Mimo中繼系統中基於碼書預編碼的信號發送方法

2023-05-14 07:03:56 1

專利名稱：Mimo中繼系統中基於碼書預編碼的信號發送方法
技術領域：
本發明涉及一種在MIMO中繼系統中基於碼書預編碼的信號傳輸方法，尤其涉及 一種適用於MIMO中繼系統的、將功率分配和預編碼矩陣結合的碼書構建和分布式碼字選 擇方法。
背景技術：
隨著無線通信的發展，高數據速率及高服務質量已成為通信系統設計的基本目 標，因此有限的無線頻譜資源迫使下一代無線通信技術必須極大地提高頻譜利用率。MIMO 技術因在發送端和接收端引入多根天線，能夠在不增加系統帶寬和功率的情況下極大地提 高信道容量和頻譜效率而被廣泛研究。然而，由於受移動終端質量、體積和功耗要求的約 束，現有的多天線都配置在基站上，而移動終端只放置一根天線，因此其所獲得的系統性能 上的改善與理論仍有很大差距。同時由於受傳輸功率限制的影響，小區邊緣的移動終端不 能獲得基站端的良好服務。為此，無線中繼技術以及相關的協作傳輸理論應運而生。中繼 並不是專指一項特定的技術，而是從鏈路甚至網絡的角度出發，通過在收發兩端之間設立 一個或者多個無線中繼節點達到擴大系統容量，提高網絡服務質量，改善系統性能的目的。 由於無線中繼技術同時解決了系統容量與覆蓋範圍的問題，其已成為下一代無線網絡的熱 點研究技術。對於在發送端基於碼書實施預編碼的MIMO中繼方案，由於在發送端進行預編碼 的前提就是要得到一定形式的發送端信道狀態信息(CSIT)。然而，在隨機衰落環境下，無 線信道的時變性導致獲得信道信息很困難。在接收端可以通過導頻直接獲得準確的信道信 息，而在發送端則需要依賴於反饋的方法，間接地獲得信道信息。如果由接收端將信道信息 完全反饋給發送端，不僅開銷大，而且當發送端無法獲得準確的信道狀態信息時，由於收發 端信道信息的不匹配，導致各子信道間的幹擾大大增加，其性能嚴重惡化。在基於碼書的預編碼技術中，接收端在預設的預編碼碼書中選擇預編碼矩陣或 向量，而後將選定的預編碼矩陣或向量的索引值反饋給發送端。發送端通過由反饋信道 接收到的序號，根據預設的碼書重建預編碼矩陣或向量，從而實施預編碼。其由於反饋量 小、複雜度低，因此具有更高的實用價值。目前MIMO中繼系統中，基於碼書的預編碼方 案都是採用Grassmarmian碼書。然而中繼端因採用放大轉發的方式而引入的噪聲使得 Grassmarmian碼書對於MIMO中繼系統而言不是最優的碼書；當源端和終端之間無直傳路 徑時，若由終端依據最大化容量準則來選取碼字，將在系統容量公式中引入了一次矩陣求 逆的過程，會增大其複雜度；而且傳統的碼字選擇必須由終端將選擇的碼書索引值反饋給 源端和中繼端，這在源端和終端無直傳鏈路的兩跳MIMO中繼系統中會引入較大的反饋延 遲；現有的分布式碼字選擇準則僅考慮兩跳信道最小特徵值，因而選擇出來的碼字不能逼 近最優值；此外，傳統碼書設計準則只考慮對預編碼矩陣進行量化，在MIMO中繼系統中採 用平均功率分配，因而系統性能不能達到最優。

發明內容
(一)要解決的技術問題本發明要解決的技術問題是針對上述MIMO中繼系統中基於碼書的預編碼技術中 碼書構建和碼字選擇方法中存在的不足，提升整體MIMO中繼系統性能，降低系統反饋的反 饋延遲。( 二 )技術方案為解決上述技術問題，本發明的技術方案提供了一種MIMO中繼系統中基於碼書 預編碼的信號發送方法，包括以下步驟一種MIMO中繼系統中基於碼書預編碼的信號發送方法，包括以下步驟Sl 根據最小化平均量化誤差準則分別為第一跳信道和第二跳信道構建碼書
