WO2012075834A1

WO2012075834A1 - 一种预编码的方法及装置

Info

Publication number: WO2012075834A1
Application number: PCT/CN2011/078787
Authority: WO
Inventors: 沈晖; 李斌; 罗毅; 朱胡飞
Original assignee: 华为技术有限公司
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2011-08-23
Publication date: 2012-06-14
Also published as: US20130272445A1; US8798182B2; EP2637339A1; CN102571296A; CN102571296B; EP2637339A4; EP2637339B1

Description

一种预编码的方法及装置

本申请要求于 2010年 12月 7日提交中国专利局、申请号为 201010585390. 5、发明名称为 "一种预编码的方法及装置"的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。技术领域

本发明涉及通信技术领域，涉及一种在分布式 MIM0***中实现预编码的方法及装置。

发明背景

在无线通信***中，不同用户的信号存在相互干扰，在高斯干扰信道中，各个用户知道各自完整的信道信息，但各个用户之间数据不能共享，无法进行联合发送。图 1显示了一种两用户的高斯干扰信道，在用户和之间存在干扰。在消除用户之间干扰的同时，如何提高高斯干扰信道的容量一直是制约技术发展的主要瓶颈之一。

随着对高斯干扰信道的深入研究，提出了利用干扰对齐解决用户间相互干扰的方法。干扰对齐是在已知完整信道信息的情况下，通过发射端预处理，将每个接收端的有用信号与干扰信号在空间上分离，而不同发射端对该接收端的干扰均对齐到相同的空间维度上，从而避免干扰的影响，达到提升容量的目的。

为了避免用户间的干扰，可以采用如图 2所示的 TDMA的方式发送数据，即每个用户在不同的时间进行发送，这样避免了用户间的干扰，与多用户同时发送，存在相互干扰的***相比， TDMA的性能优于多用户干扰***。由示意图可见， TDMA能够有效避免用户间干扰，与 TDMA类似， FDMA使不同用户在不同的频率上发送数据，也能避免用户间干扰。

在现有技术中，有一种在特殊信道下的干扰对齐的方法，如图 3所示， K个发射端和 K个接收端，每个发射端到目的接收端的信道响应为 1 , 而其对所有用户的干扰信道相应为 i , 如假设发射信号为信号空间的实部，则第 1接收端的接收信号为

通过上式可知，接收端只需直接对接收信号取实部即可检测出发射信号，即

Κ

Re(r_k ) = Re(s_k + i ^ ^/ + ¾ ) = Re(¾ + n_k )

ι=\,ι≠κ

可见，发射信号以损失一半的信号空间为代价消除了用户间的干扰，单用户的信道容量可达到 l /21og(S VR) + ₀(log(S^)) , 当用户数大于 2时，该***较原有***容量有较大增益。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

以 TDMA方的式发送的数据虽然能够避免干扰，但是会导致***容量较低；对于特殊信道下的干扰对齐，在实际应用中难以构造，无法应用在实际的信道中。 KTLPHW111074 发明内容本发明的实施例提供了一种预编码的方法及装置，具有提高多用户干扰***性能、降低用户间的干扰、同时减少用户协作通信需要的信息传递和信息共享的特点，能够有效降低用户间的干扰，提髙***和速率的性能。

一种预编码的方法，包括：

根据预编码矩阵、发射功率、接收滤波矩阵和加权矩阵构建拉格朗日函数，并通过所述拉格朗日函数得到拉格朗日乘子；

根据所述拉格朗日乘子更新所述预编码矩阵，得到迭代预编码矩阵及迭代接收滤波矩阵；根据所述迭代预编码矩阵、所述发射功率、所述迭代接收滤波矩阵和所述加权矩阵获得迭代拉格朗日乘子，并以所述迭代拉格朗日乘子更新所述迭代预编码矩阵的迭代方式重复上述步骤直到所述迭代预编码矩阵收敛到阈值；

