[發(fā)明專利]基于信道統(tǒng)計信息的MU-MISO系統(tǒng)有限反饋碼書設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811201547.2
• 申請日: 2018-10-16
• 公開（公告）號: CN109361441B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭業(yè)才;施鈺鯤;鄭夢含
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 葛瀟敏

1.一種基于信道統(tǒng)計信息的MU-MISO系統(tǒng)有限反饋碼書設(shè)計方法，其特征在于：所述MU-MISO系統(tǒng)配置M根發(fā)射天線，用戶數(shù)為K，每個用戶配置一根接收天線，第i個用戶的接收信號為：

其中，ρ為信噪比；h_i為M×1的信道矩陣；x為發(fā)射信號；為加性復(fù)高斯白噪聲；發(fā)射信號f_i為M×1預(yù)編碼矢量；s_i為數(shù)據(jù)符號且E[|s_i|²]＝1；

所述設(shè)計方法包括如下步驟：

步驟1，分析發(fā)射端已知完整信道狀態(tài)信息和發(fā)射端已知統(tǒng)計信息情況下，高、低信噪比時的遍歷信道容量；

所述步驟1中，發(fā)射端已知完整信道狀態(tài)信息情況下，系統(tǒng)的信道容量R_perf為：

其中，M＝2；d_c(h₁,h₂)為h₁與h₂之間的弦距離：

同時，系統(tǒng)的遍歷信道容量E[R_perf]為：

其中，Λ_i＝diag([λ₁(R_i),λ₂(R_i)])；λ_i(A)為半正定矩陣A∈C^M×M的特征值且λ₁(A)≥…≥λ_M(A)；

所述步驟1中，發(fā)射端已知統(tǒng)計信息情況下，低信噪比情況下系統(tǒng)的遍歷信道容量為

其中，R_i為空間發(fā)射相關(guān)矩陣；

定義Z＝[z₁,z₂]；η₁≥η₂≥0；η₁、η₂分別為對角矩陣diag([η₁,η₂])中的主對角線上的元素；Z為使矩陣R對角化的矩陣；z₁、z₂是Z中的元素；高信噪比時遍歷信道容量為

其中，

步驟2，采用信道統(tǒng)計信息分類的方法分別表示出兩種情況下的遍歷信道容量損失；

所述步驟2中，發(fā)射端已知完整信道狀態(tài)信息情況下，定義信道中的兩種條件：

C₂:U_i＝U_jP,j≠i

其中，R_i的條件數(shù)χ_i＝χ(R_i)＝λ₁(R_i)/λ₂(R_i)，是衡量信道矩陣病態(tài)程度的一個指標(biāo)；P為2×2的置換矩陣；

若信道不滿足條件C_1,i而滿足條件C₂，遍歷信道容量的性能損失為

若信道滿足條件C_1,i而不滿足條件C₂，遍歷信道容量的性能損失為

所述步驟2中，發(fā)射端已知統(tǒng)計信息情況下，定義信道中的兩種條件：

C₂:U_i＝U_jP,j≠i

若信道不滿足條件C_1,i而滿足條件C₂，遍歷信道容量的性能損失為

若信道滿足條件C_1,i而不滿足條件C₂，遍歷信道容量的性能損失為

步驟3，將插入特征矩陣的方法與信道統(tǒng)計信息相結(jié)合，實現(xiàn)碼書的設(shè)計；

所述步驟3中，低信噪比時通過解決特征矢量方程R_iw_i＝γ_iw_i，i＝1,2獲得每個用戶的最優(yōu)碼字w_i,opt＝u₁(R_i)，i＝1,2，u₁(·)為矩陣的主單位歸一化特征矢量；高信噪比時通過解決矢量方程R_iw_i＝γ_iR_jw_i，i≠j，i＝1,2獲得每個用戶的最優(yōu)碼字，此時每個用戶的最優(yōu)碼字用廣義特征向量組表示

采用插入特征矩陣的方法解決高、低信噪比時最優(yōu)碼字的設(shè)計問題

R_iw_interp,i＝(R_i+α_i(ρ)I)w_interp,i→w_interp,i＝u₁((R_i+α_i(ρ)^-1I)R_i)

故將碼書設(shè)計為

其中，α_i(ρ)為R₁、R₂與ρ的函數(shù)；為單用戶時的碼書。

2.如權(quán)利要求1所述的基于信道統(tǒng)計信息的MU-MISO系統(tǒng)有限反饋碼書設(shè)計方法，其特征在于：所述步驟3中，采用如下的碼字選取準(zhǔn)則：

步驟a，假設(shè)每個用戶僅保證預(yù)編碼矢量在其信道上的映射值最大即：

其中，為一個與信道矢量h_j無關(guān)而與空間發(fā)射相關(guān)矩陣R_j有關(guān)的常量；

步驟b，作為第i個用戶的候選預(yù)編碼矢量，S_i的估計值I_i的估計值為

步驟c，最優(yōu)碼字選取準(zhǔn)則為SINR_i估計值的最大化，即