)和
淇中，
均包
含量化的最優預編碼矩陣FT (i = 1,2)和功率分配矩陣φ= (i = 1,2)；
S2 中繼端和終端分別根據第一跳信道和第二跳信道的狀態信息由所述碼書W1和 W2中選擇最優碼字Tivil和Τ2"°ρ 2 ,並將其在相應碼書中的索引值η分別反饋給源端和中繼 端；S3:源端和中繼端根據所述索引值由相應碼書中獲取相應的所述最優碼字Ifop"
和1^_2 ,並根據其內包含的所述最優預編碼矩陣和最優功率分配矩陣進行編碼及信號發 送。其中，所述步驟Sl中，以所述MIMO中繼系統容量C的下限值為優化目標函數構建 平均量化誤差函數；(ThT21)... (If,T/)為使所述平均量化誤差函數最小化的一組矩陣向量。其中，系統量化誤差函數為 則平均量化誤差函數應為 其中，A1SH1Hf中前K個最大特徵值組成的對角陣為由對應於所述前K個最 大特徵值的特徵向量所組成的矩陣；K = Hiinirank(H1)，rank(H2)I ；巧"和CD^為碼字T1"中所 包含的預編碼矩陣和功率分配矩陣；F2"和Φ〗為碼字T2"中所包含的預編碼矩陣和功率分配 矩陣；μ ！為根據源端平均功率限制設置的拉格朗日因子，μ 2為根據中繼端平均功率限制 設置的拉格朗日因子。其中，所述步驟Sl通過矩陣空間k_均值迭代算法實現。進一步地，所述步驟Sl中，將輸入空間(CN劃分為N個胞元，求解第i+Ι次迭代下第 k個胞元中的最優預編碼矩陣
和最優功率分配矩陣<^，Φ$，並輸出碼字為)『 l<A:<iV,基於所述輸出碼字求解第i+1次迭代下的平均量化誤差值Q(i+1)；若 Q(i+1)-Q(i)| < ε，其中，ε為預定閾值，則輸出碼書Wx =T11(z + l)...T,w(/ + l)W2^T\(i + \)..X(i + l)
ο 進一步地，所述步驟S2中，所述中繼端選擇最優碼字的TinM1的過程包括以下子步 驟S21 通過信道估計獲得所述第一跳信道的信道狀態信息H1 ；
S22 將所述信道狀態信息H1變換成HfH1後再進行進行特徵值分解，獲得由前K
個最大特徵值組成的對角陣I1和由與所述前K個最大特徵值相對應的特徵向量所組成的
矩陣乂；其中，K為第一跳信道矩陣H1的秩和第二跳信道矩陣H2的秩中的最小值，即，K = min {rank (H1)，rank (H2)；S23 遍歷所述碼書W1中的所有碼字，選擇滿足下式的碼字為所述最優碼字IfM1 T1"-'1 ㈣々；1)= arg 品^拙…-巾沢㈣)" Αλ, /^Κ ；其中，Pci為系統的總功率；τ是根據系統功率限制預置的協調源端和中繼端功率 分配的因子。進一步地，所述步驟S2中，所述終端選擇最優碼字Τ;—2的過程包括以下子步驟S221 通過信道估計獲得所述第二跳信道的信道狀態信息H2 ；S222 遍歷所述碼書W2中所有碼字，選擇滿足下式的碼字為所述最優碼字Τ;明2 (Γ2",Φ^)=(F2")" HfH2F2「)|(Τ2"€^2))其中，Ptl為系統的總功率，τ是根據系統功率限制預置的用於協調源端和中繼端 功率分配的因子。(三)有益效果本發明的技術方案中提出了一種新的碼書構建方法，以兩跳MIMO中繼信道特性 出發，由具體所使用的最優功率分配矩陣和預編碼矩陣構建相應碼書，使其能極好地提高 系統性能；同時還給出了生成碼書的矩陣空間k_均值迭代算法，此迭代算法具有良好的收 斂性，易於實現，具有很好的實用價值；本發明的技術方案還提出一種新的碼字選擇方法， 允許系統的中繼端和終端分別依據第一跳和第二跳的信道狀態信息選擇適用於兩跳信道 特性的碼字，使反饋延遲得以降低；因此，基於上述碼書構建方法和碼字選擇方法而實施的 信號傳輸方法在基於碼書的發送端實施發送加權、接收端實施接收加權的MIMO中繼技術 中有著廣泛的應用前景。