根据所述收敛到阈值的迭代预编码矩阵对待发射信息进行预编码。

一种预编码的装置，包括：

乘子计算单元，用于根据预编码矩阵、发射功率、接收滤波矩阵和加权矩阵构建拉格朗日函数, 并通过所述拉格朗日函数得到拉格朗日乘子；

迭代乘子单元，用于根据所述拉格朗日乘子更新所述预编码矩阵，得到迭代预编码矩阵及迭代接收滤波矩阵；

迭代预编码矩阵单元，用于根据所述迭代预编码矩阵、所述发射功率、所述迭代接收滤波矩阵和所述加权矩阵获得迭代拉格朗日乘子，并以所述迭代拉格朗日乘子更新所述迭代预编码矩阵的迭代方式重复上述步骤直到所述迭代预编码矩阵收敛到阈值；

预编码单元，用于根据收敛到阈值的迭代预编码矩阵对待发射信息进行预编码。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，通过拉格朗日乘子迭代计算预编码矩阵，直到最终的预编码矩阵收敛到阈值，具有提高多用户干扰***性能、降低用户间的干扰、同时减少用户协作通信需要的信息传递和信息共享的特点，能够有效降低用户间的干扰，提高***和速率的性能。

附图简要说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1为现有技术的两用户高斯干扰信道示意图；

图 2为现有技术的 TDMA***示意图；

图 3为现有技术在特殊信道下的干扰对齐的示意图；

图 4为本发明的实施例提供的预编码的方法的流程示意图；

图 5为现有的干扰对齐方法的迭代次数与和速率的关系坐标图，其中横坐标表示迭代次数，纵坐标表示和速率；

图 6为本发明的实施例提供的迭代次数与和速率的关系坐标图，其中横坐标表示迭代次数，纵坐标表示和速率；

图 7为本发明的实施例提供的预编码的装置的结构示意图。

实施本发明的方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例以一种在分布式 MIMO (Multiple-input Multiple-output, 多入多出）***中通过预编码实现和速率最大化的方法，对本发明请求保护的技术方案进行说明。其中，和速率是指在 MIM0系统中，通过降低用户间的干扰，使多路信号在一个信道中联合发送，和速率越大，则单位时间在信道中发送的数据越多， ***的性能越好。在 MIM0***中，各发射端可以是不同的基站 (如 eNodeB)，也可以是中继站 (如 relay NodeB) , 或者是不同的 Cell以及它们之间的不同组合，并且也可以应用在 LTE- Advanced的 Inter- eNodeB的 CoMP技术中。由于以和速率最大化为目标方程而求其优化解的过程庞杂，因此，本发明实施例采用加权均方误差最小化的方式来间接实现求解和速率最大化问题的优化解，具体演进过程如下：

( 1 )以和速率最大化为目标函数，构建拉格朗日函数，并拉格朗日函数对对预编码矩阵的梯度。在分布式 MIM0***中，第 k个用户的可取得速率为：

其中： i= ≠ 表示干扰加噪声的方差矩阵；

在干扰信道中，线性最小加权均方误差（MMSE) 接受端的接收滤波矩阵如下：

K

_{R = v} »_ff^ _HkiV._v «ff^ _{+ σ}^_ΐΤ ^ι k ^ {%-,K} 在线性 MMSE接收机下，均方误差矩阵为：

由（ 1 ) 和（ 2 ) 式可得在线性 MMSE接收机下第 k个用户的可取得速率为:

在公式（3) 的基础上，将最大化加权和速率表示如下： KTLPHW111074

K

iiax i¾r. s.L ti' y ) = P_k for all A e {1, - -， K] 其中 ^¾是第 k个用户的加权变量，是一个标量；

以上优化问题可以重新写为：

s.L tr vf ) = _k for all Ar e {1， -,K}

(4)

以公式（4) 为约束条件构造拉

这里 ^是拉格朗日乘子；

结合以上公式，可以求得拉格朗日函数对预编码矩阵的梯度为:

(2) 以最小化加权均方误差为目标函数，构建拉格朗日函数，并拉格朗日函数对对预编码矩阵的梯度。

在干扰信道中，最小化加权均方误差可以表示如下： mm ∑tr r_kMSE_k) s.t ti-(¾t' ) = P_k for all k { - -,K] 其中，是和用户 k相联系的加权矩阵， ^f^fc为第 k个用户的均方误差矩阵，该均方误差矩阵的公式如下：

