[发明专利]基于LS-SVM的时变TDD-MIMO信道互易性补偿方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及时分双工-多输入多输出(TDD-MIMO)通信系统的信道互易性补偿方法。本发明针对TDD-MIMO系统中由信道时变引起的信道互易性损失提出一种基于最小二乘-支持向量机(LS-SVM)预测的补偿方法，从而提高系统容量，可应用于存在信道时变的TDD-MIMO移动通信中。

背景技术

为了能够利用有限的频谱资源，实现高速率的数据传输并保证一定的服务质量，MIMO技术作为一种有效的手段被广泛应用，成为宽带移动通信系统中所采用的关键技术之一。在TDD-MIMO系统中，若发端准确地知道发射信道状态信息(CSI)，则发端就可以利用CSI对系统进行优化，提供更高的链路容量，改善链路性能，并且上、下行链路使用同一频点，上、下行链路信道特征一致，具有信道互易性。但是，现实情况中，由于收发机本身因素和外部环境对通信链路影响等外部因素，会导致信道互易性无法保持。比如因为上下行链路引入的干扰功率或干扰类型不同、器件的非理想特性引起的不对称，信道时变而引起的多普勒扩展都会导致信道互易性的丧失，从而无法发挥TDD特有的优势。为了能够重新获得信道互易性，需要针对不同的影响采取相应的补偿，弥补互易性的损失，从而实现系统容量的最大化。

展讯通信(上海)有限公司申请的专利《一种MIMO系统中射频通道参数估计方法和装置》申请专利号CN200810038910.3，公开号CN101604991)，提出了一种MIMO系统中射频通道参数估计方法和参数估计装置，使得同一站点接收矩阵和发送矩阵满足转置对应关系，即信道的互易性成立。该方法包括基站控制终端发射上行信号，基站通过上行信号估计上行信道参数，基站控制终端测量下行信道参数，终端通过下行信号估计下行信道参数，终端将估计的下行信道参数上报给基站，简化MIMO通信系统中的信道估计信息的反馈，减少系统中控制信号的比例，提高系统容量。

艾利森电话股份有限公司的专利《实现双向通信信道互易性的校准方法》(申请专利号CN200480039474.1，公开号为CN1910879)，提出了一种发射机-接收机链非理想情况下对发射接收链中的误差和差异进行补偿的方法，包括一种校准无线通信网络中节点的发射部分的方法，其中该通信网络至少包括可以被配置为彼此之间进行无线电通信的第一无线电节点和一个第二无线电节点。该校准方法是基于无线电信道特性的至少一个表示，其中该至少一个表示已经从一个无线电节点交换到其它的无线电节点。使得信道的互易性可以被应用，保证有价值的信道资源不会浪费在不必要的信号传输上，提高容量增益。

上述两件专利所采用的方法只适应于信道特征不发生变化的情形，即信道时不变。当信道时变时，由于上行链路的信道和下行链路的数据传输间存在时延，发端所掌握的CSI已经过时，因此当前时刻估计出的上行链路CSI与下一时刻的下行链路CSI不满足互易性关系。若基站此时仍用过时的上行链路CSI进行发端预处理，非但不能提高系统容量，还会导致收端数据产生大的误差。这种情况下，必须考虑时变TDD-MIMO系统的信道互易性损失进行补偿，否则TDD的互易性不但不能有效应用，还会严重影响系统性能。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提出一种基于最小二乘-支持向量机(LS-SVM)信道预测的时变TDD-MIMO通信信道补偿方法，使得时变TDD-MIMO系统的上、下行链路的信道互易性得以保持，基站(BS)仍旧可以依据上行估计得到的上行链路信道状态信息(UL-CSI)进一步预测所需观测的下行链路子帧的(DL-CSI)而避免使用专门的反馈链路，降低系统开销，提高系统容量，使TDD系统的固有优势得以保持。

实现本发明目的的技术思路是，基站估计出当前上行链路子帧的信道状态信息，组成训练序列，利用LS-SVM线性方程组求解，求得LS-SVM预测模型及相应参数，从而带入LS-SVM预测模型得到相邻下行链路子帧的信道状态信息，进一步通过递推求得所需观测的下行链路子帧的信道状态信息，并根据此预测结果进行发端预处理，从而补偿时变TDD-MIMO导致的信道互易性损失，其具体实现步骤如下：

(1)信道估计：移动台发射数据帧到基站，基站利用接收到的当前数据帧进行信道估计，得到每对收发天线间的当前数据帧时刻对应的上行链路各条路径的信道状态信息；

(2)存储信道状态信息：基站将多个数据帧时刻估计得到的上行信道状态信息按数据帧时刻到来的先后顺序存储，得到每对天线多个上行链路子帧时刻对应的上行链路的各条路径的信道状态信息；