發射端信道空間相關性消除方法
2023-06-01 13:20:06
專利名稱：發射端信道空間相關性消除方法
技術領域：
本發明涉及無線通信系統下行ΜΙΜ0(多輸入多輸出)傳輸中發射端信道空間相關 性消除方法。
背景技術：
在基於MIM0-0FDM的無線通信系統中，按照預編碼矩陣獲得的位置，線性預編碼 操作可劃分為非碼本的預編碼操作和基於碼本的預編碼操作，本發明主要涉及基於碼本的 預編碼操作。接收端從碼本中選出預編碼矩陣後，將該預編碼矩陣在碼本中的序號反饋給發射 端，發射端接收碼本序號(即預編碼矩陣指示(PMI))獲得預編碼矩陣，從而進行基於碼本 的預編碼操作。已有的研究表明，對於瑞利信道，接收端採用基於GLP(格拉斯曼空間分割線)的 碼本(後文稱GLP碼本)時，能從中選出性能好的預編碼矩陣，發射端根據該預編碼矩陣進 行預編碼操作可靠性好。然而這種方式只能適用於發射端信道無空間相關性的情況，當發 射端信道有空間相關性時，發射端在接收端採用GLP碼本的情況實現預編碼可靠性差。因此，有必要提供一種發射端信道空間相關性消除方法。
發明內容
本發明的主要目的在於提供一種發射端信道空間相關性消除方法，能消除發射端 信道空間相關性，以提高發射端在發射端信道空間具有相關性且接收端採用GLP碼本情況 下提高預編碼的可靠性。為了實現上述目的，本發明提供一種發射端信道空間相關性消除方法，包括如下 步驟(1)接收端根據信道狀況信息，從接收端碼本庫中選擇信乾燥比指標最大的GLP 碼本，作為分層結構碼本；(2)接收端將分層結構碼本在接收端碼本庫中的序號反饋給發射端；(3)發射端根據該碼本序號從發射端碼本庫中選出GLP碼本；(4)對發射端預備發射的信號，發射端計算該發射信號的協方差矩陣，將計算出的 發射信號的協方差矩陣的共軛轉置的開方和選出的GLP碼本的乘積進行標準化，構造新的 碼本。經過驗證，本發明消除發射端信道空間相關性的碼本構造方法構造的碼本能消除 發射端信道空間相關性(詳細過程見具體實施方式
)，此時發射端可以採用構造的碼本對 發射的信號進行預編碼，而無需受到發射端信道是否具有空間相關性的限制。在本發明的一個實施例中，所述步驟(2)具體為(21)接收端從分層結構碼本的首層中選擇信乾燥比指標最大的碼本序號，並把該 序號反饋給發射端；
(33)當前層的信道基本沒有變化時，接收端從與選擇的碼本序號對應的上一層中 選擇信乾燥比指標最大的碼本序號，並將該碼本序號反饋給發射端，直至到達末層；(23)末層的信道慢變化時，接收端水平移動末層的碼本序列。由上可知，本方法接收端反饋碼本序號給發射端時，針對分層結構碼本反饋開銷 太大的問題，引入了增量反饋機制，減小了反饋開銷。在本發明的又一實施例中，所述步驟03)具體為當末層的信道向正方向慢變化時，接收端將末層的碼本右移一個序列；當末層的信道向負方向慢變化時，接收端將末層的碼本左移一個序列。在本發明的又一實施例中，所述步驟還包括末層的信道基本沒有變化時， 接收端不移動末層的碼本序列。在本發明的再一實施例中，所述步驟還包括末層的信道快變化時，接收端 進行首層碼本的選擇。在本發明的又一實施例中，所述步驟(3 還包括當前層的信道慢變化時，接收 端水平移動當前層的碼本序列；當前層的信道快變化時，接收端進行首層碼本的選擇。通過以下的描述並結合附圖，本發明將變得更加清晰，這些附圖用於解釋本發明 的實施。
圖1為本發明發射端信道空間相關性消除方法的流程圖。圖2為圖1所示發射端信道空間相關性消除方法中接收端反饋碼本序號給發射端 的反饋方法流程圖。圖3為圖2所示反饋方法的示意圖。