以最小化加权均方误差为约束条件构造拉格朗日函数 - KTLPHW111074

(KKT)条件： = 0, {1, ···， };

得到如下表达式：

7)

(8)

Hv_k ^Hv_k) = P_k e ， ·,Χ》 (9)

当采用线性 MM S E接受端， ^^fc变为 Ek，因此最小化加权均方误差可表示为：

s.t. tr(v_kv ) = P_k for all ke{\, -,K}

do)

其相应的构造拉格朗日函数

(11) 结合以上公式，可以求得此拉格朗日函数对预编码矩阵的梯度为：

¾ κ (12)

+(∑ k 比较公式（6)和（12), 可以看出：当

' =7^ ¾ (13)

t^o2 时，两个优化问题的拉格朗日函数对预编码矩阵的梯度是一样的。 KTLPHW11 1074 d^L = o

因此，可以得出，加权和速率优化问题的优化解，满足 K K T条件 , 也就是说，如果加权矩阵取公式（13 ) ，那么最小化加权均方误差的拉格朗日函数对预编码矩阵的梯度也为零，因此也对应于加权 M M S E优化问题的优化解；而加权 M M S E问题的优化解可以利用公式（ 7 ) ( 8 ) ( 9 ) 设计的迭代算法来求解。因此，本发明实施例可以通过选择特定的加权矩阵，利用加权 M M S E设计来解决干扰信道中的加权和速率最大化的问题。

基于以上的理论基础，以下详细述本发明实施例。

如图 3所示，该方法具体可以包括：

步骤 41，根据预编码矩阵、发射功率、接收滤波矩阵和加权矩阵构建拉格朗日函数，并通过拉格朗日函数得到拉格朗日乘子。

具体地，首先获取计算拉格朗日乘子的相关参数，包括预编码矩阵、发射功率、接收滤波矩阵和加权矩阵。

对于一个有 κ (κ为自然数)个用户的干扰***，同时有 Κ个发射机和 Κ个用户，其中第 Κ个发射端天线数为，第 Κ个用户有 7½根天线，第 Κ个发射端发送个流给对应的第 Κ个用户，发射机 Κ的功率为 Λ, 则此***的方程如下： H _klV_l d_l + Π,

其中 Y_k表示用户 K的接收信号向量 A H_kl表示从发射机 7到第 A个用户的信道系数矩阵； X！表示第 7个发射端发射的信号（预编码后的信号）；表示的 AWGN噪声向量，表示发射机 K的 M行乘 N列的预编码矩阵，表示发射机 K要发送的数据向量。第 7个发射机的总功率为 Eflx X

首先，通过该***方程获得预编码矩阵的初始值，即预编码矩阵。其次，相应的加权矩阵可以通过以下的公式获得：： A¹ 其中， ^表示与用户 A相联系的加权矩阵，表示第个用户的加权变量，表示第卜用户的误差矩阵的逆矩阵。

然后，相应的接收滤波矩阵通过以下公式计算获得： TLPHW111074

1=1 其中，为发射端的总数，表示第 A个接收端的接收滤波矩阵； ^V / 表示第 7个发射端的的预编码矩阵， v ⁷表示 v _z 的共轭转置矩阵；表示从第 7个发射端到第 A个接收端的信道系数矩阵，表示的共轭转置矩阵; σ„²表示信道噪声方差； /表示单位矩阵。

最后，发射功率为发射端设备的固有属性，可以直接从发射端获得。

在干扰信道中，可以通过加权均方误差最小化的方法构造拉格朗日函数，加权均方误差最小化的表达式如下：

s.t. tr{%vf ) = P_k for all k E {1， ■ ,K} 其中， ^ 是和用户 A相联系的加权矩阵；为第 k个用户的均方误差矩阵，其表达式为：

M 】

K 1

根据上述计算拉格朗日 ^MS£r 的表达式构造拉格朗日函数如下：

Γ( ,： R_k : ） = - P_t ]

