[發(fā)明專利]預(yù)編碼MIMO系統(tǒng)中降低反饋信息開銷的碼本設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210150922.1
• 申請日: 2012-05-16
• 公開（公告）號: CN102710308A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳雅婷;趙穎穎;余菲
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04L1/00;H04L25/03
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無線傳輸技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體涉及預(yù)編碼MIMO系統(tǒng)中降低反饋信息開銷的碼本設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)上使用多根天線，即構(gòu)成了多輸入多輸出（MIMO：Multiple-Input?Multiple-Output）傳輸模型，多輸入多輸出傳輸方式可以增加無線連接的可靠性和增加無線通信系統(tǒng)的容量。在電磁干擾比較嚴(yán)重的環(huán)境中，對于一個擁有????????????????????????????????????????????????根發(fā)射天線和根接收天線的系統(tǒng)，MIMO傳輸方式對信道容量提高，與發(fā)射天線數(shù)以及接收天線數(shù)，相對較小的數(shù)值成線性關(guān)系。因此，MIMO技術(shù)成為未來寬帶移動通信系統(tǒng)的優(yōu)選方案。

近年來，由于MIMO技術(shù)的發(fā)展，使得預(yù)編碼技術(shù)成為無線通信領(lǐng)域重要的研究方向。預(yù)編碼技術(shù)著眼于提高無線通信的傳輸速率，在2005年成為IEEE?802.16e標(biāo)準(zhǔn)的一部分，包括開環(huán)和閉環(huán)的預(yù)編碼方法。在3GPP標(biāo)準(zhǔn)中也使用了基于預(yù)編碼的有限反饋的預(yù)編碼方法。

由于MIMO系統(tǒng)的信道容量與發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的最小天線數(shù)相關(guān)，在實(shí)際的MIMO系統(tǒng)中，移動端由于受體積和功率的限制，天線的數(shù)量受到約束，而且基站中的天線的數(shù)量不受此限制。已有的研究結(jié)果表明，臟紙編碼（Dirty?Paper?Coding，DPC）能達(dá)到MIMO廣播信道的容量域。然而，在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)實(shí)現(xiàn)DPC所需要的額外復(fù)雜度極高。并且如何構(gòu)造實(shí)用的，達(dá)到系統(tǒng)容量的DPC碼的問題至今沒有達(dá)到解決。

線性預(yù)編碼技術(shù)具有計(jì)算復(fù)雜度低，實(shí)現(xiàn)簡單的優(yōu)點(diǎn)。已有的研究結(jié)果表明，破零波束成形（Zero-foring?Beamforming,ZFBF）能夠消除各用戶天線之間的干擾，性能接近最優(yōu)。

在實(shí)際的FDD系統(tǒng)中CSI可以由接收機(jī)的接收機(jī)的信道估計(jì)獲得，并通過反饋信道傳輸?shù)桨l(fā)射機(jī)。但是由于反饋信道的帶寬是有限的，一般不可能將全部的CSI信息傳輸?shù)桨l(fā)射機(jī)，只能通過反饋有限比特的信息來表示CSI。由于用有限比特的信息來量化CSI，存在著量化誤差。導(dǎo)致預(yù)編碼的性能與發(fā)射機(jī)完全已知CSI的理想情況相比，有較大的損失。

經(jīng)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，Pengfei?Xia等在IEEE?Transction?on?Signal?Processing（2006年第54卷第5期，1053-1863頁）上發(fā)表的“Giannakis?Design?and?Analysis?of?Transmit-Beamforming?based?on?Limited-Rate?Feedback”。該文中提出了有限反饋的預(yù)編碼方法，給出了Lloyd碼本的具體實(shí)現(xiàn)方法：首先選定一個初始碼本，隨機(jī)產(chǎn)生大量的初始序列作為樣本，然后將生成的訓(xùn)練序列分別和初始碼本的碼字進(jìn)行比較，根據(jù)他們之間的距離將訓(xùn)練序列劃分到每個碼字的范圍區(qū)間中，最后對于每一個區(qū)間，根據(jù)訓(xùn)練序列的平均位置選擇區(qū)間的中心作為新的碼字。其不足之處在于：碼本的大小是固定的，對于時間相關(guān)的信道而言，浪費(fèi)了大量的反饋帶寬，即增加了反饋信息開銷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種預(yù)編碼MIMO系統(tǒng)中降低反饋信息開銷的碼本設(shè)計(jì)方法，該方法能夠根據(jù)信道信息改變反饋碼本的大小，在達(dá)到相同的系統(tǒng)信道容量時，能減少反饋的帶寬，實(shí)現(xiàn)減小反饋信息開銷。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明涉及一種預(yù)編碼MIMO系統(tǒng)中降低反饋信息開銷的碼本設(shè)計(jì)方法，它首先根據(jù)信道信息，從初始碼本中選擇最優(yōu)碼字，再根據(jù)初始碼本，最優(yōu)碼字和收縮因子構(gòu)建錐形碼本。

本發(fā)明上述方法包括如下步驟：

步驟一、接收機(jī)根據(jù)當(dāng)前的信道矢量，從初始碼本中選取最優(yōu)碼字，將的索引號反饋到發(fā)射機(jī)；

步驟二、根據(jù)步驟一中的初始碼本和最優(yōu)碼字，以及伸縮因子，在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)端生成錐形碼本；

步驟三、接收機(jī)根據(jù)當(dāng)前的信道矢量，從錐形碼本中選取最優(yōu)碼字，?選取最優(yōu)碼字的方法與步驟一中選取最優(yōu)碼字矢量的方法相同，將最優(yōu)碼字的索引號反饋到發(fā)射機(jī)；

步驟四、發(fā)射機(jī)和接收機(jī)根據(jù)當(dāng)前的信道信息(其中)，選取的最優(yōu)碼字(其中)，將錐形碼本變換成錐形碼本(其中)。

上述步驟一中所述的初始碼本為Grassmannian碼本或RVQ碼本，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)分別采用上述相同的初始碼本。