[发明专利]基于有限反馈的多用户MIMO系统信道量化方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传输技术领域的方法和装置，具体是一种基于有限反馈的多用户MIMO系统信道量化方法和装置。

背景技术

在发射机和接收机上使用多根天线，即构成了多输入多输出(MIMO)传输模型，这种传输方式可以增强无线连接的可靠性和增加无线通信系统的容量。在电磁干扰较为严重的无线环境中，对于一个拥有M_T根发射天线和M_R根接收天线的系统，MIMO传输方式对信道容量提高的贡献，与发射天线数以及接收天线数，相对较小的数值成线性关系。因此，MIMO技术已成为未来宽带移动通信系统优秀的备选方案。

预编码技术针对无线信道的衰落特性，以加权的方式使得发送信号能够更好的克服信道对信号的衰落，更好的跟踪信道状态的变化，是提高MIMO系统性能的有效方法之一。近些年来，由于MIMO技术的发展，使得预编码技术成为无线通信领域重要的研究方向。预编码技术着眼于提高无线通信的数据传输速率，在2005年成为IEEE 802.16e标准的一部分，包括开环和闭环的预编码方法。在3GPP标准中也使用了基于预编码的有限反馈的预编码方法。

由于MIMO系统的容量与发射端和接收端的最小天线数相关，而在实际系统中，移动端由于体积和功率的限制，天线的数量受到约束，而基站则不受此限制。因此，为了在这种情况下实现空间分集，多用户MIMO广播信道(Broadcast Channel，BC)的研究近年来引起了学术界广泛的兴趣。已有的研究结果表明，脏纸编码(Dirty Paper Coding，DPC)能够达到MIMO广播信道的容量域。然而，在发射端和接收端实现DPC所需要额外的复杂度极高。并且如何构造实用的、达到系统容量的DPC码的问题至今没有得到解决。

线性预编码技术具有计算复杂度低，实现简单的优点。已有的研究结果表明，迫零波束成形(Zero-foring Beamforming，ZFBF)能够消除各个用户天线之间的干扰，性能接近最优。

在实际FDD系统中，CSI可以由接收机的信道估计获得，并通过反馈信道传输到发射机。但是，由于反馈信道的带宽是有限的，一般不可能将全部的CSI信息传输到发射机，只能通过反馈有限比特的信息来表示CSI。由于用有限比特的信息来量化CSI，存在着量化的误差。导致预编码的性能，与发射端完全已知CSI的理想情况相比，有较大的损失。

经对现有技术的文献检索发现，Peilu Ding等在IEEE Transaction onSignal Processing(2007年第55卷第7期，3417-3428页)上发表的“Multiple Antenna Broadcast Channels With Shape Feedback and LimitedFeedback”。该文中提出了有限反馈的预编码方法，其中信道量化的具体方法为：用户接收机首先估计出信道状态矢量；然后从预先构造的码本中选择与信道状态矢量距离最小的码字，来代表用户的信道状态矢量；最后将所选择的码字编号反馈给发射机，由发射机生成预编码矩阵。其不足在于：为了减少量化的误差，必须增加量化码本的大小。增加码本大小意味着，系统对码本存储空间的需求加大，以及量化过程中，计算复杂度的增加。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于有限反馈的多用户MIMO系统信道量化方法和装置，能够减少量化的误差，提高系统的容量性能，在达到相同的速率和容量时，本发明具有所使用的码本小，复杂度低的优点。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及的一种基于有限反馈的多用户MIMO系统信道量化方法，它首先根据信道状态信息，从码本中选择出与其夹角最小的码字，并计算量化误差；再从码本中选择出与量化误差夹角最小的码字矢量；将信道矢量向选择出的两个码字矢量构成的空间作投影，计算得到复比例因子；用预先生成的量化阶集合对复比例因子进行量化。

本发明上述方法包括如下步骤：

步骤一，每个用户根据信道状态信息，从码本C₁上选择最优的码字w₁，对信道矢量h_i进行量化，并计算量化误差e_i。

所述的从码本C₁上选择最优的码字w₁，其方法为：遍历选择与信道矢量夹角最小的码字。

所述计算量化误差e_i，为码字矢量与信道矢量的差值。