具體實施例方式現在參考附圖描述本發明的實施例，附圖中類似的元件標號代表類似的元件。參考圖1，本發明發射端信道空間相關性消除方法，包括如下步驟步驟Si，接收端根據信道狀況信息，從接收端碼本庫中選擇信乾燥比指標最大的 GLP碼本，作為分層結構碼本；步驟S2，接收端將選出的分層結構碼本在接收端碼本庫中的的序號反饋給發射 端；步驟S3，發射端接收反饋的碼本序號後，將根據該碼本序號從發射端碼本庫中選 出 GLP 碼本 Aaseline;步驟S4，對發射端預備發射的信號，發射端計算發射信號的協方差矩陣艮，將發射 信號的協方差矩陣艮的共軛轉置的開方和GLP碼本的乘積進行標準化，得到新的碼 本w，即廣2 * Wbaseline),其中Normalize為矩陣標準化函數。下面驗證上述發射端信道空間相關性消除方法能消除發射端信道空間相關性。當發送端根據新碼本w對發送信號s進行預編碼後，將預編碼後的信號發送至接 收端，接收端接收的信號可以表示為y = F(Hws + n) =F(R1J2HwR)nWS + ^ = Fi^2HΧ'2ΝοηηαΙ ζβ( ξ『2 χ WbaseliJs + η)
= F(Rl'2HX'2Rf'2wbaseUms + η)=FiR1J2HwWbasdmeS^n)上式中，y為接收端接收的信號，F可以看成是一個接收端的波束成型向量，是 一個矩陣(如果接收端為單天線，則F = 1)，s表示信號，η表示噪聲。H為信道矩陣， 孖=代/2/^對/2,艮為接收端(UE)的接收信號向量組成的協方差矩陣，艮為發送端(基站) 的發送信號向量組成的協方差矩陣(協方差矩陣艮、艮反映信道之間的相關性)，</2為發 送的協方差矩陣艮的共軛轉置，信道矩陣H、瑞利信道矩陣Hw、接收的協方差矩陣艮、發送的 協方差矩陣艮都是Hermitian矩陣，是標準化矩陣，所以矩陣標準化函數Normalize可以 約去。Hermitage矩陣Rt與其共軛轉置矩陣乘積為1，即對/2矽/2=1。上式表明發射端發出的信號s經過新碼本w和信道矩陣H相乘後，加上噪聲n， 然後進行波束成型(即乘以F)，發送到接收端。可以看出，接收端接收到的信號y只與接收 的協方差矩陣艮有關，表明新碼本w消除了發射端空間相關性(步驟S4新碼本w的構造過 程實際上是發射端空間相關性消除的過程)。因此，在發射端信道有空間相關性時，本方法 能消除發射端信道的空間相關性，這樣，在接收端採用GLP碼本時，發射端根據新碼本w對 發送信號進行預編碼的可靠性高。需要說明的是，發送端根據接收端反饋的碼本序號選擇碼本(步驟S3)並構造碼 本(步驟S4)，進行預編碼，可以最大限度利用信道傳輸信息。需要注意的是，步驟S4中碼本必須構造均勻，以滿足慢變信道的要求，實現增量 反饋。基於GLP的碼本滿足碼本均勻的要求.其中，所述步驟S2是針對發射端空間相關信道的碼本反饋過程。下面具體說明該 反饋過程。如圖3，假設分層結構碼本包括3層，分別為第一層Li、第二層L2、第三層L3，每 層包含的碼本具有對應的序列號，參考圖3並結合圖2，所述方法包括如下步驟步驟S31，接收端從分層結構碼本的第一層Ll中選擇信乾燥比指標最大的碼本序 號1，並把該序號1反饋給發射端；步驟S32，在下一時隙，當第一層Ll的信道基本沒有變化(反饋比特信息為00) 時，接收端從第一層Ll中選擇的碼本序號1對應的第二層L2中選擇與信乾燥比指標最大 的碼本序號11 (增加碼本精度，即增加層數，向下移動)，並將該碼本序號11反饋給發射 端；步驟S33，在下一時隙，當第二層L2的信道基本沒有變化(反饋比特信息為00) 時，接收端從第二層L2中選擇的碼本序號11對應的第三層L3中選擇與信乾燥比指標最大 的碼本序號111，並將該碼本序號反饋給發射端；步驟S34，在下一時隙，當第三層L3的信道基本沒有變化(反饋比特信息為00) 時，第三層中的碼本111不移動；當第三層L3的信道向正方向慢變化(反饋比特信息為 01)，第三層中的碼本111右移一個序列，到達碼本112 ；當第三層L3的信道向負方向慢變 化(反饋比特信息為11)時，第三層中的碼本111左移一個序列；當第三層L 3的信道快變 化(反饋比特信息為10)時，轉步驟S31 (接收端進行初始化，進行層1碼本的選擇)。由上可知，在下一時隙，如果末層的信道基本沒有變化，碼本不移動；如果信道變 化緩慢，接收端進行增量反饋(即水平移動)；如果信道快速變化，接收端進行初始化。