[發明專利]一種大規模MIMO多用戶系統的信道反饋方法

在審

• 申請號: 202110828442.5
• 申請日: 2021-07-22
• 公開（公告）號: CN113556159A
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 何學誠;李從改;劉鋒;徐艷麗
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: H04B7/0452
• 分類號: H04B7/0452;H04B7/06;H04B17/309;H04L25/02
• 代理公司: 上海互順專利代理事務所(普通合伙) 31332
• 代理人: 成秋麗

本發明公開了一種大規模MIMO多用戶系統的信道反饋方法，包括：用戶使用導頻信息進行信道估計，獲取下行鏈路的CSI信息；通過MU?CsiNet模型對CSI信息進行數據壓縮，獲得壓縮數據S_u；將壓縮數據S_u進行編碼、調制后進行傳輸，基站通過信號檢測技術將不同用戶的上傳數據逐一分解，獲取用戶發射的原始信息；基站側對每個用戶上傳的數據進行解壓縮后，獲得數據下行鏈路CSI信息；基站利用實時獲取的下行鏈路的CSI信息進行天線選擇和預編碼操作，基站將待傳輸的數據發送給接收端，接收端對接收到的數據信道估計后重復上述的過程。應用本發明實施例，有效的改進了系統性能，提高模型的精度。

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，尤其涉及一種大規模MIMO多用戶系統的信道反饋方法。

背景技術

近些年來，隨著5G移動通信技術的快速發展，作為關鍵技術之一的大規模MIMO受到了學界和工業界的高度關注。大規模MIMO技術不僅能夠提供高數據速率而不增加額外帶寬，并且它可以大幅度地提高系統的吞吐量而不會損耗更多的發送功率。其最顯著的一個特點就是具有極高的頻譜利用效率，這是由于該系統利用了現有的頻譜資源和接收端和發送端的多天線所提供的空間自由度，達到可靠性與有效性的增益最大化，以提升傳輸速率并改善通信質量。但是，在大規模MIMO系統為多個用戶提供服務的同時，發射端需要獲取下行鏈路的CSI信息來進行預編碼、天線選擇等信道自適應傳輸優化。在TDD傳輸模式下，基站僅需要利用上下行信道的互易性進行信道估計獲取CSI信息。在FDD傳輸模式下，由于上下行鏈路不具有信道互異性，基站需要依賴頻繁的信道反饋來獲取下行CSI信息，這使得系統增加了上行傳輸的開銷。但是，FDD具有強抗干擾性，高頻譜效率、低延遲等特點，使其在蜂窩網絡中使用的更為廣泛。而傳統的壓縮算法并不能很好的解決FDD系統中數據開銷的問題，因此需要使用新穎的解決辦法。

目前已經有很多學者提出了各種解決大規模MIMO的方法，例如使用深度學習方法的，使用壓縮感知方法的，使用分組反饋的。但是這些方法都存在著一些不足的地方：

大多數模型僅考慮模型的性能指標，而忽略了模型在實際環境中的應用情況。雖然這些指標很具有代表性，但是缺乏實際場景的驗證，過高的擬合程度可能會導致模型泛化能力的降低。

大多數模型大都僅僅考慮單用戶場景，沒有考慮多用戶場景下產生的復雜問題。忽略了多用戶場景下用戶CSI信息之間的差異對模型的影響，忽略了在多用戶場景下，上行鏈路信號檢測方式對模型的影響，忽略了下行鏈路的預編碼、天線選擇算法與壓縮模型的適配性。

隨著反饋鏈路信噪比降低，模型的精度會受到很大的影響，并且隨著用戶數量的增多，模型的精度逐漸下降。該問題主要由于信號檢測的誤差所造成的，以OSIC檢測為例，它是通過逐個估計出用戶數據。隨著用戶整體的噪聲變大，前一個用戶的估計誤差會進行傳播，對后續用戶均產生不同程度的影響，從而造成整體性能的下降。因此，本發明針對此問題進行了聯合優化，以提高模型的精度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種大規模MIMO多用戶系統的信道反饋方法，旨在克服現有之不足，本發明有效的改進了系統性能，提高了模型的精度。

為了實現上述目的，本發明提供一種大規模MIMO多用戶系統的信道反饋方法，假設該系統有K個獨立用戶且每個用戶均配備單根天線，而發射端配N_t根天線，并使用OFDM技術且子載波數為包括：

用戶u使用導頻信息進行信道估計，獲取下行鏈路的CSI信息

用戶u通過MU-CsiNet模型對CSI信息進行數據壓縮，獲得壓縮數據S_u，其中，

f_IDFT{·}表示2D-IDFT操作，f_en{·，θ₁}表示MU-CsiNet的壓縮操作,θ₁表示壓縮模塊的參數；