第 2 章 下行非正交传输技术
| 2.6 性能评估 |
| 2.7 其他技术 |
Tomlinson-Harashima Precoding（THP）预编码
考察一个简单的点对点信道，用 x 表示发射符号，y 表示接收符号，w 表 示高斯白噪声~N(0, α2),即
干扰信号 s 是基站在相同的时频资源发给另一个用户的信号。这个干扰信 号是发射侧完全知道的，但接收侧并不知道。发射信号 x 需要满足功率限制。 对于这个发射侧已知干扰的信道可以用图 2-27 表示[10]。用 u 来代表想要发送的 调制符号的星座点，一种直接的发射方式是发x us = − ，这样，接收侧的信号 就变成 yusswuw =−++=+。但这种做法的问题是发射信号的功率会随着干扰 信号的功率 2 s 增加而增大，从而违背了发射功率受限的前提。 
考虑更一般情况下的下行两用户 THP 传输，假设基站有多个发射天线，终 端只有一根接收天线，它们接收到的信号分别为 
其中，x1 和 x2 分别为用户 1 和用户 2 的发射信号，u1 和 u2 分别是用户 1 和用户 2 的空域预编码向量， h1 和 h2 分别是基站到用户 1 和用户 2 的空间信道 向量，这里假设用户 1 为近端用户，即 22 12 hh ≥ 。如果将 x2 当成发射已知的 干扰，并假定两个用户采用相同的空域预编码，即 u1= u2= u，那么对用户 1 做 THP，即 
这里的 p1 即用户 1 在拓展了的星座图中的星座点，与干扰 x2 为接近。可 以看出，对于近端用户，由于发射侧已经做了干扰消除，在接收端感受到的干 扰只有 AWGN，不存在任何来自用户 2 的干扰。
对于用户 2，因为是远端用户，其调制阶数一般不高，如 QPSK，所以在 发射侧无须做特殊处理。则式（2.26）可以写成 
用户 2 的接收机可以将用户 1 的信号当成噪声。如图 2-28 所示，对于 s（用 户 2 的 x2），如果空域预编码与空间信道完全匹配（ H 2 1 = hu ），它的干净信号 对应于第二象限中的阴影三角形，其观测到的噪声是用户 1 的 x1 与白噪声 w2 的和。 式（2.25）和式（2.26）适用于两用户采用不同空域预编码的情形，换句 话讲，THP 可以用于 MU-MIMO。这时，发射侧需要知道各个用户的空间信道 h1 和 h2，才能正确地做发端的干扰消除。
| 参考文献 |
[1] B. M. Hochwald, C. B. Peel, A. L. Swindlehurst. A vector-perturbation technique for near-capacity multi antenna multiuser communication-Part II: Perturbation. IEEE Trans. Commun. Vol. 53, No. 3, May 2005, pp 537-544.
[2] D. Tse, and P. Viswanath. Fundamentals of Wireless Communication, Cambridge Univ. Press. 2005.
[3] Y. Yuan, et. al. Non-orthogonal transmission technology in LTE evolution. IEEE Commun. Mag., Vol. 54, No. 7, July 2016, pp. 68-74.
[4] 3GPP, TR 36.859. Study on Downlink Multiuser Superposition Transmission (MUST) for LTE (Release 13).
[5] 3GPP, TR 36.866. Study on Network-Assisted Interference Cancellation and Suppression (NAICS) for LTE (Release 12).
[6] 3GPP, R1-157609. Description of MUST Category 2, ZTE, RAN1#83, Nov. 2015, Anaheim, USA.
[7] 3GPP, R1-154454. Multiuser superposition transmission scheme for LTE, MediaTek, RAN1#82, Aug. 2015, Beijing, China.
[8] 3GPP, R1-152806. Multiuser superposition schemes, Qualcomm, RAN1#81, May 2015, Fukuoka, Japan.
[9] 3GPP, R1-152493. Candidate schemes for superposition transmission, Huawei, RAN1#81, May 2015, Fukuoka, Japan.
[10] 3GPP, R1-154701. Candidate schemes for superposition transmission based on dirty paper coding, Xinwei, RAN1#82, Aug. 2015, Beijing, China.
