[發(fā)明專利]在MIMO系統(tǒng)中基于貝葉斯壓縮感知的率適應反饋方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410131580.8
• 申請日: 2014-04-02
• 公開（公告）號: CN103929282B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設計）人: 黃新林;吳俊;陸欣璐;錢亦宸;陳志平
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: H04L1/06
• 分類號: H04L1/06;H04L1/00;H04B7/0413
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 趙志遠

1.一種在MIMO系統(tǒng)中基于貝葉斯壓縮感知的率適應反饋方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)在壓縮反饋機制中使用基于時變MIMO信道模型的向量自回歸模型，將當前信道反饋和先前的關系移除，只傳送預測誤差，同時將存在于當前信道向量的空間冗余通過壓縮感知進行壓縮；

2)推導出反饋速率和失真的關系，其中反饋速率反映了之前反饋需求和反饋信道的帶寬，在壓縮感知恢復中使用貝葉斯壓縮感知模型來引出率失真函數(shù)；

3)推導出了反饋失真和遍歷下行容量關系的閉形式，即反饋速率對下行服務速率的的影響，反饋失真只由反饋速率的閉形式?jīng)Q定；

所述的步驟3)具體為：

31)遍歷下行容量和速率是由反饋分布決定的，令為誤差矩陣，是通過反饋和用戶選擇選出的信道矩陣，且Λ是一個對角矩陣表示每個用戶的信道增益，反饋誤差的數(shù)據(jù)特性表示為E{(Δ)_k}＝0和其中，P是總功率，D＝D_if+D_mov，D_if是從有限反饋方案中得到的近似誤差，D_mov表示移動端因移動產生的失真；

移動端用戶接收的信號y經(jīng)過ZFBF后為：

y=Htx+n=HtH^t-1s+n=(ΛH^t+Δ)H^t-1s+n=Λs+ΔH^t-1s+n]]>

其中，s是發(fā)送信號，x是在發(fā)送端對s進行預編碼的結果，H_t是信道方向信息，是通過提出的壓縮反饋得到的接收的信道狀態(tài)，n是信道的高斯白噪聲，其實際信道狀態(tài)矩陣為并且是估計后的信道方向信息，反饋錯誤矩陣為Δ＝0，y是移動端的接收信號；

32)對于用戶i，接收到信號為：

yi=Λiisi+ΔiTH^t-1s+ni]]>

33)總功率是限制的，就有

331)假設基站發(fā)送給每個用戶信號，在用戶端的接收功率相同，即：

E{ssT|H^t}=PIKΣk=1M[(H^tH^tH)-1]k,k=||H^t-1||F-2PIk]]>

其中，P是總功率，M表示基站端的天線數(shù)，K表示單天線的用戶數(shù)，I_k是K×K的單位矩陣，‖·‖_F表示Frobenius范數(shù)；

332)多用戶干擾時，令代表用戶i所容忍的干擾，并且干擾功率是：

E{ξiξiH}=E{(Δ)iTH^t-1ssHH^t-H(Δ)i*}=E{(Δ)iTH^t-1PH^t-H(Δ)i*||H^t-1||F2}=E{P×tr{P(Δ)iTH^t-1H^t-H(Δ)i*}||H^t-1||F2}=E{P×tr{H^t-H(Δ)i*(Δ)iTH^t-1}||H^t-1||F2}=P×tr{H^t-HE{(Δ)i*(Δ)iT}H^t-1}||H^t-1||F2=DiMP]]>

34)從基站到K個用戶，對于MIMO下行的信道容限為：

C=Σi=1ME{log2(1+Λii2E(sisi*)σ2)}=Σi=1ME{log2(1+Λii2P||H^t-1||F-2σ2)}]]>

其中，σ²是噪聲功率；

341)提取出的數(shù)據(jù)值，為：

||H^t-1||F2=tr{H^t-1H^t-H}=tr{(H^tHH^t)-1}]]>

342)推導一下的值，則有：

H^tHH^t=RTX12h1*h2*...hK*h1Th2T...hKTRTX12]]>

其中，[h₁ h₂ … h_K]^T中的每個元素為獨立同分布的復高斯隨機變量，且均值為0，方差為1，是一個實對稱陣，只由基站端的天線結構決定；

343)是從聯(lián)合高斯分布推導出的獨立同分布，即：

H^tHH^t~WishM(RTx,K)]]>

(H^tHH^t)-1~InvwishM(RTx-1,K)]]>

當K≥M時為逆Wishart失真；否則，當K＜M時，稱為廣義的逆Wishart失真；

344)廣義逆Wishart失真的均值為：

其中，Q和Υ可由實對稱矩陣對角化得到Μ_oment(Υ)是M×M對角陣，且對角元素為Z為K×M矩陣，且每一個元素服從獨立同分布的標準正態(tài)分布，z_i為Z的第i列向量，可推導出：

345)故F范數(shù)的期望只決定于基站端天線陣的物理結構，因此遍歷下行容量寫成：

其中，不等式是從Jensen不等式和的凸性質決定的，遍歷下行容量的下界只由用戶i自己的反饋失真和基站端的天線陣列決定。