[發(fā)明專(zhuān)利]基于LS-SVM的時(shí)變TDD-MIMO信道互易性補(bǔ)償方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110114594.5
• 申請(qǐng)日: 2011-05-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102215186A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉祖軍;朱莉;孫德春;易克初;田紅心;田斌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04L25/02
• 分類(lèi)號(hào): H04L25/02;H04B7/06;H04B7/08
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專(zhuān)利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，更進(jìn)一步涉及時(shí)分雙工-多輸入多輸出(TDD-MIMO)通信系統(tǒng)的信道互易性補(bǔ)償方法。本發(fā)明針對(duì)TDD-MIMO系統(tǒng)中由信道時(shí)變引起的信道互易性損失提出一種基于最小二乘-支持向量機(jī)(LS-SVM)預(yù)測(cè)的補(bǔ)償方法，從而提高系統(tǒng)容量，可應(yīng)用于存在信道時(shí)變的TDD-MIMO移動(dòng)通信中。

背景技術(shù)

為了能夠利用有限的頻譜資源，實(shí)現(xiàn)高速率的數(shù)據(jù)傳輸并保證一定的服務(wù)質(zhì)量，MIMO技術(shù)作為一種有效的手段被廣泛應(yīng)用，成為寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)中所采用的關(guān)鍵技術(shù)之一。在TDD-MIMO系統(tǒng)中，若發(fā)端準(zhǔn)確地知道發(fā)射信道狀態(tài)信息(CSI)，則發(fā)端就可以利用CSI對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，提供更高的鏈路容量，改善鏈路性能，并且上、下行鏈路使用同一頻點(diǎn)，上、下行鏈路信道特征一致，具有信道互易性。但是，現(xiàn)實(shí)情況中，由于收發(fā)機(jī)本身因素和外部環(huán)境對(duì)通信鏈路影響等外部因素，會(huì)導(dǎo)致信道互易性無(wú)法保持。比如因?yàn)樯舷滦墟溌芬氲母蓴_功率或干擾類(lèi)型不同、器件的非理想特性引起的不對(duì)稱(chēng)，信道時(shí)變而引起的多普勒擴(kuò)展都會(huì)導(dǎo)致信道互易性的喪失，從而無(wú)法發(fā)揮TDD特有的優(yōu)勢(shì)。為了能夠重新獲得信道互易性，需要針對(duì)不同的影響采取相應(yīng)的補(bǔ)償，彌補(bǔ)互易性的損失，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)容量的最大化。

展訊通信(上海)有限公司申請(qǐng)的專(zhuān)利《一種MIMO系統(tǒng)中射頻通道參數(shù)估計(jì)方法和裝置》申請(qǐng)專(zhuān)利號(hào)CN200810038910.3，公開(kāi)號(hào)CN101604991)，提出了一種MIMO系統(tǒng)中射頻通道參數(shù)估計(jì)方法和參數(shù)估計(jì)裝置，使得同一站點(diǎn)接收矩陣和發(fā)送矩陣滿足轉(zhuǎn)置對(duì)應(yīng)關(guān)系，即信道的互易性成立。該方法包括基站控制終端發(fā)射上行信號(hào)，基站通過(guò)上行信號(hào)估計(jì)上行信道參數(shù)，基站控制終端測(cè)量下行信道參數(shù)，終端通過(guò)下行信號(hào)估計(jì)下行信道參數(shù)，終端將估計(jì)的下行信道參數(shù)上報(bào)給基站，簡(jiǎn)化MIMO通信系統(tǒng)中的信道估計(jì)信息的反饋，減少系統(tǒng)中控制信號(hào)的比例，提高系統(tǒng)容量。

