[发明专利]一种多天线中继系统中的信息估计与反馈方法

权利要求书

1.一种多天线中继系统中的信息估计与反馈方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1）基站有M根天线，中继有N根天线，用户为单天线，共有K个用户，基站至中继的完美信道信息矩阵为H，中继至用户k的完美信道向量为g_k，其中，M≥N=K，1≤k≤K；M、N、K和k均为正整数。

步骤2）中继通过基站发送的N×β₁M个正交导频信号，估计基站至中继的信道，得到基站至中继的估计信道矩阵第k个用户通过中继发送的β₂N个正交导频信号，估计中继至第k个用户的信道，得到中继至第k个用户的估计信道向量其中，β₁表示H所对应的每根天线进行信道估计时所采用的导频符号数目，β₂表示g_k所对应的每根天线进行信道估计时所采用的导频符号数目,继和用户根据信道估计时所采用的导频数目、基站与中继的功率、速率损失阈值，以及基站与中继天线数目，依据式（1）和式（2）测算出中继进行信道量化所需的比特数B₁与用户进行信道量化所需的比特数B₂：

β1=(M-1)[log2(ρ1ρ2α1)-log2(b-1-ρ1ρ2α42)+log2(M-1M)]]]>   式（1）

B2=(N-1)[log2(ρ1ρ2α3)-log2(b-1-ρ1ρ2α42)+log2(N-1N)]]]>   式（2）

其中，P₁表示基站的信号发送功率，P₂表示中继的信号发送功率，速率损失阈值为每个用户的损失速率小于速率损失阈值,α₁依照式（3）测算，α₃依照式（4）测算，α₄依照式（5）测算：

α1=M(N-1)M-1(1-δ12)[1-(M-N+1)δ22]]]>   式（3）

α3=MN(1-δ22)+N(1-δ22)/ρ1]]>   式（4）

α4=Mδ12+M(N-1)δ22+(N-1)δ22/ρ1]]>   式（5）

其中，δ₁²表示信道估计误差矩阵中每个元素的方差，表示信道估计误差向量中每个元素的方差，δ12=11+β1P1,δ22=11+β2P2;]]>

步骤3）中继首先对基站至中继的估计信道矩阵进行奇异值分解，即H~=U~Σ~0V~V~rH,]]>其中，上标H表示矩阵的共轭转置，表示N×N阶酉阵，表示N×N阶对角阵，表示M×M阶酉阵，表示M×N阶矩阵，表示M×(M-N)阶矩阵；然后，中继根据式（1）得到的量化所需比特数B₁,用长度为的码本量化矩阵的每一列，得到每一列量化值在码本中的索引号，中继将每列的索引号通过上行信道反馈给基站，基站根据索引号从码本中得到矩阵每一列的量化值，从而得到基站侧下行发送信号的预编码矩阵V^e=v^e1,v^e2,...,v^ej,...,v^eN,]]>其中，表示中第1列的量化值，表示中第2列的量化值，表示中第j列的量化值，表示中第N列的量化值；

步骤4）第k个用户得到估计信道向量后，用长度为的码本量化向量得到量化值在码本中的索引号，符号||||表示向量的模，用户k将索引号通过上行信道反馈给中继，中继根据索引号从码本中得到向量的量化值当所有用户的量化信道信息均反馈给中继后，得到中继侧转发信号的中继预编码矩阵其中，F^G=f^G,1,f^G,2,...,f^G,N,]]>为矩阵G^H(G^G^H)-1]]>中的第1列的归一化值，为矩阵中的第2列的归一化值，为矩阵中的第N列的归一化值，表示中继根据索引号从码本中得到向量的量化值，表示中继根据索引号从码本中得到向量的量化值，表示中继根据索引号从码本中得到向量的量化值,表示的共轭转置，表示的逆，表示的共轭转置；

步骤5）基站得到步骤3）的预编码矩阵基站的发送信号向量为中继接收信号为其中，x为输入符号向量，n为中继的接收噪声；中继得到预编码矩阵F与基站发送的信号后，转发接收信号，中继发送信号向量为用户k接收中继发送的信号，用户k的接收信号为：ρ1ρ2gkHF^GU~HV^ex+ρ2gkHF^GU~n+Zk,]]>其中，z_k为用户k的接收噪声,表示中继至用户k的完美信道向量g_k的共轭转置。