[发明专利]用于获取进行波束成形所需的信道状态信息的方法和设备

说明书

技术领域

本发明一般涉及无线通信领域，特别涉及用于获取进行波束成形所需的信道状态信息的方法与设备以及进行波束成形的方法与设备。

背景技术

在多输入单输出(MISO)系统中，波束成形是一种在衰落信道中提供分集增益和阵列增益的有效技术。波束成形一般在发射机侧进行，并且通常需要使用发射机与接收机之间信道的信道状态信息。

目前，在频分双工(FDD)和时分双工(TDD)系统中，由于发射机与接收机二者的协议开销和基带处理所需的时间消耗，造成了发射机侧的信道状态信息总是处于滞后状态。因此，需要在FDD和TDD系统中为发射机提供准确的信道状态信息。

T.Inoue and R.W.Heath，Jr.的论文“Grassmannian predictivecoding for delayed limited feedback MIMO systems，”(参见Proc.47thAllerton Conf.Commun.，Contr.，Comput.Sep.30-Oct.2，2009，pp.783-788)描述了发射机和接收机分别使用当前和过去的信道状态信息以及反馈优化步长来各自预测信道状态信息。然而，这一方法存在以下问题：

1.不适用于在终端移动速度稍高的情况。

2.只能预测一个反馈周期后的信道状态信息，即一步预测。

3.该方法依赖于优化步长的选择，并且接收机要将确定的优化步长反馈至发射机来保证双方优化步长的同步，并且要求在发射机和接收机两方都进行信道状态的预测，由此需要较高的实现复杂度。

4.发射机和接收机分别需要有自己的初始状态，它们各自的初始状态将对算法的收敛性产生一定影响，造成系统的不稳定。

由此可见，需要一种比现有技术的方法应用范围更广泛、准确度更高、稳定性更好且实现复杂度更低的方法来获取进行波束成形所需的信道状态信息以及进行波束成形。

发明内容

针对以上现有技术中存在的问题，本发明提供了一种用于获取进行波束成形所需的信道状态信息的方法和设备以及一种用于进行波束成形的方法和设备。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于获取进行波束成形所需的信道状态信息的方法，包括：根据接收信号估计当前信道状态信息；根据当前信道状态信息和历史信道状态信息，预测希望发射机在下一次波束成形中使用的未来信道状态信息；读取发射机进行本次波束成形所使用的先前信道状态信息；根据未来信道状态信息和先前信道状态信息，确定反馈信息；以及向发射机发送反馈信息。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于进行波束成形的方法，包括：接收来自接收机的反馈信息；读取进行前一次波束成形所使用的先前信道状态信息；基于反馈信息和先前信道状态信息，重构信道状态信息；以及根据重构的信道状态信息进行波束成形。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于获取进行波束成形所需的信道状态信息的接收机，包括：估计设备，用于根据接收信号估计当前信道状态信息；预测设备，用于根据当前信道状态信息和历史信道状态信息，预测希望发射机在下一次波束成形中使用的未来信道状态信息；读取设备，用于读取发射机进行本次波束成形所使用的先前信道状态信息；反馈信息确定设备，用于根据未来信道状态信息和先前信道状态信息，确定反馈信息；以及发送设备，用于向发射机发送反馈信息。

根据本发明的第四方面，提供了一种用于进行波束成形的发射机，包括：接收设备，用于接收来自接收机的反馈信息；读取设备，用于读取发射机进行前一次波束成形所使用的先前信道状态信息；重构设备，用于基于反馈信息和先前信道状态信息，重构信道状态信息；以及波束成形设备，用于根据重构的信道状态信息进行波束成形。

本发明的方法具有以下优点：

1可以适用于终端具有较高移动速度的情况，同时具有较低的开销。

2.不需要在发射机侧进行信道状态预测，而仅需在接收机一侧预测即可，因此相当于对发射机的设计的与接收机的设计去耦合，降低了实现复杂度。

3.根据预测的具体实现方式，可以将预测步长设定为反馈周期的多倍或者几分之一，不必受到一个反馈周期的限制。

4.引入了重新初始化过程，从而在预测的信道状态信息与实际信道相差较大时，可以保障反馈的偏离不再扩大，使得系统具有更高的可靠性。

5.本发明的方法与具体的信道时间相关性无关，应用范围更广。