术可以抑制用户之间的干扰，其基本思想是在发射端利用已经获得的信道状态信息(CSI，channelstateinformation)，得出相应的预编码矩阵，然后利用这一矩阵对发送信号进行预处理，从而达到降低系统误码率和提高系统容量的目的。目前广泛研究的预编码算法主要有线性预编码算法和非线

3、性预编码算法两大类J。由于非线性预编码算法的实时性较差且复杂度极高，所以在实际系统中很难应用。常用的线性预编码算法主要有：迫零(ZF，zeroforcing)预编码算法、最小均方误差(MMSE，minimummeansquareerror)预编码算法、块对角化(BD，blockdiagona

4、ization)预编码算法和信号泄露噪声比(SLNR，signal—to—leakageandnoiseratio)预编码算法等。。卜。其中，zF算法能够消除用户自身内部的干扰，但没有考虑噪声的影响，使得zF算法的性能较差。MMSE算法在zF的基础上考虑了噪声的影响

5、，但无法消除用户间的干扰，使得MMSE算法不是最理想的预编码算法。SLNR算法虽然能在最大程度上消除噪声和用户间的干扰，却无法消除用户自身内部的干扰。文献[10]提出的SLNR-ZF算法虽然能消除所有的干扰，提高系统的性能，但zF算法的引入会使信道噪声放大，使得系统的抗噪声干扰能力很差。本文结合MMSE算法和SLNR预编码算法的特点，提出了SLNR-MMSE预编码算法，所提算法的误码率明显降低，系统容量明显提高。1系统模型CoMP系统模型⋯如图1所示。假设下行CoMP系统由M个基站(BS，basestation)、N个用户(UE，user)组成，且每个基

6、站有n根发射天线，每个用户有n，根接收天线，由此形成(MnxNn)的虚拟MIMO系统。收稿日期：2015—10一l1作者简介：孙增友(1963一)，男，吉林省吉林市人，东北电力大学信息与工程学院高级工程师，硕士，主要研究方向：无线通信技术、电力通信技术．82东北电力大学学报第36卷图1CoMP系统模型2多点协作通信技术中主要的预编码算法2．1MMSE预编码算法MMSE预编码算法在发送端完全知道CSI的情况下，求用户信道矩阵的广义逆矩阵作为预编码矩阵。该算法求出的预编码矩阵与信道矩阵相乘，得出一单位矩阵，使得用户的数据传输在独立的子信道上，以达到消除用户自

7、身内部干扰的目的。最小均方误差预编码矩阵为WE==附HH+一，(1)F=diag(f~，-厂2，⋯，，⋯，)，(2)√而，’≤≤n(3)F的作用是保证发射功率的标准化，日是信道矩阵，规范化因子的引入可以消除噪声的干扰，or是噪声功率，是信号功率，，是单位矩阵。MMSE预编码算法的优点是可以消除用户自身内部的干扰和噪声的影响，但它不能消除用户之间的干扰且该算法要求发射端天线数总和要大于等于接收端各用户天线总和，导致其使用范围有限。2．2SLNR预编码算法SLNR是目标用户所接收到的信号功率与该目标用户的泄露功率与噪声功率的比值¨。第k个用户的信泄噪比为HW

8、kIl5：¨_：【1Hl+n’(4)∑HlI+凡为除了第k个用户以外其他所有用户的信道矩阵，可以表示为=[，⋯，HH，碟一，H]，(5)其中l】li是第k个用户的信号功率，lIl1为第k个用户泄漏到其它所有用户的泄漏功率，nor为第k个用户接收到的噪声功率。SLNR预编码算法的目的就是求解使SLNR最大的预编码矩阵，以使接收到的信号功率达到最大，且泄漏到其他用户的功率和噪声功率降到最低。根据这一思想，可求得第k个用户SLNR的预编码矩第2期孙增友等：基于SLNR—MMSE的协作多点通信系统预编码算法的研究83阵为：WsR—kargmaxSLNRk=arg

9、max∑JI{f+nRO"i=1．≠k=maxeigenvector((O-k2