單小區多播mimo移動通信系統的下行預編碼方法
2023-10-08 07:48:39 1
專利名稱：單小區多播mimo移動通信系統的下行預編碼方法
技術領域：
本發明涉及一種多播MIMO移動通信系統的下行預編碼方法。
背景技術：
多播技術為未來移動通信系統中的多媒體等數據業務的傳輸提供了解決方案，為了進一步提高頻譜效率，多天線已經成為移動通信系統發展的必然趨勢，在傳統單播系統中已經得到證明，發送端進行預編碼處理可以有效的提高接收性能，因此大量文獻對多天線多播系統的下行預編碼問題進行了分析，通過在發送端進行預編碼處理，可以進一步增強接收端的接收信號質量，提高整體覆蓋。現有文獻往往集中於發送端已知完全信道狀態信息，而在實際系統中，完全信道狀態信息往往無法獲得。在實際系統中，尤其是FDD系統中，一般基站發送下行導頻信號， 移動臺利用導頻信號估計下行信道矢量，基站與移動臺共存一份碼本，移動臺選擇合適的碼本並將碼本序號反饋給基站，這樣可以極大地降低反饋量，基站根據收到的碼本序號，將對應的碼本作為真實的信道狀態信息，進行進一步的處理。近年來，國內外學者就單小區單業務多播系統中基於有限反饋及碼本選擇的預編碼相關問題開展了大量的研究工作。目前，提出的基於碼本及有限反饋的多播MIMO系統預編碼方案主要有以下幾個方案一是E. Chiu等人在如下文獻中提出的Ε. Chiu and V. K. N. Lauj Precoding Design for Mu11i-AntennaMulticast Broadcast Services With Limited Feedback， IEEE Systems Journal，vol. 4，pp. 550-560，2010.該方案將信道矢量的量化分為信道方向向量的量化和信道質量度量的量化；方案二是W. Yiyue等人在如下文獻中提出的W. Yiyuej Z. Haipeng, R. Calderbank, S. Kulkarnij and H. V. Poor, Onoptimalprecoding inwireless multicast systems, 2011 IEEE InternationalConference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP)，，2011，pp. 3068-307I.該方案提出在基站沒有CSI的情況下，各個用戶反饋其各自希望的碼本序號，基站根據最小化掉包率的原則選擇合適的碼字，並著重分析了 LTE標準中的幾種碼本在該方案中的應用；方案三是H. Hsu-Chieh等人在如下文獻中提出的H. Hsu-Chiehj L. Yen-Huanj and Y. Ping-Cheng, Adaptive Precoder Selectionfor Multicast/Broadcast ServiceinMIMO-OFDMA Systems, 2010 IEEE 71s in VehicularTechnology Conference(VTC 2010-Spring)，2010，pp.1-5.」該方案提出一種基於碼本的自適應預編碼選擇方案，基站根據移動臺對不同預編碼的反饋進行選擇。
而在實際應用中，基站往往以固定功率及速率發送數據，如移動電視，在接收端設置一個接收門限，高於此門限的用戶可以接受服務，低於此門限的用戶無法接受服務，因此最大化接入用戶數是首先需要解決的問題。
發明內容
本發明的目的在於提供一種低複雜度的傳輸下行單業務的預編碼方法，用以降低系統反饋及信令開銷，保障接入服務 的用戶數。為了實現以上目的，本發明提出一種基於碼本反饋的單小區多播MMO移動通信系統的下行預編碼方法，該方法的具體步驟包括I)基站與移動臺共存一份表不信道方向信息的碼本；2)移動臺利用碼本進行信道方向信息的反饋，並對信道質量信息進行量化後反饋；3)基站收到反饋後，對各個碼字對應的用戶數及信道質量信息進行統計；4)基站統計各個碼字對應的用戶數之後，首先判斷開環傳輸是否能夠保證所有用戶接入，如果開環傳輸能夠保證所有用戶接入，則使用開環傳輸；若不滿足條件，則統計出開環傳輸不滿足SNR門限的用戶數Nless，此時開環傳輸滿足SNR門限的用戶數為N-Nless ；5)如果開環傳輸不能保證所有用戶接入，則需捨棄過差用戶，若捨棄的用戶數大於等於Nless，則採用開環傳輸；若捨棄的用戶數小於Nless，則進行迭代的預編碼設計；6)如果步驟5)採取迭代的預編碼設計，則需要對開環傳輸和迭代生成的預編碼矢量滿足SNR門限的用戶數進行比較；如果不能接入更多用戶，則選擇開環傳輸，如果能夠接入更多用戶，則選擇新生成的預編碼矢量進行傳輸。有益效果與現有技術方案相比，本發明提出的基於碼本反饋的適用於單小區多播MIMO移動通信系統下行預編碼方法以最大化系統接入數為優化目標進行下行多播預編碼的優化，反饋開銷及複雜度均較低，單小區多播MMO移動通信系統使用本發明提出的預編碼方法可以有效地提升業務覆蓋率，降低系統反饋開銷。
圖I為本發明所提預編碼生成方法流程圖。圖2為本發明應用場景示意圖。圖3為本發明所提預編碼系統框圖。
