[發(fā)明專利]服務(wù)質(zhì)量限定條件下基于容量的發(fā)射端優(yōu)化方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810032423.6
• 申請日: 2008-01-08
• 公開（公告）號: CN101335557A
• 公開（公告）日: 2008-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 佘鋒;陳磊;王欣;羅漢文;梁永明
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué);夏普株式會(huì)社
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04L1/06
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無線通信技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)射端優(yōu)化方法和裝置，具體是一種服務(wù)質(zhì)量限定條 件下基于容量的發(fā)射端優(yōu)化方法和裝置。

背景技術(shù)

當(dāng)今社會(huì)用戶對通信系統(tǒng)質(zhì)量的要求越來越高，物理層關(guān)鍵傳輸技術(shù)已成為研究熱點(diǎn)。例 如OFDM(正交頻分復(fù)用)核心技術(shù)的研究，MIMO(多輸入多輸出)技術(shù)的演進(jìn)等。MIMO技術(shù) 是無線通信領(lǐng)域智能天線技術(shù)的重大突破，它利用空間中增加的傳輸信道，在發(fā)射端和接收端 采用多天線同時(shí)發(fā)送信號。在并沒有增加帶寬的情況下，能夠成倍的提高系統(tǒng)的容量和頻譜利 用率。各種傳輸技術(shù)的提出都旨在獲得系統(tǒng)高容量以及高頻譜利用率，在無線信道的條件下獲 得最佳的性能。其中發(fā)射端的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究用來確定信息發(fā)送的最優(yōu)方式，對系統(tǒng)整體性能的 提升是至關(guān)重要的。

無線信道較有線信道而言具有兩大特點(diǎn)：時(shí)變性與衰落特性。因此，無線信道的狀態(tài)是一 個(gè)具有時(shí)變特性的隨機(jī)變量，要最大限度的利用信道特性，必須使信息的各項(xiàng)發(fā)送特征量也是 一個(gè)隨信道狀態(tài)變化的量，也就是使信號發(fā)送方式具有自適應(yīng)性。另一方面，通信系統(tǒng)可用的 資源也是有限的，如發(fā)射功率和系統(tǒng)帶寬。如何使得有限的資源得到更好地利用，通過資源的 優(yōu)化分配來提升系統(tǒng)的各項(xiàng)性能也是亟待解決的關(guān)鍵問題。為了充分利用信道的時(shí)變特性并合 理分配資源，系統(tǒng)發(fā)射端采用自適應(yīng)技術(shù)：隨著信道狀態(tài)的變化，自適應(yīng)地切換發(fā)送模式例如 調(diào)制復(fù)用方式；在滿足有限總資源約束的條件下，在保證服務(wù)質(zhì)量的前提下，最優(yōu)地分配系統(tǒng) 帶寬功率等參數(shù)。通過自適應(yīng)技術(shù)靈活地適應(yīng)系統(tǒng)信道狀態(tài)的變化，從而有效提高系統(tǒng)性能。

發(fā)射端線性預(yù)處理技術(shù)針對無線信道衰落特性，利用加權(quán)的方式使發(fā)送信號更好的對抗信 道衰落，可提高M(jìn)IMO系統(tǒng)性能。發(fā)射端優(yōu)化就是根據(jù)CSI(信道狀態(tài)信息)，對發(fā)送信號進(jìn)行 預(yù)處理，以最佳的形式來傳輸信息。MIMO空分復(fù)用系統(tǒng)中，發(fā)射端較少數(shù)目的數(shù)據(jù)流經(jīng)過預(yù) 處理后，復(fù)用到多個(gè)天線上發(fā)送。發(fā)射端優(yōu)化就是根據(jù)實(shí)際的信道情況，對發(fā)送信號進(jìn)行最優(yōu) 的預(yù)處理，采用更有效的形式來傳輸信息。發(fā)射端預(yù)處理必須充分利用當(dāng)前信道狀態(tài)信息 (CSI)，目前對于理想信道信息條件(perfect?CSI)情況下的研究已經(jīng)很成熟。這種情況下，信 道的狀態(tài)信息對于發(fā)射端和接收端都是精確已知的。發(fā)射端可根據(jù)不同時(shí)刻的信道狀態(tài)H，自 適應(yīng)確定發(fā)射端處理模式，通常稱之為理想CSI條件下的無線資源分配。但是在實(shí)際頻分復(fù)用 情況下，這種發(fā)射端完全掌握信道狀態(tài)信息是不可實(shí)現(xiàn)的。即使系統(tǒng)接收端通過信道估計(jì)得到 完全準(zhǔn)確的信道信息，將CSI詳細(xì)信息直接反饋回發(fā)射端需要太大的開銷，并不滿足系統(tǒng)有限 帶寬的條件。因此考慮更可行的方式：發(fā)射端已知部分信道狀態(tài)信息(partial?CSI)。

對于部分信道狀態(tài)信息情況下的系統(tǒng)自適應(yīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，由于要采用反饋方式，因此系統(tǒng)必 須采用閉環(huán)結(jié)構(gòu)，接收端將已知的信道狀態(tài)信息通過反饋信道反饋回發(fā)射端，發(fā)射端利用得到 的狀態(tài)信息來選用優(yōu)化的結(jié)構(gòu)發(fā)送信息。這種模式更符合實(shí)際情況，研究表明這種模式能改善 系統(tǒng)性能，具有很大研究價(jià)值。

目前基于部分CSI的預(yù)處理優(yōu)化存在的方式主要有：

①采用信道信息量統(tǒng)計(jì)模型：將信道信息CSI的均值和方差等統(tǒng)計(jì)量直接反饋回發(fā)射端， 發(fā)射端再根據(jù)這些信息量來確定發(fā)送模式。參見文獻(xiàn)：Pengfei?Xia；Shengli?Zhou；Giannakis， GB；″Adaptive?MIMO-OFDM?based?on?partial?channel?state?information″in?Signal?Processing， IEEE?Transactions?on?Volume?52，Issue?1，Jan?2004Page(s)：202-213。以這種統(tǒng)計(jì)模式反饋仍 然需要較多的信息比特，對系統(tǒng)會(huì)造成較大的負(fù)擔(dān)。

②有限比特反饋模式：反饋回發(fā)射端的只是發(fā)送預(yù)處理模式的選擇序號，而不是直接的信 道狀態(tài)特征量。利用這種有限比特反饋方式只需使用較少的開銷，研究表明：采用這種方式進(jìn) 行發(fā)射端優(yōu)化，可以在較少開銷下改善系統(tǒng)性能。針對這種模式，經(jīng)過檢索發(fā)現(xiàn)以下文獻(xiàn)：