圖1是兩跳MIMO中繼系統的結構示意圖；圖2是根據本發明的MIMO中繼系統中基於碼書預編碼的信號發送方法的流程 圖；圖3是根據本發明的MIMO中繼系統中基於碼書預編碼的信號發送方法中通過 k_均值迭代算法構建碼書的流程圖；圖4是根據本發明的MIMO中繼系統中基於碼書預編碼的信號發送方法中中繼端 選擇最優碼字IfM1的流程圖；圖5是根據本發明的MIMO中繼系統中基於碼書預編碼的信號發送方法中終端選 擇最優碼字的流程圖；圖6是在圖1所示的MIMO中繼系統中採用本發明的方法進行信號發送的示意圖。
具體實施例方式為了使本發明的原理更加清楚，首先對兩跳MIMO中繼系統進行簡單介紹。如圖1所示為兩跳MIMO中繼系統的一個實施例。該系統源端有M根天線，中繼端 有L根天線，終端有R根接收天線。從源端到中繼段的第一跳信道矩陣為H1 ；從中繼端到終 端的第二跳信道矩陣為Η2。在源端和中繼端，以及中繼端和終端之間各具有一個低速率的 反饋信道用於反饋預編碼信息A，W2和W3分別是源端、中繼端和終端的加權矩陣；^和52 分別為第一跳和第二跳信道均值為零、方差Sct1^PCT22的加性白高斯噪聲向量。設5為要發 送的符號，則其系統模型為y = W3H2W2H1W1S + W3H2W2D1 + W3A2⑴其中歹為處理後符號。令加權矩陣W1和W2滿足W1 = V^F1A = J(I-T)P0F1AW2 = V^F2BUf = V^F2BUf(2)其中，D1為由對應於H1Hf前K (K = HiinIrank(H1), rank (H2M)個最大特徵值的特 徵向量組成的矩陣A和F2為預編碼矩陣；對角陣A上的元素為源端對應數據流上的功率 分配權重因子；對角陣B上的元素為中繼端對應數據流上的功率分配權重因子；源端的功 率限制上限為P1,中繼端功率限制上限為P2 ；P0 = PJP2為系統的總功率。τ為P2與Pci的 比例。則系統的容量為C = Iog2 det(Iχ + (1 - r) ^AjV^^jF^V^Af (、-(。+ τΡ0Β^F2^Hf H2F2B2 )_1))(3)其中，X1SH1Hf前K個最大特徵值組成的對角陣為由對應於!^!!,前K個最 大特徵值的特徵向量組成的矩陣= A2 ；且設加性高斯白噪聲向量的方差of =σ22 =1。下面，將基於上述兩跳MMO中繼系統模型，結合附圖和實施例對本發明提出的ΜΙΜΟ中繼系統的基於碼書預編碼的信號傳輸方法進行詳細解釋說明。
本發明要解決的技術問題之一是提高系統容量，但基於系統容量最大化的功率分 配問題不是凸問題，不能求出全局最優解，所以本實施例採用系統容量的下限值作為優化 的目標函數，即
0057 腿呢艇爐+「—狄作從巧丨…+甩雋片破明))⑷ 其中對角陣O1上的元素表明了源端對應數據流上的功率分配權重因子；Φ2對角 線上的元素為在中繼端對應數據流上歸一化的功率分配權重因子。如圖2所示，本實施例的信號傳輸方法主要包括以下步驟Sl 根據最小化系統平均量化誤差準則構建分別用於第一跳信道H1和第二跳信道 H2 的碼書( T11,T12,…Tf )和爐2= ( T21,T22,...T2^ );分別構造適用於從源端到中繼端的第一跳和從中繼端到終端的第二跳的碼書 W1和W2 ；其中，碼書W1由N個碼字T/，！；2，...T嚴構成，碼書W2由N個碼字勾，節,...T2"構 成；每一碼字均包含預編碼矩陣和功率分配矩陣以提升MMO中繼系統性能，因此需要求解 最優的預編碼矩陣和功率分配矩陣並進行量化。其中，矩陣量化器輸出
