[发明专利]MIMO系统的反馈装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线信息传输领域的MIMO(多天线)系统，特别涉及一种用于MIMO系统的反馈装置与方法。

背景技术

随着通信业务的蓬勃发展，要求未来的无线/移动通信网络能支持高速率大容量的数据、多媒体等业务。新一代蜂窝移动通信网络3GPP LTE、LTE-Advanced均采用了多天线(MIMO)技术提高频谱效率，单用户MIMO能提高用户的峰值速率，多用户MIMO(MU MIMO)能提高蜂窝系统的平均容量。

单/多用户MIMO的工作模式可分为开环和闭环，其中闭环MIMO在提高系统吞吐量方面有明显优势。闭环MIMO的实现方式有两类：一是基于码本选择的波束成形BF(预编码)，它在有限反馈条件下能获得较好性能；另一是基于信道状态信息(CSI)反馈的波束成形，如对信道矩阵进行特征值分解(SVD)的BF，它在反馈不受限时能获得好的性能。但在多用户MIMO环境中，在系统性能相同时，码本选择的波束成形要求更多的反馈开销，故本发明以CSI直接反馈的闭环MIMO为研究目标。在TDD方式下，发送端可利用信道互易性获得信道信息，然后收发端进行联合BF处理。下面先介绍SVD BF的原理。

设发送信号s经预编码器P后的信号为x＝Ps，则接收信号为y＝HPs+n，其中H为N×N维信道矩阵，n为方差σ²的噪声。对信道矩阵SVD分解得到多个并行独立的子信道，每个子信道增益等于其特征值Λ＝diag{λ₁…λ_K}。从信息论知最优预编码为F＝VΦ，其中Φ＝diag{φ₁…φ_K}，(z)⁺＝max{0，z}，对接收信号滤波得每个空间子信道信噪比为

SVD BF方式中，由于各子信道增益差异较大，为获得最优系统容量，需采用自适应调制编码技术，即对每个子信道数据流进行调制编码等级(MCS)的选择。一般自适应SVD BF原理如图1，发送数据经预编码(发送BF)后发送至信道，接收端先计算出每天线数据流的信噪比SNR，根据SNR选定每流的调制编码方式及对应的信道质量指示信息(CQI)，然后利用反馈链路把CQI反馈到发送端，发送端依据CQI为每流分配编码调制方式。从图中可以看到，SVD BF的需要的反馈、控制信息与子信道数据流数成正比。当空域数据流数和用户数较多时，为每用户数据流实时分配MCS也难以实现。因此，需要设计新的BF及反馈技术以保证MIMO系统性能，同时能克服SVD BF反馈开销大的缺陷。

参考文献

[1]J.K.Zhang，A.and KM Wong，“Equal-diagonal QR decomposition and its application to precoder design for successive-cancellation detection”，IEEE Trans.Inf.Theory，vol.51，no.1，pp.154-172，Jan.，2005

[2]Y.Jiang，J.Li and Hager，W.W，“Joint transceiver design for MIMO communications using geometric mean

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[3]Adaptive multi-levels dictionaries and singular value decomposition techniques for autonomic problem determination，USPTO 20090222396

[4]Novel partial channel precoding and successive interference cancellation for multi-input multi-output orthogonal frequency division modulation(mimo-ofdm)systems，USPTO 20090225889

发明内容

本发明的目的在于克服现有SVD BF反馈开销多的缺陷，提供一种用于单/多用户MIMO系统的信号反馈装置及方法，以便既保证获得好的系统性能，又具有实现复杂度低的优点。