[发明专利]基于迭代搜索信道预测的上行探测域确定方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，特别涉及一种基于迭代搜索信道预测算法的上行探测域确定方案。

背景技术

在无线通信系统、特别是多天线系统中，发射机已知信道信息(以下简称CSIT)的闭环技术能够获得比开环技术更好的系统性能。在闭环系统中，发射机可以根据接收端反馈的信道信息自适应地调整传输方案，从而达到提高吞吐量，增强系统可靠性，扩大覆盖范围等效果。此外，由于下行信道空间相关性强，导致开环多天线技术(如空时码)性能急剧下降，而闭环多天线技术可以利用空间相关性提高系统性能。特别地，对于蜂窝通信系统，基站还可利用CSIT同时支持多用户通信，协调小区间传输，抑制和消除小区间干扰等。综上所述，在无线通信系统中已知准确的CSIT有着至关重要的影响。

闭环系统获取CSIT的方法通常有两种，一种是直接反馈，另一种是重用上行信道。直接反馈是指在上行帧中直接反馈接收端估计出来的信道信息，这种方法通常应用于频分双工(FDD)系统，但是在天线数较多的情况下，直接反馈的反馈量比较大，而且反馈延迟也较长。重用上行信道的方法是指在上行帧中仍然传输由接收端发射给基站的信息，由基站利用这些信息估计出上行信道信息，再利用上下行信道的互异性以及通过收发端硬件校准获得CSIT。这种方法通常适用于时分双工(TDD)系统，其反馈延迟较小。

针对上下行频率相同和不同两种情况，重用上行信道的方法有不同的实现形式。在窄带系统或者上下行业务量对称的场景下，上下行所用的频率相近，此时发射端可以基于分布在全频段的测距码、导频或者上行数据判决反馈等方式进行信道估计。而在宽带系统、上下行业务量不对称或者上下行子信道映射不同等场景中，需要利用上行链路中的探测符号来估计下行信道，这些探测符号所在的区域与下行链路的频率相同，被称为探测域。探测符号的个数和探测域位置通常是根据系统要求所制定的，在探测域位置确定的情况下，探测符号个数越多，信道预测性能越好；但是适当的安排探测域的位置，可以在相同探测符号个数的基础上获得更好的信道预测性能。

许多国际标准如IEEE802.16e、IEEE802.11n等都通过引入探测域来解决上行信道重用问题。在IEEE802.16e中，探测域位于上行帧的末端，即最靠近下行帧的位置。因为通常认为这些位置距离下行帧最为接近，利用这些探测域中的探测符号估计出的下行信道最为准确。但是，当探测域包含多个探测符号时，这种探测域设置会增大探测符号间的相关性，导致预测性能降低。

发明内容

本发明的目的是针对现行标准中关于探测域位置的不足，提出一种新的基于迭代搜索信道预测的上行探测域确定方法，使得在相同系统负载(探测符号个数不变)的基础上提高CSIT的预测性能。

本发明提出的基于迭代搜索信道预测的上行探测域确定方法，包括以下步骤：

1)根据系统要求，确定探测域包含的探测符号个数及增益门限；

2)根据基于迭代搜索的信道预测方法，逐一确定探测符号位于上行帧的最佳位置，若增加的探测符号所带来的归一化均方误差(NMSE)增益小于设定的门限，或者已有的探测符号个数已经达到设定值，则所得的所有探测符号的位置构成探测域。

上述步骤2)中所述的基于迭代搜索的信道预测方法包括以下步骤：

(1)从所有探测符号的候选位置中搜索确定出一个使信道预测NMSE最小的探测符号位置；

(2)根据已经确定的使信道预测NMSE最小的探测符号位置和线性最小均方误差(MMSE)准则，迭代搜索逐一确定新增加的各探测符号位置；本发明的MMSE准则可转化为使NMSE下降幅度最大的准则，即搜索准则为搜索到使NMSE下降最大的观测符号；

(3)若增加的探测符号所带来的NMSE增益小于设定的门限，或者已有的探测符号个数已经达到设定值，则停止迭代搜索，否则转步骤(2)；

(4)此时所得到的所有探测符号位置构成最终的探测域位置。

本发明的特点：

本发明是以信道预测算法为基础，将探测符号作为信道预测的观测点。它不是简单地将探测域放在上行帧的末端，而是通过计算来确定探测域的最佳位置。本发明所涉及的信道预测方法，是一种基于搜索的方式确定信道预测所需要的观测点个数以及观测点的最佳位置的信道预测方法，在搜索最优观测点位置的时候采用迭代的方法。传统的线性MMSE预测器需要对协方差矩阵进行求逆计算，其计算复杂度随着观测点数的增加而快速增长，本发明中所利用的信道预测算法通过迭代搜索降低协方差矩阵的维数，避免了高阶矩阵求逆运算，从而能够降低计算复杂度。

本发明具有以下优点：