其中， ^V A 表示第：个发射端的初始预编码矩阵，表示第 A个接收端的接收滤波矩阵， _k 表示拉格朗日乘子， ^ c 表示矩阵的迹，即对矩阵中的对角元素取和； ^^表示与用户 A相联系的加权矩阵， S^ 表示第 κ个用户的均方误差矩阵， V / 表示 V / 的共轭转置矩阵，表示第 7个发射机的总功率。

步骤 42，根据拉格朗日乘子更新预编码矩阵，得到迭代预编码矩阵及迭代接收滤波矩阵。具体地，结合上述拉格朗日函数，并根据 KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件： KTLPHW111074

可以得到如下表达式

κ

k k≡ (1,—,Κ) (a) =1

k& (1,■■； K) (b) ι=\ trace{v_k v_k) = P_k ^ ,-, ) ω 在式 ω中， = ∑ Η _k! ^H R_k ^HW_kR_kH _{kl +} W Η _Μ ^Η R_k ^HW_k , 第 7个发射端到第 k个接收端的信道系数矩阵，表示的共轭转置矩阵， R_k表示第 ^ 接收端的接收滤波矩阵，表示^的共轭转置矩阵，表示加权矩阵， ^ A: 表示拉格朗日乘子， /表示单位矩阵； /表示第 7个发射端发射的信号。在式 (b)中， ^yfc表示第 k个接收端的接收滤波矩阵，为发射端的总数， V, 表示第 7个发射端的的预编码矩阵，表示 V, 的共轭转置矩阵；表示从第 7个发射端到第 A个接收端的信道系数矩阵，表示 Η_Μ的共轭转置矩阵； „ 表示信道噪声方差；表示单位矩阵。在式 (c)中， ^"^C 表示矩阵的迹，即对矩阵中的对角元素取和； ^v/ 表示第 7个发射端的初始的预编码矩阵，表示 Vz 的共轭转置矩阵，尸/表示发射端的发射功率 = ]。

通过拉格朗日乘子 ^fc，根据公式 (a)计算获得更新的预编码矩阵，其中 (1, -,Κ)。接

V,

着根据所获得的预编码矩阵 ^k根据下述公式 KTLPHW111074

^Rk = ^V "^Hkl^H (Σ ^Hkl^Vl^Vl^HHkl^H + ¹计算出迭代的接收滤波矩阵

/=1

R_k。然后将更新的预编码矩阵 ^VA:通过公式（a)和（c)计算获得迭代拉格朗日乘子，其中 k (1,■■·, K) 。

步骤 43，根据迭代预编码矩阵、发射功率、接收滤波矩阵和加权矩阵获得迭代拉格朗日乘子，并根据迭代拉格朗日乘子更新迭代预编码矩阵的迭代方式重复步骤 41- 43，直到迭代预编码矩阵收敛到阈值。

通过公式 (a；)、（b)和 (c)，根据迭代预编码矩阵计算获得迭代拉格朗日乘子，并根据迭代拉格朗日乘子，经过若干次迭代计算获得迭代预编码矩阵，其中每次迭代计算都使用上一次迭代计算获得的迭代预编码矩阵计算获得新的迭代拉格朗日乘子，直到迭代预编码矩阵收敛到阇值。具体地，对于收敛到阈值，可以设定一个收敛准则作为收敛结束的标志，例如迭代的次数达到预定值，或者迭代预编码矩阵与上次计算获得的迭代预编码矩阵的差值的 Frobenius 范数小于门限值，相应的迭代次数的预定值或 Frobenius 范数的门限值的设置可以以加权和速率最大化为标准。为了获得最大化的加权和速率，可以通过选取特定的加权矩阵实现，当满足以下的 KKT条件时：

若按下述公式 (d)选取加权矩阵：

则可以获得市加权和速率最大化的加权矩阵 ^ryk。

步骤 44，根据收敛到阈值的迭代预编码矩阵对待发射信息进行预编码。

具体地，可以将收敛到阈值的迭代预编码矩阵按 MIM0***中已有的编码方法对各个发射机中的待发射信息进行预编码，当接收端的各用户接收到信号后对信号进行相应的检测，检测出有用的信号作为接收信号。

