[发明专利]多天线传输系统中利用信道统计信息的自适应传输方法

摘要

多天线传输系统中利用信道统计信息的自适应传输方法能够很大地提高通信系统的频谱利用率和功率效率。该传输方法按以下步骤进行：利用信道估计的结果计算信道的统计信息，即特征模式上的信道耦合矩阵/发送相关阵的特征模式以及信噪比，统计信息可以在接收端或发送端获取，在发送端根据接收端反馈或隐反馈的信道统计信息，进行功率分配以及预编码传输。本发明提供一种利用信道统计信息的多天线系统自适应传输方案，能够根据信道的统计特性调整发送参数，获得的互信息量逼近信道容量。

主权项

1. 一种多天线传输系统中利用信道统计信息的自适应传输方法，其特征在于按如下步骤进行：1)发送端信道统计信息的获取：将发射天线数为N_t，接收天线数为N_r的信道矩阵H建模为其中U_t和U_r分别为N_t×N_t和N_r×N_r的固定的酉矩阵，D为N_r×N_t的固定的实“对角阵”，M为N_r×N_t的固定的实矩阵，H_iid是一个由均值为零，方差为1的独立同分布的复高斯变量组成的N_r×N_t的随机矩阵，□代表Hadama乘积，上标代表共轭转置；当采用反馈模式时，接收端利用信道参数的估计值，用和计算发送相关阵和接收相关阵，其中E{·}表示求期望；接下来分别对发送相关阵和接收相关阵进行特征分解：然后计算特征模式上的信道耦合矩阵：其中上标(·)^*表示矩阵的共轭运算；计算信噪比γ＝P/σ²，其中P为总的发送功率；最后，接收端将发送相关阵R_t，信道耦合矩阵Ω和信噪比γ反馈给发送端；当采用隐反馈模式时，接收端将信噪比γ反馈回发送端，发送端利用发送端接收链路H的信道估计结果以及信道的互易性H＝H^T，采用与反馈模式相同的方法计算出发送相关阵R_t和信道耦合矩阵Ω；2)发送端对信道统计信息中的发送相关阵进行特征分解：得到发送方向预编码矩阵U_Q＝U_T；3)在发送端根据信道统计信息采用迭代注水算法计算功率分配矩阵Λ=PNtdiag(λ),]]>其中λ＝[λ₁，λ₂，...，λ_Nt]，diag(λ)表示以向量λ的元素为对角线元素的对角阵，λ₁，λ₂，...，λ_Nt≥0；用λk=[λ1k,λ2k,...,λNtk]]]>表示第k次迭代所得的功率分配的结果，λ_i^k表示将λ^k的第i个元素设为1所得的向量，C_u(λ^k)表示第k次迭代所得的功率分配的结果下信道容量的上届，A_(i)为矩阵A删去其第i列后余下的矩阵；4)利用步骤2)和步骤3)计算出的发送方向预编码矩阵和功率分配矩阵进行功率分配，以及预编码传输。