[发明专利]一种用于MIMO的低比特反馈用户功率分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及多输入多输出(MIMO)通信领域，具体涉及一种用于MIMO的低比特反馈用户功率分配方法。

背景技术

在MIMO通信系统中，它在收发两端配置多天线单元，通过时间-空间联合处理技术，将无线传播中通常被认为是有害的多径传播，转变为对用户有益的多路延迟扩展，从而提高了传送速率。

但是MIMO系统中对于理论上能够达到容量最优的污纸编码(DPC)传输方案，由于它的编译码复杂度太高及对信道信息精度的要求太严，其可实用性非常低。后续的研究人员对于复杂度较低的次优传输方案也进行了研究，而迫零波束形成技术(ZFBF)，根据研究，如A.Goldsmith et al.“On the optimality of multiantennabroadcast scheduling using zero-forcing beamforming”，IEEEJournal on Selected Area of Comm.，Vol.24，No.3，March 2006所述，能够在用户数较多的情况下以较低的处理复杂度逼近MIMO系统中吞吐率的上限。然而这种方法需要所有用户在每个时隙反馈所有天线子信道信息，以进行合理的用户选择和功率分配。这样会给用户带来很大的反馈开销，并且由于用户数很多，基站选择用户集合的复杂度很高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于MIMO的低比特反馈用户功率分配方法，该方法减少了用户需要反馈的比特数，缩短了基站选择传输用户集合的时间，改善了传输性能，提高了数据传输吞吐量。

一种用于MIMO的低比特反馈用户功率分配方法，具体为：

(1)各用户确定自身的天线编号集合：

(1.1)自定义n个不同的天线编号，编号应体现天线功率分配的优先级别，n为该用户的天线数；

(1.2)将n个天线编号做排列组合，得到天线编号集合A_user＝{a_i，i＝1，2...，2·n！}，第i个排列a_i的第j个元素为第j根天线的编号；

(2)基站存储所有用户的天线编号集合；

(3)基站给所有用户的所有天线发送测试信号；

(4)各用户接收测试信号，并按如下方式操作：

(4.1)对各天线按照收到信号的信噪比越大，该天线功率分配的优先级越高的准则赋予步骤(1.1)定义的编号；

(4.2)查询步骤(4.1)得到的编号结果在该用户的天线编号集合中的序号z；

(4.3)向基站反馈序号z、最大信噪比S_{u_max}和最小信噪比S_{u_min}；

(5)基站对各用户的反馈按照如下方式处理：

(5.1)计算信噪比中值S_{u_aver}＝(S_{u_max}+S_{u_min})/2；

(5.2)若信噪比中值S_{u_aver}大于门限值S_thresh，则为该用户分配功率P_u，进入步骤(5.3)，否则，不分配该用户功率，结束；

(5.3)基站在该用户的天线编号集合中查找天线编号排列a_z，将功率P_u按照天线编号的优先级越高，对该天线分配的功率越高的准则分配给各天线。

本发明与现有技术相比较的优点在于：在D.A.Gore et al.“Transmitselection in spatial multiplexing systems”，IEEE Comm.Letters，Vol.6，No.11，Nov.2002中，分析得到所有子信道的信噪比是服从卡方分布(Chisquared distributed)的随机变量，而信道的信噪比是影响信道信息的关键因素。这就为合理设计反馈方案，简化调度处理方法提供了理论基础。本发明通过在用户端对所有子信道SNR进行排序，确定了用户各子信道的信道状态信息(CSI)的范围；最终用户端只反馈所有子信道SNR的最大值、最小值和天线排列序号，极大的减少了用户端需要反馈的信息量，降低了反馈开销；而基站端只需要计算每个用户反馈的所有子信道SNR的中值就可以得到用户信道状态的基本信息，从而减少了基站端选择传输用户的复杂度，合理的进行功率分配；同时，根据用户的天线排列序号进行二次分配，可以在保证用户基本性能的基础上进一步提高用户的整体性能，同时也保证了子信道功率分配的灵活性。

附图说明

图1为本发明方法流程图；