下面以一个仿真***验证技术效果，假设天线配置为表示为： {Κ^Ν^,Νί^,.,.,Ν^), (ΝΓ,,ΝΓ^,..·,^)} , 其中 k为用户数， Nti为第 i个发射机的发射天线数， Νη第 i个接收机的接收天线数；如果 Ν =Νη , i = l,2，...,K; 则天线配置简化表示为： {K; (Nt_k,Nt_t— ^...,Ν^ ) }。在该仿真***中，考虑 3用户 MIM0干扰信道***， Κ=3; 各发射机发射天线都为 4， Μ!=Μ₂=Μ₃=4_; 各用户接收天线数目都为 4,

即天线配置为： {3; (4， 4， 4) ，（4， 4， 4) } 。每个发射机发射 2个流，其中 D^D^D^Z, 并采用 QPSK调制。从图 5中可以看出，现有的干扰对齐方法的编码方法随着迭代次数的增加，所取得的平均和速率的值提高到一定值后就趋向饱和；而从图 6可以看出，本实施例提供的编码方法随着迭代次数的增加，和速率最大化所取得的平均和速率相对现有的干扰对齐方案（Explicit IA, distributed IA, distributed Max- SNR方案）和速率性能获得较大的提升。

因此，本实施例通过拉格朗日乘子迭代计算预编码矩阵，直到最终的预编码矩阵收敛到阈值，具有提高多用户干扰***性能、降低用户间的干扰、同时减少用户协作通信需要的信息传递和信息共享的特点，能够有效降低用户间的干扰，提高***和速率的性能。另外，本实施例还通过以加权和速率的优化为标准建立特定的加权矩阵，能够解决干扰信道中的加权和速率最大化的问题。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体 (Read-Only Memory, ROM) 或随机存储记忆体（Random Access Memory, RAM) 等。

本发明的实施例还提供了一种预编码的装置，预编码装置设置于发射端，如图 7所示，具体可以包括乘子计算单元 71、迭代乘子单元 72、迭代预编码矩阵单元 73和预编码单元 74，乘子计算单元 71 用于根据初始预编码矩阵、发射功率、接收滤波矩阵和加权矩阵构建拉格朗日函数，并通过拉格朗日函数得到拉格朗日乘子；迭代乘子单元 72用于根据拉格朗日乘子更新预编码矩阵，得到迭代预编码矩阵；迭代预编码矩阵单元 73用于根据迭代预编码矩阵、发射功率、接收滤波矩阵和加权矩阵获得迭代拉格朗日乘子，并根据迭代拉格朗日乘子更新迭代预编码矩阵的迭代方式重复上述步骤直到迭代预编码矩阵收敛到阈值；预编码单元 74用于根据收敛到阈值的迭代预编码矩阵对待发射信息进行预编码。

进一步地，在乘子计算单元 71中，加权矩阵通过以下的公式计算获得：

其中， ^表示与用户 A相联系的加权矩阵，表示第 A个用户的加权变量，表示第 k个用户的误差矩阵的逆矩阵。

以及，在迭代预编码矩阵单元 73中包括：

根据迭代预编码矩阵计算获得迭代拉格朗日乘子，并根据迭代拉格朗日乘子，经过若干次迭代计算获得迭代预编码矩阵，其中每次迭代计算都使用上一次迭代计算获得的迭代预编码矩阵来获得新的迭代拉格朗日乘子，迭代预编码矩阵满足停止准则，停止准则包括：

计算迭代预编码矩阵的次数达到预定值；

或者，

当前获得的迭代预编码矩阵与前一次计算获得的迭代预编码矩阵的差值的 Frobenius 范数小于门限值。 KTLPHW111074 另外，在乘子计算单元 71中，接收滤波矩阵通过以下公式计算获得：

1=1 其中，为发射端的总数，表示第 Α个接收端的接收滤波矩阵； ^v / 表示第 7个发射端的的预编码矩阵，表示 ^v / 的共轭转置矩阵；表示从第 7个发射端到第个接收端的信道系数矩阵， ^t/ 表示的共轭转置矩阵； „ ²表示信道噪声方差； /表示单位矩阵。

