[发明专利]一种移动通信信道误差建模方法

权利要求书

1.本发明提出一种移动通信信道误差建模方法，具体为：针对多入多出MIMO频分双工FDD系统的实际应用中，移动用户反馈到基站BS的信道状态信息CSI同时存在估计、量化和延时误差的实际问题，提出一种同时考虑上述三种信道误差的联合信道误差建模方法。

2.根据权利要求1所述的一种移动通信信道误差建模方法，其特征在于：

为了设计同时存在信道估计、量化和延迟误差的建模方法，首先建立三种信道误差，在此基础上再给出联合信道误差建模方法；

(1)估计信道误差模型

假设H_k为用户k对原始信道矩阵G_k进行信道估计后得到的估计信道矩阵，则有以下信道估计模型：

G_k＝H_k+Δ_k

其中，为信道估计误差矩阵，其元素相互独立且均为零均值，方差为的复高斯随机变量；需要说明的是，Δ_k与发送信号向量x，噪声向量n相互独立；

(2)量化信道误差模型

用户对信道进行估计以后，采用随机矢量量化RVQ量化方法，从码本大小为2^B的码本中根据最小距离原则选择码字，量化误差信道矩阵H_k与信道误差矩阵H_k的关系，表示为：

H_k＝H_kU_kV_k+S_kZ_k

其中，H_k是由H_k的列空间组成的正交基，即Λ_k为的特征值组成的对角矩阵，且满足E(Λ_k)＝MI_N；是均匀分布在空间上的酋矩阵；为上三角矩阵，且δ为量化误差，其只与反馈比特数和收发天线数有关；为上三角矩阵，且满足为H_k的左零空间组成的酋矩阵；S_k与Z_k相互独立；把代入H_k＝H_kU_kV_k+S_kZ_k，得到：

Hk=HkUkVkΛk+SkZkΛk]]>

(3)延时信道误差模型

延时信道建模通常采用平稳遍历高斯马尔科夫块衰落方法，其数学形式表示如下：

H_k[n]＝ρ_kH_k[n-1]+E_k[n]

其中，H_k[n]和H_k[n-1]分别表示时刻n和时刻n-1的信道矩阵；E_k[n]为延时误差矩阵，其元素为零均值、方差为的复高斯随机变量，且相互独立；参数ρ_k＝J₀(2πf_dkT_s)，J₀(·)为0阶第一类贝塞尔函数，f_dk为用户k的多普勒频移，T_s为符号间隔；

(4)联合信道误差模型

在信道估计、量化和延时误差同时存在的情况下，根据公式G_k＝H_k+Δ_k、H_k[n]＝ρ_kH_k[n-1]+E_k[n]，第n个时刻BS到用户k的信道矩阵G_k[n]建模为：

Gk[n]=ρk(Hk[n-1]Uk[n-1]V[n-1]k+Sk[n-1]Zk[n-1])Λk[n-1]+Ek[n]+Δk[n-1]---(*)]]>

将(*)式写成矩阵形式，假设G＝(G₁,.....,G_K)^H，得到：

G＝AH+BS+E+Δ

其中，H＝[H₁[n-1],...,H_K[n-1]]^H，E＝[E₁[n],...,E_K[n]]^H，D＝diag(ρ₁,...,ρ_K)，C=diag(V1H(n-1)U1H[n-1],...,VKH[n-1]UKH[n-1]),]]>S＝[S₁[n-1],...,S_K[n-1]]^H，Λ=diag(Λ1H[n-1],...,ΛKH[n-1]),Z=diag(Z1H(n-1),...,ZKH[n-1]),]]>A＝DΛC，B＝DΛZ，diag(·)表示对角矩阵。

3.根据权利要求2所述的一种移动通信信道误差建模方法，其特征在于：

联合信道误差建模具体流程如下，假设研究对象为小区中第k个用户，

(1)信道建模开始；

(2)建立第k个用户的信道估计误差的模型，估计信道矩阵含有估计误差矩阵如：G_k＝H_k+Δ_k；

(3)结束对信道的估计后，采用RVQ量化方法，给出量化后的量化误差矩阵如：H_k＝H_kU_kV_k+S_kZ_k，量化信道矩阵如：

(4)采用平稳遍历高斯马尔科夫块衰落方法建立延时误差模型如：

(5)在信道估计、量化和延时误差同时存在的情况下，根据各个误差模型表达式得出用户k的联合信道误差矩阵如：

Gk[n]=ρk(Hk[n-1]Uk[n-1]V[n-1]k+Sk[n-1]Zk[n-1])Λk[n-1]+Ek[n]+Δk[n-1];]]>

(6)信道建模结束。