[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过使用多个发送/接收天线来传输高速数据的移动通信系统，尤其涉及一种利用信道统计信息的多天线系统自适应传输方法。

背景技术

为适应未来发展的需要，后三代(B3G)或称第四代(4G)移动通信系统要求能够支持高达每秒数十兆甚至上千兆比特的高速分组数据传输，在无线资源日趋紧张的情况下，采用多天线发送和多天线接收(MIMO)无线传输技术，充分挖掘利用空间资源，最大限度地提高频谱利用率和功率效率，成为后三代移动通信研究的关键所在。

与传统的单天线发送和单天线接收系统相比，MIMO无线通信系统的信道环境更为复杂，影响信道容量的因素更多。实际传播环境中，由于天线间距和周围散射体的局限，信道常常存在着衰落相关性和直达径，在发射机未知信道状态信息的情况下，这些因素直接导致了MIMO系统信道容量的下降。自适应MIMO传输是克服实际传播环境中非理想因素的主要手段。

自适应MIMO传输需要在发射端利用信道的先验信息。在发射机已知完全的信道状态信息的情况下，“注水”方法可以达到最大的信道容量。然而，由于无线信道的时变性、信道估计和反馈的时延以及频率的偏移，使得在发射端难以获得完全的信道状态信息。一种折中的方法是利用部分的信道状态信息，即信道的统计状态信息。信道的统计特性，其变化速度相对于信道的瞬时状态来说非常缓慢，发射端可以可靠的获得信道的统计状态信息。近年来的研究成果表明，当发射端利用部分信道状态信息进行预编码传输时，MIMO系统的信道容量和传输可靠性可得到较大的提高。因此，利用信道统计信息进行自适应传输评估是合适的。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供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，提供了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。

技术方案：本发明的利用信道统计信息的自适应传输方法按如下步骤进行：

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”(这里N_r×N_t的“对角阵”指当i≠j时矩阵的(i，j)元素为0)，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；