[发明专利]信道状态信息反馈方法及无线收发装置

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及信道状态信息反馈技术。

背景技术

目前，多输入多输出(Multi-Input Multi-Output，简称“MIMO”)技术在无 线通信系统中的应用越来越受到重视，无论是从增加系统容量的角度还是改善 系统性能的角度，MIMO都有其不可替代的优越性。MIMO主要分为两大类， 一类是以最大化分集增益为目的的空间分集技术，另一类则是以最大化数据速 率为目的的空分复用技术。

基于MIMO的空分复用技术的系统能通过同时发送多路独立的数据流，以 显著地提高系统的频谱利用率，但空分复用系统对于恶劣的信道条件非常敏感。 对于该问题，比较有效的方式是首先自适应调整需要发送的独立数据流的数目， 使其不大于接收的天线数和发送天线数中的较小值，根据当前信道矩阵的秩进 行动态变化，同时对发送的数据流进行预编码或波束形成，预编码矩阵或发送 波束的设计或选取需要利用信道信息。

预编码系统的基本思想是通过分析发送端已知的某种形式的信道信息来设 计信号的发送方式，使发送的信号能适应信道矩阵的特征结构，使独立数据流 之间的相互干扰尽可能小。预编码系统设计可以利用不同形式的信道信息，根 据不同的准则来设计。当发送端已精确地获知当前信道状态信息(Channel State Information，简称“CSI”)时，预编码系统能获得最大的增益。在采用时分双工 (Time Division Duplex，简称“TDD”)的无线通信系统中，当数据发送和接收 保证在合适的乒乓时间内，信道在接收模式下的估计值能用来估计发送信道， 即此时发送端有可能获得比较精确的信道状态信息，但在频分双工(Frequency Division Duplex，简称“FDD”)的无线通信系统中，信道状态信息只能通过反 馈信道由接收端传送到发送端。但由于MIMO信道矩阵包含多个参数，传送这 些信道参数超出了有限反馈信道的可负荷程度，因此，通过反馈信道由接收端 将信道状态信息传送到发送端的方式在有限反馈系统中并不可行。

因此，为了减少反馈信息量，比较有效的方法之一是采用基于预编码矩阵 或波束码本的方案，称为有限反馈预编码，其思想是先根据信道的统计特性设 计一组可用的预编码矩阵或波束矢量，构成一个码本，该码本在发送端和接收 端均已知，接收端根据估计的信道矩阵和一定的性能准则选择码本中的一个码 字用作发送端使用的预编码矩阵或波束矢量，将其在码本中的序号反馈给发送 端。码本的设计是预编码系统设计中非常关键的一个环节，可以采用Hochwald 等提出的酉空时星座设计方法。需要指出的是，为了实现简单，预编码码本中 各元素，即码字F，F∈CMt×K]]>满足F^HF＝I_K，即预编码矩阵F为各列正交归一的矩 阵，每一列作为一个独立数据流的承载波束。

具体地说，假设系统可以反馈B个比特进行预编码设计，若采用预编码码本 的方式，此时码本由N＝2^B个预编码矩阵组成。如果把码本中每个预编码矩阵(若 M＝1，则矩阵退化成波束)看成一个由列张成的子空间(若码字退化成波束， 则每个波束可以看作是一根线)，这样码本的设计就等效成一个子空间(或线) 堆积的过程，它的目标是使不同子空间之间的最小距离最大化，这种方法被称 为Grassmannian子空间堆积方法。

Grassmannian子空间堆积方法的关键之处在于如何定义两个不同子空间的 距离，经理论分析表明，根据系统所采用的不同的码字选取准则以及具体的接 收机模型，在设计码本时应该采用不同的子空间距离定义。下面简单介绍一下 已有的各种码字选取标准以及相应的距离定义。

(1)假设接收端使用最大似然接收机，系统从码本中选择一个预编码矩阵， 使接收符号矢量的最小距离达到最大(MD Selection)，或者使瞬时容量达到最 大(Capacity Selection)。