[发明专利]一种基于两跳分布式预编码有限反馈的码字选择方法

说明书

【技术领域】

本发明属于无线通信领域，具体涉及一种基于两跳分布式预编码有限反馈的码字选择方法。

【背景技术】

协作通信是指，在多用户通信环境中，各临近节点之间按照一定方式共享彼此的天线进行协作发送，从而产生一种类似多天线发送的虚拟环境，获得空间分集增益，提高系统的传输性能的通信方式。

在协作通信网络中引入进行通信的中继站，中继站可以作为一个专用的信号转发节点，可同时接受基站的控制信号和移动台的反馈信息。相比于普通的移动终端，具有忍受高功率消耗的特点，与基站相比，复杂度和成本远低于基站。

MIMO中继传输主要具有以下特点：1)有效提高系统容量。通过规划网络结构，可以在多个中继之间合理分配资源；2)提升小区边缘性能，扩展小区覆盖面积。由于引入了中继，可以降低用户的发射功率，极大程度降低相邻小区间同信道干扰，同时，中继的中转功能还可以消除蜂窝网覆盖的盲区；3)提高频谱效率。通过采用发射分集增益，阵列增益，空间复用增益，同信道干扰抑制等技术，能有效的提升频谱效率，改善系统传输性能。

MIMO中继系统的性能依赖于接收端和发送端已知完整的信道状态信息(CSI)，然而在随机衰落环境下，无线信道的时变性导致信道信息的获得很困难。在接收端可以通过导频直接获得准确的信道信息，而在发送端则需要依赖于反馈的方法间接获得CSI。如果终端将CSI完全反馈给发射端，需要极大的反馈开销，由此引入有限反馈技术。系统通过反向链路传输经过量化的，低俗的反馈信息，告知发送端相关的前向链路信息，发送端根据接收到的反馈信息调整发送策略，以适应前向链路。

目前有限反馈技术的研究主要集中在基于码本的MIMO中继系统预编码技术。首先利用一定的准则离线生成码本，码本同时为接收端和发射端所知。接收端根据接收到的导频信息获得完整的CSI，在预设的码本中选取最优的码字，并将码字的序号以二进制形式反馈给发射端。发射端通过由反馈信道接收到的序号，根据预设的码字重建预编码矩阵或者预编码向量。因此，码本的设计很大程度上影响着基于码本的MIMO预编码系统的性能。目前码本的设计方案包括随机矢量量化(RVQ)、Grassmann流形等。相对于其他码本，RVQ码本在应用上更为灵活，在数学上更易分析，且当码本尺寸和发射天线数较大时，其性能与最优码本非常接近。

在MIMO中继系统中，较为常见的码字选择方案包括集中式码字选择和分布式码字选择方案，集中式码字选择方案中，码字的选择一般根据系统和速率最大化或者BER性能最优的准则进行，码字的选取依赖于两跳的信道矩阵，计算复杂度很高；分布式码字选择方案中，假设中继端仅已知第一跳传输信道，接收端仅已知第二跳传输信道，两跳的码字依据各自的信道状态信息进行选取，计算复杂度相比集中式码字选择有了明显改善。

但现有的分布式码字选择中依旧存在着码字选择复杂度较高的问题，如何利用较低的计算复杂度选择最为合适的码本，可以减少反馈的时延，具有很重要的现实意义。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于两跳分布式预编码有限反馈的码字选择方法，能有效减少码本选择复杂度，并能改善系统和速率。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种基于两跳分布式预编码有限反馈的码字选择方法，包括如下步骤：

步骤1：发送端向中继端发送导频信号，中继端对导频信号进行信道估计，得到第一跳的信道矩阵H₁；

步骤2：对所述第一跳的信道矩阵H₁进行SVD分解，有其中U₁是左奇异矩阵，D₁是对角阵，是右奇异矩阵；第一跳的全局最优预编码向量为其中表示为对应于H₁前K个最大特征值的特征向量组成的矩阵，当K＝1时，表示为对应于最大特征值对应的特征向量；

步骤3：选择的方向信息作为反馈量，的方向信息为利用随机矢量量化RVQ码本对进行量化，采用最小距离准则进行码字选择，选取与的夹角最小，内积最大的码字向量，码字选择准则为