[发明专利]空间相关MISO系统中基于不完全信道信息预编码方法

权利要求书

1.一种空间相关MISO系统中基于不完全信道信息的预编码方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：建立系统模型和相应的信道模型；建立空间相关无线MISO通信系统模型，该系统有着M个发射天线和单个接收天线，其对应信道模型可表示为信道矩阵h={h_m}，建模为：                                               ，其中h_w为信道的随机变化部分，R_t为发送天线相关矩阵，表示信道协方差矩阵；

步骤二：确定系统的有效信噪比；由接收信号矩阵,求得接收端的有效信噪比，其中：，为平均SNR，u_im为波束成形矩阵U的元素，r是空时编码的码率；{P_m, m=1,…,M}为对M个特征波束的功率控制，满足下列功率约束：，P_m30；

步骤三：确定条件相关矩阵和波束成型矩阵；利用预白化和变量变换，来自步骤一的接收信噪比可进一步表示为：γ，其中：，与有着相同的分布，即其元素为服从均值为0和方差为1的复高斯分布；为条件相关矩阵，，其中：为信道均值反馈，c为用于测量MMSE估计精度的归一化相关系数；进行特征值分解为：，{z_m,m=1,…,M}为L_h的对角矩阵；其中波束成形矩阵U=V_h；

步骤四：确定系统平均误比特率；根据获得的均值反馈，利用随机变量变换，通过平均化卡方分布，确定出系统平均误比特率(BER)：，其中l=gE_s/(rN₀)为等效符号信噪比；

步骤五：最小化平均误比特率；在固定功率约束下，以最小化步骤四中的系统BER为优化目标，建立相应的目标优化函数；其中：η₁为拉格朗日乘子；

步骤六：确定功率分配；对步骤1.1.5中目标函数关于{P_m}求偏导，并令偏导值等于零，利用功率约束条件，得到闭式功率分配；其中：。

2.根据权利要求1所述的一种空间相关MISO系统中基于不完全信道信息的预编码方法，其特征在于：步骤六中获得的功率分配，当平均信噪比SNR=E_s/N₀非常大时，P_m将等于1/M；从而对于大SNR，最优功率控制将等效为等功率分配；此外，当越大时，P_m也将越大，于是在低信噪比下，更多的功率将分配给有着较大值的特征波束；这就类似于完全信道信息下基于最优特征模式选择的功率控制方案，即1-D波束成形。

3.根据权利要求1所述的一种空间相关MISO系统中基于不完全信道信息的预编码方法，其特征在于：步骤六的功率控制方案还包括两种特殊情况，即仅有协方差反馈或均值反馈；对于第一种情况，m=0，从而相关矩阵；相应地，{}为R_t的特征值；对于第二种情况，仅知道均值反馈，故相关矩阵，其中K为单位矩阵或零矩阵；从而{}为的特征值；由于这两种特殊情况仅知道部分信道信息，故它们的系统性能要差于既有均值反馈又有协方差反馈信息的预编码方法性能。