[发明专利]一种移动通信信道误差建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及多用户多入多出(MIMO,multiple input multiple output)频分双工(FDD,frequency division duplexing)移动通信系统，特别是移动通信信道误差建模领域。

背景技术

多入多出(MIMO,multiple input multiple output)技术能够有效提升频谱效率和传输速率，已经被大量应用在现代通信系统中，如多用户无线通信系统等。多用户MIMO下行系统中基站(BS,base station)在同一时频资源上与多个用户进行通信，用户不可避免地受到多用户干扰。为了消除这种干扰，通常选择在BS端进行波束成形。

目前已有的波束成形算法均假设BS能够获得理想信道状态信息(CSI,channel state information)。但是在实际通信应用中，BS无法获得理想CSI：如在时分双工(TDD,time division duplexing)系统中，BS可以根据上下行链路的互惠性，通过上行信道进行信道估计获得CSI，但是由于估计的不准确性，会导致信道估计误差；而在频分双工(FDD,frequency division duplexing)系统中，BS一般通过用户端的信道估计和有限反馈的方式获得CSI，有限反馈会导致量化误差，且信道反馈过程会带来延时误差。从现有的中外大量文献调研中发现，存在一些对以上三种误差中的一种或两种综合分析的建模方法，但并不多，而对这三种误差进行综合分析的建模方法还未出现。但在实际的通信系统中，信道误差对移动通信系统性能的影响非常大，因此研究不同误差的综合因素在通信应用中具有巨大意义。

基于此，本发明结合信道估计、量化和延时误差提出一种移动通信信道误差建模方法，综合考虑移动用户反馈到BS的CSI同时存在估计、量化和延时误差，有效地实现逼真的实际信道状态。

发明内容

发明目的：提出一种在多用户MIMO通信系统中，BS无法获取理想CSI时对信道进行估计而产生的估计误差、量化误差以及信道反馈过程产生的延时误差的建模方法，为实际多用户MIMO下行传输优化提供设计基础。

本发明的技术方案：

系统模型为多用户下行MIMO系统，其中BS在同一时频资源上为K个用户服务，BS配置M根发送天线，每个用户配置N根接收天线，如附图1所示。

第k个用户接收到的信号可以表示为：

yk=GkHWx+nk---(1)]]>

其中，表示从BS到用户k的信道矩阵，其元素相互独立且为零均值、单位方差的复高斯随机变量，表示用户k所接收到的高斯加性白噪声向量，其元素相互独立且为零均值、单位方差的复高斯随机变量，和 分别为预编码矩阵和发送信号向量，(·)^H表示矩阵的共轭转置。

有K个用户接收到的信号为：

y＝GWx+n    (2)

其中，G＝(G₁,...,G_K)^H，(·)^T表示矩阵的转置。注意到E[nn^H]＝1，E[xx^H]＝1，设BS发射功率限制为P，则有tr(WW^H)≤P，tr(·)表示矩阵的迹。

BS和用户间信道估计、量化反馈和传输数据的过程如附图2所示。主要分为三个步骤：

①BS向用户发送信道训练序列；

②用户接收训练序列并根据最小均方误差(MMSE,minimum mean square error)准则估计信道矩阵，用户得到估计的信道矩阵后，采用随机矢量量化(RVQ,random vector quantization)方法量化，选择距离最小的码字作为CSI的量化矩阵，并将码字对应的索引号发送给BS；