艾利森電話股份有限公司的專(zhuān)利《實(shí)現(xiàn)雙向通信信道互易性的校準(zhǔn)方法》(申請(qǐng)專(zhuān)利號(hào)CN200480039474.1，公開(kāi)號(hào)為CN1910879)，提出了一種發(fā)射機(jī)-接收機(jī)鏈非理想情況下對(duì)發(fā)射接收鏈中的誤差和差異進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒?，包括一種校準(zhǔn)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的發(fā)射部分的方法，其中該通信網(wǎng)絡(luò)至少包括可以被配置為彼此之間進(jìn)行無(wú)線電通信的第一無(wú)線電節(jié)點(diǎn)和一個(gè)第二無(wú)線電節(jié)點(diǎn)。該校準(zhǔn)方法是基于無(wú)線電信道特性的至少一個(gè)表示，其中該至少一個(gè)表示已經(jīng)從一個(gè)無(wú)線電節(jié)點(diǎn)交換到其它的無(wú)線電節(jié)點(diǎn)。使得信道的互易性可以被應(yīng)用，保證有價(jià)值的信道資源不會(huì)浪費(fèi)在不必要的信號(hào)傳輸上，提高容量增益。

上述兩件專(zhuān)利所采用的方法只適應(yīng)于信道特征不發(fā)生變化的情形，即信道時(shí)不變。當(dāng)信道時(shí)變時(shí)，由于上行鏈路的信道和下行鏈路的數(shù)據(jù)傳輸間存在時(shí)延，發(fā)端所掌握的CSI已經(jīng)過(guò)時(shí)，因此當(dāng)前時(shí)刻估計(jì)出的上行鏈路CSI與下一時(shí)刻的下行鏈路CSI不滿足互易性關(guān)系。若基站此時(shí)仍用過(guò)時(shí)的上行鏈路CSI進(jìn)行發(fā)端預(yù)處理，非但不能提高系統(tǒng)容量，還會(huì)導(dǎo)致收端數(shù)據(jù)產(chǎn)生大的誤差。這種情況下，必須考慮時(shí)變TDD-MIMO系統(tǒng)的信道互易性損失進(jìn)行補(bǔ)償，否則TDD的互易性不但不能有效應(yīng)用，還會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提出一種基于最小二乘-支持向量機(jī)(LS-SVM)信道預(yù)測(cè)的時(shí)變TDD-MIMO通信信道補(bǔ)償方法，使得時(shí)變TDD-MIMO系統(tǒng)的上、下行鏈路的信道互易性得以保持，基站(BS)仍舊可以依據(jù)上行估計(jì)得到的上行鏈路信道狀態(tài)信息(UL-CSI)進(jìn)一步預(yù)測(cè)所需觀測(cè)的下行鏈路子幀的(DL-CSI)而避免使用專(zhuān)門(mén)的反饋鏈路，降低系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)，提高系統(tǒng)容量，使TDD系統(tǒng)的固有優(yōu)勢(shì)得以保持。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)思路是，基站估計(jì)出當(dāng)前上行鏈路子幀的信道狀態(tài)信息，組成訓(xùn)練序列，利用LS-SVM線性方程組求解，求得LS-SVM預(yù)測(cè)模型及相應(yīng)參數(shù)，從而帶入LS-SVM預(yù)測(cè)模型得到相鄰下行鏈路子幀的信道狀態(tài)信息，進(jìn)一步通過(guò)遞推求得所需觀測(cè)的下行鏈路子幀的信道狀態(tài)信息，并根據(jù)此預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行發(fā)端預(yù)處理，從而補(bǔ)償時(shí)變TDD-MIMO導(dǎo)致的信道互易性損失，其具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

(1)信道估計(jì)：移動(dòng)臺(tái)發(fā)射數(shù)據(jù)幀到基站，基站利用接收到的當(dāng)前數(shù)據(jù)幀進(jìn)行信道估計(jì)，得到每對(duì)收發(fā)天線間的當(dāng)前數(shù)據(jù)幀時(shí)刻對(duì)應(yīng)的上行鏈路各條路徑的信道狀態(tài)信息；

(2)存儲(chǔ)信道狀態(tài)信息：基站將多個(gè)數(shù)據(jù)幀時(shí)刻估計(jì)得到的上行信道狀態(tài)信息按數(shù)據(jù)幀時(shí)刻到來(lái)的先后順序存儲(chǔ)，得到每對(duì)天線多個(gè)上行鏈路子幀時(shí)刻對(duì)應(yīng)的上行鏈路的各條路徑的信道狀態(tài)信息；