末 層碼本在信道基本沒有變化時不移動主要是考慮其碼本精度已經足夠高，如果再增加碼本精度，會帶來更大的反饋開銷。但是，在下一時隙，如果其他層(如首層、中間層)信道基本 沒有變化，接收端增加碼本精度(增加層數，向下移動)，當其它層的信道慢變化或快變化， 對應進行增量反饋或者初始化。本方法根據接收端信道變換緩慢的特性，在分層結構碼本的基礎進行增量反饋， 即碼本左移或右移一個序列，相比於背景技術中採用分層結構碼本，反饋的開銷大大減少。本專利考慮到反饋開銷，在第三層中，當信道變化比較緩慢時，碼本不移動以減少 反饋開銷，當不考慮反饋開銷時，在第三層信道基本沒有變化即反饋信息比特為00的情況 下，可以增加碼本的量化精度，進行4層5層以及更高層的增量反饋。需要注意的是，步驟S31、S32、S33中，發射端接收到碼本序號後，從發射端碼本庫 中選擇碼本並構造碼本。以上結合最佳實施例對本發明進行了描述，但本發明並不局限於以上揭示的實施 例，而應當涵蓋各種根據本發明的本質進行的修改、等效組合。
權利要求
1.一種發射端信道空間相關性消除方法，包括如下步驟(1)接收端根據信道狀況信息，從接收端碼本庫中選擇信乾燥比指標最大的GLP碼本， 作為分層結構碼本；(2)接收端將分層結構碼本在接收端碼本庫中的序號反饋給發射端；(3)發射端根據該碼本序號從發射端碼本庫中選出GLP碼本；(4)對發射端預備發射的信號，發射端計算該發射信號的協方差矩陣，將計算出的發 射信號的協方差矩陣的共軛轉置的開方和選出的GLP碼本的乘積進行標準化，構造新的碼 本。
2.如權利要求1所述的發射端信道空間相關性消除方法，其特徵在於，所述步驟(2)具 體為(21)接收端從分層結構碼本的首層中選擇信乾燥比指標最大的碼本序號，並把該序號 反饋給發射端；(33)當前層的信道基本沒有變化時，接收端從與選擇的碼本序號對應的上一層中選擇 信乾燥比指標最大的碼本序號，並將該碼本序號反饋給發射端，直至到達末層；(23)末層的信道慢變化時，接收端水平移動末層的碼本序列。
3.如權利要求2所述的發射端信道空間相關性消除方法，其特徵在於，所述步驟03) 具體為當末層的信道向正方向慢變化時，接收端將末層的碼本右移一個序列；當末層的信道向負方向慢變化時，接收端將末層的碼本左移一個序列。
4.如權利要求2所述的發射端信道空間相關性消除方法，其特徵在於，所述步驟03) 還包括末層的信道基本沒有變化時，接收端不移動末層的碼本序列。
5.如權利要求2所述的發射端信道空間相關性消除方法，其特徵在於，所述步驟03) 還包括末層的信道快變化時，接收端進行首層碼本的選擇。
6.如權利要求2所述的發射端信道空間相關性消除方法，其特徵在於，所述步驟(33) 還包括當前層的信道慢變化時，接收端水平移動當前層的碼本序列；當前層的信道快變化時，接收端進行首層碼本的選擇。
全文摘要
本發明公開了一種發射端信道空間相關性消除方法，包括如下步驟接收端根據信道狀況信息，從接收端碼本庫中選擇信乾燥比指標最大的GLP碼本，作為分層結構碼本；接收端將分層結構碼本在接收端碼本庫中的序號反饋給發射端；發射端根據該碼本序號從發射端碼本庫中選出GLP碼本；對發射端預備發射的信號，發射端計算該發射信號的協方差矩陣，將發射信號的協方差矩陣的共軛轉置的開方和GLP碼本的乘積進行標準化，構造新的碼本。本方法構造的碼本能消除發射端信道空間相關性，使得發射端進行預編碼無需受到發射端信道是否具有空間相關性的限制。另外，本方法接收端再將碼本序號反饋給發射端的過程中，引入了增量反饋機制，減小了反饋開銷。
文檔編號H04L1/16GK102075304SQ20101059926
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月22日 優先權日2010年12月22日
發明者劉建, 熊忠元, 王德勝 申請人:華中科技大學