[發明專利]面向大規模MIMO多用戶迫零預編碼的交替訓練設計方法

在審

• 申請號: 202310352318.5
• 申請日: 2023-04-04
• 公開（公告）號: CN116366108A
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 張鋮;丁敏捷;劉暢;俞菲;黃永明
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04B7/0456
• 分類號: H04B7/0456;H04B7/0452
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 沈廉

本發明提供了一種面向大規模MIMO多用戶迫零預編碼的交替訓練設計方法，包括系統建模、天線分組、交替訓練、數據傳輸階段。其中基站在已分組的天線上發送導頻進行訓練，以供用戶獲得其信道并反饋給基站，直到已獲取的信道可支持所有用戶達到期望的信干噪比閾值，或者獲得所有信道。本發明比起天線全訓練以及部分訓練，提高了系統傳輸成功率，降低了導頻訓練開銷；同時比起單根天線交替訓練可以進一步降低額外時間開銷，也能相應地提升系統傳輸成功率。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，尤其涉及一種面向大規模MIMO多用戶迫零預編碼的交替訓練設計方法。

背景技術

頻分雙工(Frequency-Division?Duplexing，FDD)大規模MIMO系統中，下行鏈路預編碼和上行數據檢測對應不同的工作頻段，上下行信道經歷的衰落通常也不存在相關性，因此基站端需要通過信道反饋來獲取下行信道狀態信息(Channel?State?Information,CSI)。用戶端接收來自基站的導頻符號，然后執行信道估計，并將估計值部分或者全部反饋給基站。在統計獨立信道場景下，為了確?？煽康男诺拦烙嫞柧殨r隙的數量需要不小于發射天線的數量，且所消耗的反饋資源與天線數量成正比。因此，以較低的訓練開銷與反饋開銷獲得準確的CSI，成為目前亟待解決的問題。

目前已有的信道估計與訓練方案有三個共同點：1)估計所有信道系數，2)使用固定長度的訓練間隔執行估計，3)不考慮已獲得的CSI在訓練過程中可以提供的服務質量(Quality?of?Service，QoS)。這些方面可能限制訓練和數據傳輸之間的權衡，因此系統性能還有進一步優化的空間。

目前已有研究提出了交替訓練的概念，它具有訓練長度適應瞬時CSI和用戶QoS要求的特點，然而，目前現有交替訓練方案主要考慮單用戶MIMO場景，因此多用戶場景下的交替訓練值得進一步探索。

發明內容

本發明目的在于提供一種面向大規模MIMO多用戶迫零預編碼的交替訓練設計方法,以解決現有方案不能以較低的訓練開銷與反饋開銷獲得準確的CSI的問題。

為解決上述技術問題，本發明的具體技術方案如下：

一種面向大規模多輸入多輸出(Multiple-Input?and?Multiple-Output，MIMO)多用戶迫零預編碼的交替訓練設計方法，包括如下步驟：

步驟1、系統建模階段：構建多用戶大規模MIMO下行信道模型，提出交替訓練傳輸模型，設置數據傳輸開始的條件為所有用戶的SINR達到閾值；

步驟2、天線分組階段：考慮到由于訓練反饋階段帶來的額外時延，修正期望的信干噪比(Signal?to?Interference?plus?Noise?Ratio，SINR)閾值；基于破零(Zero-forcing,ZF)預編碼，推導出交替訓練的傳輸成功率指標。考慮到由于訓練反饋階段帶來的額外時延，依據傳輸成功率判斷最優的天線分組數k，進行k根天線的交替訓練；

步驟3、交替訓練階段：基站先用前U根天線給U個用戶發送導頻，用戶估計對應的信道矢量并反饋至基站端?；径擞嬎忝總€用戶的SINR以判斷此時是否滿足傳輸要求，如不滿足則繼續進行交替訓練，接下來每次訓練k根天線，經過用戶的信道估計與反饋，基站端再次計算用戶的SINR，若達到傳輸要求則結束以k根天線為分組的交替訓練過程；

步驟4、數據傳輸階段：基站根據用戶反饋的信道矩陣設計ZF預編碼，進行數據傳輸。

進一步的，步驟1系統建模階段，包括如下具體步驟：