表明量化後的預編碼矩陣，
表明量化後的功率 分配矩陣，上標η表明該碼字在碼書裡的索引值。具體實施過程中，根據最小化系統平均量化誤差準則，結合矩陣量化方法實現碼 書的構造。依照距離最近原則，輸入空間^^可劃分為N個胞元C1. . . Cn，則基於上述優化目
標函數(4)，系統量化誤差可定義為 因此，本實施例的碼書構造準則為 即=(T1^T))...(Τ廣,Tf)為使得(6)式中平均量化誤差最小的一組矩陣向量。如圖3所示，本實施例採用矩陣空間k_均值迭代算法獲得上述矩陣向量，假設依 據信道特性隨機生成的訓練矢量(關於兩跳的信道傳輸矩陣)為(H1, H2) (H1, H2)M，其 中，N為碼書裡碼字的個數，M為訓練矢量的個數，需要M的取值遠大於N的取值，即M >> N ；例如當N = 6時，M = 6000。則K-均值迭代算法步驟如下Sll 初始化；設置迭代次數i = 0，平均失真Q(O) = 0，從訓練矢量裡隨 機選擇一組矩陣(H丨(0),H〖(0))...(1^(0)，Hf(O));通過初始碼字函數fl( □)對選出來的矩陣計算N個胞元裡的初始碼字(T/(O)5T21 (O))...(T廣(O)5T2"(O)),即 (T14 (O)5T24 (0)) = /l((Hf (Ο),Η^ (0))) 1 ^ k ^ N,則(Τ: (i)X2 ⑴)表示在第 i 次迭代中第 k
個胞元中的碼字；下腳標分別對應適用於第一跳信道H1和第二跳信道H2的碼字；其中，初 始碼字函數H(D)的計算方法如下S111.對(Hf(O)廣Η (0)和(樹(0)廣H〖(0)分別進行特徵值分解，得到由對應於 (樹(0)廣樹(0)和(H〗(0)廣H〗(0)前K個最大特徵值的特徵向量組成的矩陣巧(0)和巧(0);
則用於第1次迭代中第k個胞元裡的最優預編碼矩陣為F1^ (O) = V1^(O)
(7)F2^ (O) = V2^(O)其中，K為第一跳信道矩陣H1的秩和第二跳信道矩陣H2的秩中的最小值，即K = min {rank (H1)，rank (H2)}。S112.將生成的最優預編碼矩陣F/(0)和F: (0)帶入系統量化誤差公式(5)得到+ M (tr {Φ (0)} -1) + ^2 (tr {Of (0)} -1)(8) 這裡λ (0)和(0)為由(Hf (0))" H丨(0)和(H丨(0))" H丨(0)前K個最大特徵值
組成的對角陣；因為公式⑶是一個凸優化問題，所以可以用已有的凸優化方法如 Interior-point methods進行求解得到初始迭代的最優功率分配矩陣Φ (0)和；S12 根據公式(9)將輸入的訓練矢量(H1, H2) ^ . . (H1, H2)Μ歸類合併進N個胞元， 即將輸入的訓練序列(H1, H2) t歸入第k個胞元Ck中；(H15H2)e 「⑴。"((H1,H2 W⑴,T24 (OZ)((Hl5H2)i5T1)(OHO)/j,k = \,---,N\j^k(9)vr = l,".,M其中，D( ·)可以通過公式(5)計算獲得。S13:通過胞元碼字函數f(·)計算每個胞元Ck的碼字，更新輸出矩陣(T1^ (/ +1), T2^ +1)) = / ((Hp H2) J (Hp H2) e C4) l<k<N(10)其中，胞元碼字函數f( ·)的計算方法如下S131.分別對在同一個胞元裡的所有H1和H2取平均，得到(艮，豆2)；對!^!^和 HiH2*別進行特徵值分解，得到由對應於HfHfPHf HJT K個最大特徵值的特徵向量組 成的矩陣巧和％ ；則用於第i+Ι次迭代中第k個胞元裡的最優預編碼矩陣為 S132.將生成的所述最優預編碼矩陣F:
