[发明专利]基于CSI准确性、有效性及稳定性的MU-MIMO网络的数据传输方法

权利要求书

1.一种基于CSI准确性、有效性及稳定性的MU-MIMO网络的数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)AP端向用户依次广播NDPA及空数据包(NDP)，用户通过NDP包前导字符中的VHT-LTF字段计算其与AP端之间的CSI值H，并将该CSI值H封装到数据帧字段，再以数据包的形式反馈给AP端；

2)AP端接收用户反馈回来的数据包，再根据该数据包的前导字符计算即时CSI值当AP端在发送过NDP/Poll请求后收到该数据包时，则转至步骤3)；否则，转至步骤5)；

3)AP端利用所述即时CSI值对该数据包中数据帧字段进行解码，当AP端解码该数据帧字段得到ACK时，则转至5)；当AP端解码该数据帧字段得到用户与AP端之间的CSI值H，则利用基于星座图分布距离的AP端误码率极大似然估计算法对用户与AP端之间的CSI值H进行准确性评估，当用户与AP端之间的CSI值H准确时，则转回步骤2)进行下一个用户反馈回来的数据包的接收；否则，则转至步骤4)；

4)AP端利用基于信噪比变的CSI稳定性量化统计算法，计算即时CSI值的信噪比变化(SNRV)，当SNRV小于等于预设阈值时，则转至步骤5)；否则，转至步骤9)；

5)AP端利用基于PDP相似度、ToF估算及驻波场测速的AP端设备状态监测算法，对即时CSI值进行信道状态影响因素的分析，若当前信道状态受噪声/环境变化影响，则转至步骤7)；否则，则估计当前用户的CSI相干时间，然后转至步骤6)；

6)AP端利用基于相干时长的最大时间片服务算法，根据当前用户的CSI相干时间确定当前用户的最大服务时长，再根据相邻数据包的最强路径能量(PSP)变化确定是否使用即时CSI值当定时器中对应用户的最大服务时长耗尽或PSP变化超过阈值时，则转至步骤8)；否则，则转至步骤2)；

7)AP端利用基于下行链路波束赋形技术的CSI修正算法，重新进行发送功率的分配，然后转至步骤8)；

8)AP端向用户发送NDP，请求更新当前用户与AP端之间的CSI值H，然后转至步骤2)，当转至步骤2)的次数大于等于N次后，仍然不能得到准确的用户与AP端之间的CSI值H时，则转至步骤9)；

9)认定当前信道状态较差，不能进行数据的传输，放弃使用MU-MIMO数据传输模式；

步骤3)中利用基于星座图分布距离的AP端误码率极大似然估计算法对用户与AP端之间的CSI值H进行准确性评估的具体操作为：

用户通过AP端广播的NDP包中前导字符的VHT-LTF帧计算用户与AP端之间信道的CSI值H，并将用户与AP端之间信道的CSI值H封装到数据帧字段中，再以数据包的形式反馈给AP端，AP端在收到反馈数据包后，先通过该数据包中前导字符的VHT-LTF字段计算出即时CSI值再利用即时CSI值对反馈的数据包中的用户与AP端之间信道的CSI值H进行恢复，然后将用户与AP端之间信道的CSI值H及即时CSI值作为数据信号映射到16QAM星座图中，再根据用户与AP端之间信道的CSI值H及即时CSI值在16QAM星座图中映射符号之间的距离，近似估算解码的误码率其中d_M表示不同调制方式下的决策边界值，当解码的误码率满足其中,H_l为用户l的CSI向量,为环境噪音的误差上界，阈值β为预设误码率上限，则认为当前CSI值H是准确的；

步骤4)中AP端利用基于信噪比变的CSI稳定性量化统计算法，计算即时CSI值的信噪比变SNRV的具体操作为：

AP端根据历史记录的SNR与当前数据包所反映的SNR计算即时CSI值的信噪比变SNRV；

步骤5)中AP端利用基于PDP相似度、ToF估算及驻波场测速的AP端设备状态监测算法，对即时CSI值进行信道状态影响因素进行分析的具体操作为：

AP端利用PDP相似度来刻画MU-MIMO网络中的信道多径效应，以区分当前用户所处的静止、转动/小幅度运动和大幅度运动/环境变化/噪声影响的三类状态；通过利用ToF估算描述用户与AP端之间的距离变化，以区分当前用户处于大幅度运动状态，还是受环境变化或噪声影响，同时根据ToF是否稳定增减来确定用户的运动方向；通过利用WiFi信号在运动用户中产生的驻波场效应，近似估算当前用户运动的速度；通过分析用户信道所处状态，AP端确定当前用户的CSI相干时间，并根据当前用户的CSI相干时间制定用户的服务时间；

步骤6)中AP端利用基于相干时长的最大时间片服务算法，根据当前设备的CSI相干时间确定当前用户的最大服务时长的具体操作为：

设每个用户可以获得的最大连续服务时长T_c,l为用户在当前时刻下的信道相干时长，T_max为AP端CSI矩阵列表中最大的信道相干时间，在AP端获得PDP、用户状态及服务时间后，根据AP端的最强路径能量PSP确定是否请求更新当前CSI值，当相邻数据包的PSP变化超过阈值Thr_P或者服务时间耗尽时，AP端则请求更新CSI；否则，继续原有数据传输过程，并进行相应的计算评估；

步骤7)中AP端利用基于下行链路波束赋形技术的CSI修正算法，重新进行发送功率的分配的具体操作过程中，AP端通过CSI准确性评估算法、有效期预测算法及稳定性评估算法选出需要进行CSI修正的用户集Λ，设每个用户的最小发送功率为当AP端的总发送功率大于等于时，则AP端一次性修改用户集Λ中所有用户的CSI，否则，则分批次对该用户集Λ中的用户进行CSI的修正。