[发明专利]一种对抗收发机天线校准误差的多点部分协作鲁棒预编码方法

摘要

本发明涉及一种对抗收发机天线校准误差的多点部分协作鲁棒预编码方法，属于无线通信技术领域，包括(1)根据协作基站估计的上行全局等效信道h_u，U和天线校准误差的统计特征计算下行全局等效信道h_u，D的协方差矩阵R_u；(2)构造分块对角矩阵D_u，用于表征第u个被服务用户的数据信息只被部分协作基站共享；(3)计算矩阵的最大特征值λ_u及其对应的特征向量f_u；(4)构造N_u×N_u维矩阵∑；(5)计算N_u个被服务用户的准预编码向量的发射功率等步骤。本发明采用鲁棒预编码的方式来对抗实际系统中的天线校准误差，能够很大程度上恢复由天线校准误差所带来的系统性能损失，且本发明所提出的鲁棒预编码通过降低对参考天线精度的要求有效地减少系统的成本。

主权项

1.一种对抗收发机天线校准误差的多点部分协作鲁棒预编码方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)根据协作基站估计的上行全局等效信道h_u，U和天线校准误差的统计特征计算下行全局等效信道h_u，D的协方差矩阵R_u，其中E{·}表示数学期望运算，u表示被服务用户，取值为u＝1，…，N_u，具体为：一个包含N_c个协作基站和N_u个被服务用户的协作多点传输系统，每个基站有N_t根天线，每个用户有一根天线，则第b个协作基站的第j根天线与第u个被服务用户天线之间的下行等效信道b_ubj，D与上行等效信道h_ubj，U之间的关系为h_ubj，D＝g_ubj·h_ubj，U，其中g_ubj为第b个协作基站的第j根天线和第u个被服务用户天线的射频链路的校准误差，gu=[gu11,...,gu1Nt,gu21...,gu2Nt,gu31...,gu3Nt,...,guNc1,...,guNcNt]T]]>为由校准误差g_ubj组成的随机向量，其维数为N_cN_t×1，u的取值为u＝1，2，…，N_u，b的取值是b＝1，2，…，N_c，j的取值是为j＝1，2，…，N_t；随机变量g_u的协方差矩阵为天线校准误差的统计特征根据N_u个被服务用户通过上行链路发送的训练序列，协作基站估计出N_u个被服务用户的上行全局等效信道，分别为则上行全局等效信道h_u，U为表示第u个被服务用户到N_c个协作基站的所有天线的上行等效信道，其维数为N_cN_t×1；根据h_ubj，D＝g_ubj·h_ubj，U，N_c个协作基站到第u个被服务用户的下行全局等效信道h_u，D表示为：hu,D=[hu11,D,...,hu1Nt,D,...,huNc1,D,...,huNcNt,D]T=Hu,Ugu;]]>其中H_u，U是由上行全局等效信道构成的对角矩阵，计算第u个被服务用户的下行全局等效信道的协方差矩阵为u＝1，…，N_u；(2)构造分块对角矩阵D_u，用于表征第u个被服务用户的数据信息只被部分协作基站共享，u＝1，…，N_u；D_u由N_c×|D_u|个块矩阵构成，D_u表示已知第u个被服务用户的数据信息的基站的序号集合，|D_u|为集合D_u中元素的个数，每个块矩阵N_c×|D_u|的维数是N_t×N_t；设为集合D_u的第k个元素，B＝{1，…，N_c}表示N_c个协作基站的序号集合，则分块对角矩阵D_u的第个块矩阵为单位阵I，k＝1，…，|D_u|，其余块矩阵为全零矩阵0；(3)计算矩阵αu(DuH(Σj≠uαjRj+σu2Σj=1NuαjNcI)Du)+DuHRuDu]]>的最大特征值λ_u及其对应的特征向量f_u，u＝1，…，N_u，其中P是每个协作基站的最大发射功率，α_j和α_u是由协作多点传输系统配置的第j个和u个被服务用户的数据率加权值，R_j和R_u是第j个和第u个被服务用户的下行全局等效信道的协方差矩阵，为第u个被服务用户的接收机噪声方差，(X)⁺表示矩阵X的伪逆；所得到的特征向量f_u为第u个被服务用户的准预编码向量的方向，其维数为N_cN_t×1；(4)基于λ_u和f_u，u＝1，…，N_u，构造N_u×N_u维矩阵∑，矩阵∑的第u行第j列元素[∑]_uj为：[Σ]uj=fuHDuHRuDufu,j=u-λufjHDjHRuDjfj,j≠u;]]>f_j和f_u是第j个和第u个被服务用户的准预编码向量的方向，D_j和D_u是用于表征部分共享第j个和第u个被服务用户的数据的分块对角矩阵；(5)计算N_u个被服务用户的准预编码向量的发射功率为：为第u个被服务用户的接收机噪声方差，λ_u为针对第u个被服务用户的最大特征值，u＝1，…，N_u；∑^-1为矩阵∑的逆矩阵；(6)计算第u个被服务用户的准预编码向量为u＝1，…，N_u，q_u是得到的准预编码向量的发射功率的第u个元素，u＝1，…，N_u；(7)计算满足单基站功率约束的预编码矩阵W^opt为：其中为所有N_u个被服务用户的准预编码向量构成的预编码矩阵，其维数为N_cN_t×N_u，为矩阵W的子块矩阵，每一个子块矩阵的维数为N_t×N_u，且满足表示的最大值，W^opt即为最终得到的多点部分协作鲁棒预编码，其维数为N_cN_t×N_u，协作多点传输系统发送给N_u个用户的数据信息为其维数为N_u×1，其中x_u为协作多点传输系统发送给第u个用户的数据信息，u＝1，…，N_u，协作多点传输系统采用W^opt将x映射到N_c个协作基站的N_cN_t天线上进行发射，则发射信号为W^optx。