帶入系統量化誤差公式 (5)得到 公式(12)中，λ『和分別為前K個最大特徵值組成的對角陣； 因為公式(12)是一個凸優化問題，可以用已有的凸優化方法，如Interior-point methods 對其進行求解，得到第k個胞元裡的最優功率分配矩陣Φ "和Φ^ ；S133.構造當次迭代下胞元K的新碼字++ 為 S14 計算當前迭代下平均量化誤差值(平均失真) 公式(14)中，Mk為胞元Ck中的訓練序列(H1, H2)的個數；S15 比較前後兩次迭代下的平均失真
，停 止迭代，輸出碼書 否則，i = i+Ι，返回步驟S12 ；其中，ε為給定的滿足要求的足夠小的數，一般取 ε = 1(Γ7。S2 中繼端和終端分別根據第一跳信道和第二跳信道的狀態信息H1和H2,由所述 碼書W1和W2中選擇最優碼字,並將其索引值η分別反饋給源端和中繼端；具體來說，如圖4所示，對於中繼端，最優碼字的選擇包括以下步驟S21 通過信道估計獲得從源端到中繼端的第一跳的信道狀態信息H1，並將其轉化 為 Hf H1 ；S22:對所述狀態信息HfH1進行特徵值分解，得到由前K個最大特徵值組成的對 角陣和由對應於前K個最大特徵值的特徵向量組成的矩陣，；其中，K為第一跳信道矩陣 H1的秩和第二跳信道矩陣H2的秩中的最小值，即K = min {rank (H1)，rank (H2)}。S23 遍歷碼書W1中所有碼字，選擇滿足公式(15)的碼字為最優碼字Tiv'1 T1V (F;,0)= arg品％(細((1 -τ)Ρ0Φ；(F/f V1A1A1V1^F1")! (τ； e W1)) (15)
其中Pci為系統的總功率；τ是協調源端和中繼端功率分配的因子，具體實施過程 中，依據實際系統的功率限制預先設置。具體來說，如圖5所示，對於終端，最優碼字的選擇包括以下步驟S21』 通過信道估計獲得從中繼端到終端的第二跳的信道狀態信息H2 ；S22』 遍歷碼書W2中所有碼字，選擇滿足公式(16)的碼字為最優碼字I^pi2 (F2", ) = arg max(det (τΡ0Φ^ (F2")" HfH2F2「) | (T2" efV2)j (16)其中Pci為系統的總功率；τ是協調源端和中繼端功率分配的因子，具體實施過程 中依據實際系統的功率限制預先設置。中繼端和終端分別將其所選擇的最優碼字IfM1和T2wM2在碼書W1和W2中的索引 值通過前述反饋信道反饋給源端和中繼端。S3:源端和中繼端根據反饋得到的索引值獲取相應的最優碼字，並根據其內包含 的所述預編碼矩陣和功率分配矩陣編碼及發送信號。具體來說，如圖6所示，整個系統的工作過程如下源端通過中繼端反饋的索引值 按照查表方式從碼書W1中獲得最優碼字if—1後，再結合源端的功率限制按照公式(17)和 公式(18)計算得到源端加權矩陣W1以及中繼端功率歸一化矩陣Ψ W1 == J(It)P0FviA(17)Ψ = (1 - r) P0A1Y1ffFivnO1 (f"^1 V1A1 + σ\\(18)其中A = Cliagla1, a2. · · aK}為由碼字Φ "1 = Jhg^1，病2…錡尺}的對角元素開方 組成的對角陣，即^^㈣馮…&；^泊明丨『，叾...『} 為第一跳信道加性白高斯
