[发明专利]基于有限反馈的协作中继波束形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于无线通信系统波束形成方法，尤其涉及一种基于有限反馈的协作中继波束形成方法，属于无线通信领域。

背景技术

中继辅助的蜂窝无线通信系统具有扩展小区覆盖范围、改善小区边缘用户的频谱效率、克服阴影衰落等优点。近年来，研究人员分别从中继协议、信息论和处理算法的角度研究了中继通信，例如：针对单输入单输出(Single-input Single-output，SISO)的无线中继通信系统，有三种典型的中继协议，即放大转发(Amplify-and-Forward，AF)、解码转发(Decode-and-Forward，DF)和压缩转发(Compress-and-Forward，CF)，其中AF中继协议由于不需要解码直接转发信号，处理复杂度和功率消耗都很低，所以应用更为广泛。同时，多输入多输出(MIMO)通信系统能够通过利用空间复用增益、空间分集增益和阵列增益提高通信的有效性和可靠性，将MIMO技术和中继技术相结合能够利用二者的优点进一步地提高通信性能。

目前针对中继转发矩阵的最优结构的设计以及中继的最优功率分配方案已有初步研究，但都是针对单个多天线中继的通信系统，而没有考虑多个中继的情况，多中继协作通信涉及到分布式中继的协作或协同。当系统的发射机和接收机都配备多根天线，且使用多个分布式中继进行协作通信时，该系统的协作不能只局限在中继的层次上，而应该在包括多天线的发射机、多个分布式的中继和多天线的接收机的系统级上进行协作。另外，目前针对多个中继协作的研究主要集中在功率分配问题而没有考虑多中继的相位旋转(即波束形成)问题。在实际通信系统中，发送信号和信道都是复数，这使得多中继的联合优化不但包括联合的功率分配而且包括联合的相位旋转，即波束形成。波束形成技术是指发射机通过利用信道状态信息对发射信号进行发送预相干叠加，从而实现发射天线分集的目的。

目前的研究通常假定每个中继都必须获取理想的信道状态信息(Channel State Information，CSI)，然后由于接收机的信道估计不准确、信道信息的反馈有时延、噪声污染，使得该假设是不现实的，更为实用的情况是中继只知道部分CSI。

综上所述，多中继辅助分布式MIMO系统中基于有限反馈的联合波束成形问题具有重要的研究意义。

发明内容

技术问题：针对现有技术的缺点，本发明提供了一种能获得较高的系统吞吐量，实现复杂度较低的基于有限反馈的协作中继波束形成方法。

技术方案：本发明的实施例公开了一种基于有限反馈的协作中继波束形成方法。该方法适用于一种通信系统，该通信系统包括一个发射机、多个中继和一个接收机，发射机配置多根天线，每个中继都配置单根天线，接收机配置多根天线，多个中继相互协作并采用放大转发协议；整个通信过程在两个时隙完成，在第一时隙，发射机对数据流进行发射波束形成后广播给所有中继，在第二时隙，所有中继根据来自接收机的包含码字标号和功率放大因子的有限反馈信息确定分布式波束形成的码字，然后多个中继将接收信号经各自码字分量处理后转发给信宿。

本发明的实施例公开了一种的基于有限反馈的波束形成方法，具体步骤如下：

步骤1：发射机估计第一跳的信道响应H₁；