在乘子计算单元 71中，拉格朗日乘子通过以下公式计算获得：

Γ(ν, R_k ： , ) = trace(W_kMSE_k ) +∑ ^traceiy^ , - J k=\ k=\ 其中， ^V yfc 表示第个发射端的初始的预编码矩阵，表示第 A个接收端的接收滤波矩阵，表示拉格朗日乘子， ^^^ce表示矩阵的迹，即对矩阵中的对角元素取和； S^t表示第 κ 个用户的均方误差矩阵， ^^表示与用户目联系的加权矩阵，表示 v_z 的共轭转置矩阵，

P! 表示第 7个发射机的总功率。

在迭代预编码 73中，迭代预编码矩阵通过以下公式计算获得：

V,

H_kl ^HR_k ^HW_k

k=l 其中，表示第 ₇个发射端的初始的预编码矩阵；表示从第 7个发射端到第接收端的信道系数矩阵，表示的共轭转置矩阵； R_k表示第 A个接收端的接收滤波矩阵， R] ^H 表示 ^的共轭转置矩阵； ^ A: 表示拉格朗日乘子；表示单位矩阵。

上述装置中包含的各单元的处理功能的具体实现方式在之前的方法实施例中已经描述，在此不再重复描述。

本实施例通过拉格朗日乘子迭代计算预编码矩阵，直到最终的预编码矩阵收敛到阈值，具有提高多用户干扰***性能、降低用户间的干扰、同时减少用户协作通信需要的信息传递和信息共享的特点，能够有效降低用户间的干扰，提高***和速率的性能。另外，本实施例还通过以加权和速率的优化为标准建立特定的加权矩阵，能够解决干扰信道中的加权和速率最大化的问题。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本 TLPHW111074 技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

KTLPHW111074 权利要求

1、一种预编码的方法，其特征在于，包括- 根据预编码矩阵、发射功率、接收滤波矩阵和加权矩阵构建拉格朗日函数，并通过所述拉格朗日函数得到拉格朗日乘子；

2、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述加权矩阵通过以下的公式获得：

其中，表示与用户 A相联系的加权矩阵， <¾表示第 A个用户的加权变量，表示第卜用户的误差矩阵的逆矩阵。

3、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述以所述迭代拉格朗日乘子更新所述迭代预编码矩阵的迭代方式重复上述步骤直到所述迭代预编码矩阵收敛到阈值的步骤包括：

根据所述迭代预编码矩阵计算获得迭代拉格朗日乘子，并根据所述迭代拉格朗日乘子，经过若干次迭代计算获得迭代预编码矩阵，其中每次迭代计算都使用上一次迭代计算获得的迭代预编码矩阵来获得新的迭代拉格朗日乘子，所述迭代预编码矩阵收敛到阈值满足停止准则，所述停止准则包括- 计算迭代预编码矩阵的次数达到预定值；

或者，

当前获得的迭代预编码矩阵与前一次计算获得的迭代预编码矩阵的差值的 Frobenius 范数小于门限值。

4、根据权利要求 1至 3任意一项所述的方法，其特征在于，所述迭代预编码矩阵通过以下公式计算获得：

V！ = (∑H_kl ^HR_k ^HW_kR_kH_{kl +} A_kiy^lH_kl ^HR_k ^HW_k 其中， ^V / 表示第 7个发射端的初始的预编码矩阵； ^ A/表示从第 7个发射端到第接收端的信道系数矩阵，

表示的共轭转置矩阵； ^Rk表示第 A个接收端的接收滤波矩阵， R/c^H

13 KTLPHW111074 表示 ^A:的共轭转置矩阵； ^ A: 表示拉格朗日乘子；表示单位矩阵。

5、根据权利要求 1至 3任意一项所述的方法，其特征在于，所述拉格朗日乘子通过以下公式计算获得：

Γ(ν, : ^ : ) =∑ trace{W_kMSE_k ) +∑ ^trace^" v_t ) - Ρ, ] k=\ k=\ 其中， V _A 表示第 A个发射端的初始的预编码矩阵，表示第 A个接收端的接收滤波矩阵， 4表示拉格朗日乘子， ^ ce表示矩阵的迹，即对矩阵中的对角元素取和； S^E^表示第 κ 个用户的均方误差矩阵，表示与用户 A相联系的加权矩阵， v ⁷ 表示 ^v / 的共轭转置矩阵，