噪聲向量…的方差。源端將計算獲得的源端加權矩陣W1與經過信道編碼、調製和串並變化後的符號s 相乘，獲得待發送信號i ,其關係如下X = W1S(19)源端發送的信號i經過第一跳信道到達中繼端，由於信道中還有加性白高斯噪聲 向量…，因此中繼端接收到的信號滅可表示為yr = H1X + S1 = H1W1S + S1(20)中繼端通過終端反饋的索引值按照查表方式從碼書W2中獲得 tV2(fV2^V2) 並求出功率分配對角矩陣β = Cliagib1, b2...bK}；
B中的對角線元素是由O^opi2 = αξ{φ21φ22...φ2Κ}的對角線元素除 以ψ對角線上對應位置的元素必^{Ψ} =必呢枘觀…外}開方所得，艮口， 濟呢汍，氏… 丨二淡呢^知，/灼，^/知/約…^『，/外」接著，中繼端再結合自身的功率限 制按照公式(19)計算得到中繼端加權矩陣W2 W2 = ^F2vi2BUf = T^F2vi2Btif(21)將中繼端將接收到的信號^與中繼端的加權矩陣W2相乘可得到由中繼端發送給終端的信號h，其關係可表示為y2 二 W2y, = W2H1W1S + W2H1(22)中繼端發送的信號歹2經過第二跳信道到達終端，由於信道中還有加性白高斯噪聲 向量fi2，因而終端接收到的信號歹3可表示為y3 = H2W2H1W1S + H2W2S1 + n2(23)
而後終端將接收加權矩陣W3= 『與接收到的信號^3相乘，得到終端收到的符號 r ,其關係式可表示為r = W3y3(24)最後，終端對該符號 進行並串變化、解調和信道解碼後，得到源端發送的數據流； 由此實現由源端到終端的信號傳輸。以上實施方式僅用於說明本發明，而並非對本發明的限制，有關技術領域的普通 技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有 等同的技術方案也屬於本發明的範疇，本發明的專利保護範圍應由權利要求限定。
權利要求
一種MIMO中繼系統中基於碼書預編碼的信號發送方法，包括以下步驟S1根據最小化平均量化誤差準則分別為第一跳信道H1和第二跳信道H2構建碼書和其中，和均包含量化的最優預編碼矩陣(i＝1，2)和功率分配矩陣(i＝1，2)；S2中繼端和終端分別根據第一跳信道H1和第二跳信道H2的狀態信息由所述碼書W1和W2中選擇最優碼字和並將其在相應碼書中的索引值分別反饋給源端和中繼端；S3源端和中繼端根據所述索引值由相應碼書中獲取相應的所述最優碼字和並根據其內包含的所述最優預編碼矩陣和最優功率分配矩陣進行編碼及信號發送。FSA00000148154800011.tif,FSA00000148154800012.tif,FSA00000148154800013.tif,FSA00000148154800014.tif,FSA00000148154800015.tif,FSA00000148154800016.tif,FSA00000148154800017.tif,FSA00000148154800018.tif,FSA00000148154800019.tif,FSA000001481548000110.tif
