[发明专利]一种大规模天线系统的有限反馈方法及装置

说明书

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，特别涉及一种大规模天线系统的有限反馈方法及装置。

背景技术

MIMO(Multi-input Multi-output，多输入多输出)技术是近年来无线通信领域的研究热点之一，其可以利用发射端的多个天线各自独立发送信号，同时在接收端利用多个天线接收并恢复原信息。大规模天线(Massive MIMO)在接收端采用大规模天线阵列的MIMO技术，可以充分利用空间自由度提高空分复用增益。

空分复用增益的实现有赖于接收端熟知下行信道状态信息(Channel State Information，CSI)。在时分复用(Time Division Duplexing，TDD)系统中，信号的发射和接收在相同频率信道上进行，接收端可以利用信道互易性通过对上行信道状态信息进行估计，近似得到下行信道状态信息。而在应用范围更广的频分双工(Frequency Divisi on Duplexing，FDD)系统中，信道互易性不再成立，接收端需要通过上行信道反馈信道状态信息，即有限反馈机制。

传统的MIMO有限反馈机制中，接收端首先利用码本对信道状态信息进行量化，此码本为收、发双方所共有，然后反馈最匹配信道状态信息的码字在码本中的序号。为实现完全的MIMO系统空分复用增益，信道量化码本的大小随发射天线数呈指数增长。这既增加了接收端量化信道时的码本搜索复杂度，又加重了上行链路的反馈负担。在大规模天线(Massive MIMO)系统中，天线数量巨大，传统的MIMO有限反馈机制必然会增加码本搜索复杂度和反馈负担。

目前，利用压缩感知(Compressive Sensing，CS)技术可以对Massive MIMO信道状态信息进行压缩。在大规模天线阵列中，各天线阵元排列紧密，间距一般为半波长，具有空间相关性，压缩感知正是利用了这种空间相关性。压缩感知技术指出：对于具有空间相关性的信道矩阵，可以寻找一组正交基Ψ，使得信道矩阵在Ψ上是稀疏的。这是压缩感知得以实现的基础。然后接收端用一个与Ψ不相关的观测矩阵Φ对信道矩阵进行测量，将高维度的信道状态信息投影到低维空间中，发射端通过求解一个优化问题，可以从这些少量的投影中高概率地还原出高维度信道状态信息。

但是，利用压缩感知对高维信道信息进行压缩后，是通过模拟反馈的方式，即在上行信道上直接向接收端发送压缩后的信道状态信息。不同于基于量化码本的有限反馈方式，模拟反馈要求接收端首先发送上行探测参考信号(Sounding Reference Signal，SRS)，接收端也要利用SRS对上行信道状态进行估计，这给接收端和接收端带来额外负担。其次，接收端在接收到反馈回来的低维信道状态信息后，还需要通过求解一个优化问题才能还原出高维信道信息，增加了处理复杂度。此外，现有压缩感知技术中，虽然可以一定程度上降低上行链路反馈负担，但压缩比不可能太低。为保证均方误差在系统可接受的范围内，压缩感知的压缩比一般应在10％——30％范围内。

发明内容

本申请的目的在于，提供一种大规模天线系统的有限反馈方法及装置，以解决上述技术的问题，具体方案包括：

一方面，本发明实施例提供了大规模天线系统的有限反馈方法，包括：

所述接收端在每个短周期中向所述发射端反馈利用主成份分析法得到的低维信道状态信息；

所述接收端在每个长周期中，持续进行信道估计，并利用主成份分析法获得降维矩阵，并向所述发射端反馈降维矩阵；

所述发射端在每个长周期的开始接收到接收端反馈的降维矩阵，将降维矩阵的转置和低维信道信息相乘，还原出高维状态信息；

所述发射端每个短周期都接收所述接收端反馈的低维信道状态信息。

优选地，所述接收端在每个短周期中向所述发射端反馈利用主成份分析法得到的低维信道状态信息包括：

短周期操作在每个长周期内重复进行L次，具体步骤如下：

对下行信道进行信道估计，得到高维信道状态信息i＝1，2...L；

利用接收端前一个长周期得到的降维矩阵对高维信道状态信息h(i)作降维处理，得到低维信道状态信息

反馈相应的码字序号给发送端。

优选地，所述接收端在每个长周期中，持续进行信道估计，并利用主成份分析法获得降维矩阵，并向所述发射端反馈所述降维矩阵具体包括：

在长周期内持续进行信道估计，得到大量高维信道状态信息样本；