具體實施例方式I.方案實施典型場景舉例本發明可用於基站配置了多個天線，移動臺配置單天線的MMO多播蜂窩系統，此外要求基站可以知道每個移動臺下行信道信息，移動臺利用量化反饋信道質量信息，利用碼本反饋信道方向信息，應用場景示意圖如圖2所示。2.本技術方案所應用設備本發明所提出的方案，可以用於該系統的基站發送機模塊中，該方案系統框圖如圖3所示。
3.實施步驟a)基站設備的電路設計對基站設備進行電路設計，提供專用晶片的運行環境。b)專用晶片中的算法電路設計在這一步中，將本發明所對應的算法與基站的其它算法一起，用該專用晶片所對應的硬體描述語言(如VHDL語言)描述。c)將硬體描述語言所描述的專用晶片的結構固化到專用晶片之上。d)將晶片安裝到相應的基站設備電路板上，即可運行。本發明具體實施例編碼方法如下第一步基站與移動臺共存一份表不信道方向信息的碼本C=Ic1,…，cK},其中C1,…，cK為一組表示方向信息的向量，可以使用現有協議中的DFT碼本等；K=2b，B為移動臺反饋的比特數，滿足I Ic1I I=…=I cK |=1。第二步移動臺根據基站發送的導頻信號進行信道估計，得到對下行信道矢量的估計h，並將h分解為信道質量信息I Ihl 11及信道方向信息h/1 Ihl |，根據如下原則
權利要求
1.單小區多播MIMO移動通信系統的下行預編碼方法，其特徵在於，包括以下步驟 1)基站與移動臺共存ー份表不信道方向信息的碼本； 2)移動臺利用碼本進行信道方向信息的反饋，並對信道質量信息進行量化後反饋； 3)基站收到反饋後，對各個碼字對應的用戶數及信道質量信息進行統計； 4)基站統計各個碼字對應的用戶數之後，首先判斷開環傳輸是否能夠保證所有用戶接入，如果開環傳輸能夠保證所有用戶接入，則使用開環傳輸；若不滿足條件，則統計出開環傳輸不滿足SNR門限的用戶數Nless，此時開環傳輸滿足SNR門限的用戶數為N-Nless ； 5)如果開環傳輸不能保證所有用戶接入，則需捨棄過差用戶，若捨棄的用戶數大於等於Nless，則採用開環傳輸；若捨棄的用戶數小於Nless，則進行迭代的預編碼設計； 6)如果步驟5)採取迭代的預編碼設計，則需要對開環傳輸和迭代生成的預編碼矢量滿足SNR門限的用戶數進行比較；如果不能接入更多用戶，則選擇開環傳輸，如果能夠接入更多用戶，則選擇新生成的預編碼矢量進行傳輸。
2.根據權利要求I所述的下行預編碼方法，其特徵在於所述步驟I)中，基站與移動臺共存ー份表示信道方向信息的碼本c = Ic1,…，CK},滿足I Ic1I I ニ…=I Ck I = I，其中Cl，…，cK為ー組表示方向信息的向量，可以使用現有協議中的DFT碼本等；K = 2b，B為移動臺反饋的比特數。
3.根據權利要求2所述的下行預編碼方法，其特徵在於所述步驟2)中，移動臺根據基站發送的導頻信號進行信道估計，得到對下行信道矢量的估計h，並將h分解為信道質量信息h及信道方向信息h/I |h| I，分解原則如下 index = arp;max i^c .... h'.,、卜' 選擇表示信道方向信息的最優碼本序號，將該最優碼本序號及量化的信道質量信息Ilhll反饋給基站。
4.根據權利要求3所述的下行預編碼方法，其特徵在於所述步驟3)中，基站獲得所有希望接收多播業務用戶反饋的表示信道方向信息的碼本序號及量化的信道質量信息，反饋各個碼字的用戶數表示為A, =，nk表示反饋第k個碼字的用戶數，假設總用戶數為； 不同碼字用戶的信道質量信息表示為％ == h-",K *其中A415…從大到小排列，hki表示反饋第k個碼字的用戶中信道質量第i強的用戶對應的信道質量。
5.根據權利要求4所述的下行預編碼方法，其特徵在於所述步驟4)中，基站判斷開環傳輸是否能滿足全體用戶，也即能否滿足 min {P I hkick w。一。。p |2/ o 2J 彡 y min, I 彡 k 彡 K，I 彡 i 彡 nk， 其中，P為基站發送功率，O 2為加性高斯白噪聲的功率譜密度，Ymin為接收該業務的最低信噪比門限，胃=為開環傳輸時的波束賦形矢量，Nt表示基站發送天線數；若滿足條件，則採用開環傳輸即可；若不滿足條件，則統計出開環傳輸不滿足SNR門限的用戶數Nl6ss，此時開環傳輸滿足SNR門限的用戶數為N-Nl6SS。
6.根據權利要求5所述的下行預編碼方法，其特徵在於所述步驟5)中，捨棄過差用戶，進行迭代的預編碼設計，具體步驟包括 ①獲得捨棄過差用戶後的反饋對應碼字的用戶數集合
7.根據權利要求6所述的下行預編碼方法，其特徵在於所述步驟6)中，統計使用W1時滿足SNR門限的用戶數，若結果小於等於N-Nless，則使用開環傳輸，若結果大於N-Nless則使用W1作為最終波束賦形矢量。
全文摘要
本發明涉及單小區多播MIMO移動通信系統的下行預編碼方法，其具體步驟包括基站與移動臺共存一份表示信道方向信息的碼本，移動臺利用碼本進行信道狀態信息的反饋，並反饋信道質量信息，基站對各個碼字對應的用戶進行統計，首先判斷開環傳輸能否保證所有用戶，不能的話捨棄過差用戶後，迭代生成新的預編碼矢量，最後與開環傳輸的用戶數進行比較，得到最優的預編碼矢量進行下行發送。單小區多播MIMO移動通信系統使用本發明提出的預編碼方法可以有效地提升業務覆蓋率，降低系統反饋開銷。
文檔編號H04L1/16GK102761392SQ20121022042
公開日2012年10月31日 申請日期2012年6月28日 優先權日2012年6月28日
發明者杜博, 王楠, 陳明 申請人:東南大學