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟Sl中，以所述MIMO中繼系統容量 C的下限值為優化目標函數構建平均量化誤差函數；(T11,T21)...(T1^T2")為使所述平均量化誤差函數最小化的一組矩陣向量。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述平均量化誤差函數為 其中M=IDfH15H25T1",T2") = Iog2 det^(l + (l-r)W (F,)" V1A1A1V1wF1")"' +( + τΡ0Φ^ (F2"HfH2F2")"'為系統量化誤差函數；其中,^1SH1Hf中前K個最大特徵值組成的對角陣為由對 應於所述前κ個最大特徵值的特徵向量所組成的矩陣；κ為第一跳信道矩陣H1的秩和第二 跳信道矩陣H2的秩中的最小值，即，K = Hiinirank(H1), Tank(H2)I ；F1"和Φ〖為碼字T1"中所 包含的預編碼矩陣和功率分配矩陣；F2"和Φ〗為碼字T2"中所包含的預編碼矩陣和功率分配 矩陣；μ ！為根據源端平均功率限制設置的拉格朗日因子，μ 2為根據中繼端平均功率限制 設置的拉格朗日因子；Ptl為系統的總功率；τ為根據系統功率限制預置的協調源端和中繼 端功率分配的因子。
4.如權利要求2或3所述的方法，其特徵在於，所述步驟Sl通過矩陣空間k-均值迭代 算法實現。
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述步驟Sl中，將輸入空間(CN劃分為N個 胞元，求解第i+Ι次迭代下第k個胞元中的最優預編碼矩陣 和最優功率分配矩陣 ,並輸出碼字為 基於所述輸出碼字求解第i+1次迭代下的平均量化誤差值Q(i+1)；若|Q(i+l)-Q(i) I < ε，其中，ε為 預定閾值，則輸出碼書為
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟S2中，所述中繼端選擇最優碼字的 IfM1的過程進一步包括以下子步驟521通過信道估計獲得所述第一跳信道H1的信道狀態信息H1 ；522將所述信道狀態信息H1變換成HfH1並進行特徵值分解，獲得由前K個最大特徵 值組成的對角陣叉丨和由與所述前K個最大特徵值相對應的特徵向量所組成的矩陣其中， K為第一跳信道矩陣H1的秩和第二跳信道矩陣H2的秩中的最小值，即K = Hiinirank(H1)， rank (H2)；523遍歷所述碼書W1中的所有碼字，選擇滿足下式的碼字為所述最優碼字IfM1 其中，Ptl為系統的總功率；τ是根據系統功率限制預置的協調源端和中繼端功率分配 的因子。
7.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟S2中，所述終端選擇最優碼字 T2nW2的過程進一步包括以下子步驟5221通過信道估計獲得所述第二跳信道H2的信道狀態信息H2 ；5222遍歷所述碼書W2中所有碼字，選擇滿足下式的碼字為所述最優碼字T2nM2 其中，Ptl為系統的總功率，τ是根據系統功率限制預置的用於協調源端和中繼端功率 分配的因子。
全文摘要
本發明提供了一種MIMO中繼系統中基於碼書預編碼的信號發送方法，包括根據最小化平均量化誤差準則分別為第一跳信道和第二跳信道構建均包含最優預編碼矩陣和功率分配矩陣的碼書W1和W2；中繼端和終端分別根據第一跳信道和第二跳信道的狀態信息由所述碼書W1和W2中選擇最優碼字和並將其在相應碼書中的索引值分別反饋給源端和中繼端；源端和中繼端根據所述索引值由相應碼書中獲取相應的所述最優碼字和並根據其內包含的所述最優預編碼矩陣和最優功率分配矩陣進行編碼及信號發送。該方法可以提升整體MIMO中繼系統性能，降低系統反饋的反饋延遲。
文檔編號H04B7/04GK101873203SQ20101019562
公開日2010年10月27日 申請日期2010年6月1日 優先權日2010年6月1日
發明者張平, 李立華, 羅元 申請人:北京郵電大學