[发明专利]利用均值和协方差信息的自适应多天线接收传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过使用多个发送/接收天线来传输高速数据的移动通信系统，尤其涉及一种利用信道统计信息的多天线系统自适应传输方法。

背景技术

为适应未来发展的需要，后三代(B3G)或称第四代(4G)移动通信系统要求能够支持高达每秒数十兆甚至上千兆比特的高速分组数据传输，在无线资源日趋紧张的情况下，采用多天线发送和多天线接收(MIMO)无线传输技术，充分挖掘利用空间资源，最大限度地提高频谱利用率和功率效率，成为后三代移动通信研究的关键所在。

实际传播环境中，由于天线间距和周围散射体的局限，信道常常存在着衰落相关性和直达径，在发射机未知信道状态信息的情况下，这些因素直接导致了MIMO系统信道容量的下降。自适应MIMO传输是克服实际传播环境中非理想因素的主要手段，需要在发射端利用信道的先验信息。在发射机已知完全的信道状态信息的情况下，“注水”方法可以达到最大的信道容量。然而，由于无线信道的时变性，信道估计和反馈的时延以及频率的偏移，使得在发射端难以获得完全的信道状态信息。一种折中的方法是利用部分的信道状态信息，即信道的统计状态信息。信道的统计特性，其变化速度相对于信道的瞬时状态来说非常缓慢，发射端可以可靠的获得信道的统计状态信息。近年来的研究成果表明，当发射端利用部分信道状态信息进行预编码传输时，MIMO系统的信道容量和传输可靠性可得到较大的提高。

理论研究表明，在收发端均存在相关的瑞利衰落信道环境下，以及不相关莱斯衰落信道环境下，当收端确知信道状态信息且发端已知信道的收发相关矩阵或信道的均值矩阵时，信道容量最大化准则下的最优传输即为特征模式的空间预滤波传输。这种传输模式发送端的设计分为两部分：最优发送方向(即发送信号协方差矩阵的特征向量)的选择以及在各个方向上的最优功率分配(即发送信号协方差矩阵的特征值)。研究表明，信道容量最大化准则下，在发送端已知信道的收发相关阵的相关的瑞利衰落信道环境下，最优发送方向即为信道发送相关阵的特征向量；在发送端已知信道的均值矩阵的不相关的莱斯衰落信道环境下，最优发送方向即为信道均值矩阵的共轭转置与信道均值矩阵相乘所得矩阵的阵特征向量。关于功率分配，目前已报导的工作主要针对数值解法，需要多次迭代，计算复杂度高。因此，如何在发射端获知信道的统计状态信息的条件下，得到MIMO系统的简单实用的功率分配的表达式是必要的。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种利用均值和协方差信息的自适应多天线接收传输方法，能够自适应于复杂的多天线无线传输环境，提高通信系统的功率效率。

技术方案：本发明的利用均值和协方差信息的自适应多天线传输方法按以下步骤进行：

1)在接收端利用信道估计的结果计算信道的统计信息，即信道的均值信息和协方差信息，根据信道均值信息和协方差信息决定功率分配及预编码的模式，并将其发送至发送端，

2)在发送端根据接收端反馈的功率分配及预编码模式和信道统计信息，对每根天线进行功率分配，

3)在发送端根据接收端反馈的功率分配及预编码模式和信道统计信息，进进行预编码传输。

功率分配及预编码模式分为两种：均值模式和协方差模式，且决定被采用模式的条件为：