P! 表示第 7个发射机的总功率。

6、根据权利要求 1至 3任意一项所述的方法，其特征在于，所述接收滤波矩阵通过以下公式计算获得：

其中，为发射端的总数，表示第 A个接收端的接收滤波矩阵； ^v / 表示第 7个发射端的的预编码矩阵，表示 V！的共轭转置矩阵； Ht/表示从第 7个发射端到第个接收端的信道系数矩阵，表示的共轭转置矩阵；表示信道噪声方差；表示单位矩阵。

7、一种预编码的装置，其特征在于，包括：

乘子计算单元，用于根据预编码矩阵、发射功率、接收滤波矩阵和加权矩阵构建拉格朗日函数，并通过所述拉格朗日函数得到拉格朗日乘子；

8、根据权利要求 7所述的装置，其特征在于，在乘子计算单元中，所述加权矩阵通过以下的公式计算获得：

14 TLPHW111074

其中， ^表示与用户 A相联系的加权矩阵，表示第 A个用户的加权变量， ¹表示第 · 用户的误差矩阵的逆矩阵。

9、根据权利要求 7所述的装置，其特征在于，所述迭代预编码矩阵单元中以所述迭代拉格朗日乘子更新所述迭代预编码矩阵的迭代方式重复上述步骤直到所述迭代预编码矩阵收敛到阈值包括：根据所述迭代预编码矩阵计算获得迭代拉格朗日乘子，并根据所述迭代拉格朗日乘子，经过若干次迭代计算获得迭代预编码矩阵，其中每次迭代计算都使用上一次迭代计算获得的迭代预编码矩阵来获得新的迭代拉格朗日乘子，所述迭代预编码矩阵收敛到阈值满足停止准则，所述停止准则包括：

计算迭代预编码矩阵的次数达到预定值；

或者，

10、根据权利要求 7至 9任意一项所述的装置，其特征在于，在迭代预编码矩阵单元中，所述迭代预编码矩阵通过以下公式计算获得：

V/ = (∑H_kl ^HR_k ^HW_kR_kH_{kl + k}iy^lH_kl ^HR_k ^HW_k

Α=1 其中， V / 表示第 7个发射端的初始的预编码矩阵；表示从第 7个发射端到第接收端的信道系数矩阵，

表示的共轭转置矩阵； ^Ric表示第 A个接收端的接收滤波矩阵， R_k ^H 表示^：的共轭转置矩阵； ^ A: 表示拉格朗日乘子；表示单位矩阵。

11、根据权利要求 7至 9任意一项所述的装置，其特征在于，在乘子计算单元中，所述拉格朗日乘子通过以下公式计算获得：

Γ( , ' R_k - ) =∑ trace(W_kMSE_k ) + £ ^traceiy^ v, ) - J

k=l k=l 其中， ^V k 表示第 A个发射端的初始的预编码矩阵，表示第个接收端的接收滤波矩阵， 4表示拉格朗日乘子， ^ ce表示矩阵的迹，即对矩阵中的对角元素取和； S^t表示第 κ 个用户的均方误差矩阵，表示与用户 8联系的加权矩阵， ^V「表示 ^V / 的共轭转置矩阵，

15 KTLPHW111074

Pi 表示第 7个发射机的总功率。

12、根据权利要求 7至 9任意一项所述的装置，其特征在于，在乘子计算单元中，所述接收滤波矩阵通过以下公式计算获得：

ι=\ 其中，为发射端的总数，表示第 A个接收端的接收滤波矩阵； ^V / 表示第 7个发射端的的预编码矩阵，表示 V / 的共轭转置矩阵； H _kl表示从第个发射端到第 A个接收端的信道系数矩阵，

表示的共轭转置矩阵； „ ²表示信道噪声方差； /表示单位矩阵。

16