[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

说明书

技术领域

本发明专利涉及无线通信中自适应资源分配技术领域；特别是一种空间相关MISO系统中基于不完全信道信息预编码方法。 

背景技术

作为无线通信中关键技术之一，预编码技术已经成为未来移动通信的重要研究内容和热点问题。随着信息需求的快速增长，用于衰落信道中高速率可靠传输的多天线技术得到了广泛重视。通过利用信道状态信息(CSI)进行预编码设计，多天线通信系统可获得频谱效率和可靠性的显著提高。但是当信道信息不完全时，系统性能将会明显下降。作为无线通信中有效的发射分集技术，空时分组编码(STBC)由于不需要发射端任何信道信息，且能提供有效的抗衰落效果，已广泛应用于多天线通信系统。如果信道信息能完全获得，发射机将选择信道的最强特征模式用于信号传输以致接收信噪比(SNR)最大化。这种基于完全CSI的预编码方案称为最大比传输或一维(1-D)波束成形(BF)（1. T. K. Y. Lo, Maximum ratio transmission, IEEE Trans. Commun., vol. 47, no.10, pp. 1458-1461, Oct. 1999.）。 

实际中，信道信息由于信道快速变化、估计错误和反馈延迟等因素，很难完全获得，而其统计特性变化较慢，比较容易获得，故不少文献针对均值或协方差反馈等不完全反馈统计信息进行预编码设计。基于均值反馈信息，分别利用误符号率和成对错误概率最小化，文献（2. S. Zhou and G. B. Giannakis, Optimal transmitter eigen-beamforming and space-time block coding based on channel mean feedback, IEEE Trans. Signal Process., vol. 50, no.10, pp. 2599-2613, Oct. 2002.）和文献（3. J. W. Huang, E. K. S. Au, and V. K. N. Lau, Precoder design for space-time coded MIMO systems with imperfect channel state information, IEEE Trans. Wireless Commun., vol. 7, no.6, pp. 1977-1981, June 2008.）给出了空时编码多天线系统中预编码方案设计。基本上，这些预编码方案是由自适应功率分配和多个特征波束成形构成，这些BF来自于空间信道估计的自相关矩阵的特征矢量。基于协方差反馈信息，文献（4. S. Zhou and G. B. Giannakis, Optimal transmitter eigen-beamforming and space-time block coding based on channel correlations,” IEEE Trans. Inform. Theory, vol. 49, no. 7, pp. 1673-1690, July 2003.）和（5. H. Sampath and A. Paulraj, Linear precoding for space-time coded systems with known fading correlations, IEEE Commun. Lett., vol. 6, pp. 239-241, Jun. 2002.）针对多天线系统提出了不同的预编码方案。文献（6. J.Du, G.X.Kang and P.Zhang, “Low complexity power allocation strategy for MIMO systems with imperfect CSI,” Electron. Lett., vol. 44, pp. 651-652, May 2008.）基于信道相关信息，给出了低复杂度的功率控制方案，但没有考虑到BF的优势。基于均值和协方差反馈信息，通过最大化系统容量，文献（7. J. Li and Q. T. Zhang, “Transmitter optimization for correlated MISO fading channels with generic mean and covariance feedback,” IEEE Trans. Wireless Commun., vol. 7, pp. 3312-3317, Sep. 2008.）和文献（8. G. Barriac and U.Madhow, “Space-time precoding for mean and covariance feedback: application for wideband OFDM,” IEEE Trans. Commun., vol. 54, pp. 96-107, Jan.2006.）分别给出了MISO系统和OFDM系统的预编码设计。文献（9. V. Mai and A. Paulraj, Optimal linear precoders for MIMO wireless correlated channels with nonzero mean in space-time coded systems, IEEE Trans. Signal Process., vol. 54, no.6, pp. 2318-2332, June 2006.）则利用均值和协方差反馈信息，通过最小化系统的成对错误概率获得相应的最优预编码方案。通过比较，均值反馈的预编码性能将由于信道信息不完美而下降，而且均值反馈比协方差反馈对信道时变性和反馈延迟更敏感。但当均值反馈比较准确时，协方差反馈将变得不再有效。