專(zhuān)利名稱(chēng)：?jiǎn)涡^(qū)多播mimo移動(dòng)通信系統(tǒng)的下行預(yù)編碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多播MIMO移動(dòng)通信系統(tǒng)的下行預(yù)編碼方法。
背景技術(shù)：
多播技術(shù)為未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)中的多媒體等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸提供了解決方案，為了進(jìn)一步提高頻譜效率，多天線(xiàn)已經(jīng)成為移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，在傳統(tǒng)單播系統(tǒng)中已經(jīng)得到證明，發(fā)送端進(jìn)行預(yù)編碼處理可以有效的提高接收性能，因此大量文獻(xiàn)對(duì)多天線(xiàn)多播系統(tǒng)的下行預(yù)編碼問(wèn)題進(jìn)行了分析，通過(guò)在發(fā)送端進(jìn)行預(yù)編碼處理，可以進(jìn)一步增強(qiáng)接收端的接收信號(hào)質(zhì)量，提高整體覆蓋。現(xiàn)有文獻(xiàn)往往集中于發(fā)送端已知完全信道狀態(tài)信息，而在實(shí)際系統(tǒng)中，完全信道狀態(tài)信息往往無(wú)法獲得。在實(shí)際系統(tǒng)中，尤其是FDD系統(tǒng)中，一般基站發(fā)送下行導(dǎo)頻信號(hào)， 移動(dòng)臺(tái)利用導(dǎo)頻信號(hào)估計(jì)下行信道矢量，基站與移動(dòng)臺(tái)共存一份碼本，移動(dòng)臺(tái)選擇合適的碼本并將碼本序號(hào)反饋給基站，這樣可以極大地降低反饋量，基站根據(jù)收到的碼本序號(hào)，將對(duì)應(yīng)的碼本作為真實(shí)的信道狀態(tài)信息，進(jìn)行進(jìn)一步的處理。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者就單小區(qū)單業(yè)務(wù)多播系統(tǒng)中基于有限反饋及碼本選擇的預(yù)編碼相關(guān)問(wèn)題開(kāi)展了大量的研究工作。目前，提出的基于碼本及有限反饋的多播MIMO系統(tǒng)預(yù)編碼方案主要有以下幾個(gè)方案一是E. Chiu等人在如下文獻(xiàn)中提出的Ε. Chiu and V. K. N. Lauj Precoding Design for Mu11i-AntennaMulticast Broadcast Services With Limited Feedback， IEEE Systems Journal，vol. 4，pp. 550-560，2010.該方案將信道矢量的量化分為信道方向向量的量化和信道質(zhì)量度量的量化；方案二是W. Yiyue等人在如下文獻(xiàn)中提出的W. Yiyuej Z. Haipeng, R. Calderbank, S. Kulkarnij and H. V. Poor, Onoptimalprecoding inwireless multicast systems, 2011 IEEE InternationalConference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP)，，2011，pp. 3068-307I.該方案提出在基站沒(méi)有CSI的情況下，各個(gè)用戶(hù)反饋其各自希望的碼本序號(hào)，基站根據(jù)最小化掉包率的原則選擇合適的碼字，并著重分析了 LTE標(biāo)準(zhǔn)中的幾種碼本在該方案中的應(yīng)用；方案三是H. Hsu-Chieh等人在如下文獻(xiàn)中提出的H. Hsu-Chiehj L. Yen-Huanj and Y. Ping-Cheng, Adaptive Precoder Selectionfor Multicast/Broadcast ServiceinMIMO-OFDMA Systems, 2010 IEEE 71s in VehicularTechnology Conference(VTC 2010-Spring)，2010，pp.1-5.”該方案提出一種基于碼本的自適應(yīng)預(yù)編碼選擇方案，基站根據(jù)移動(dòng)臺(tái)對(duì)不同預(yù)編碼的反饋進(jìn)行選擇。
而在實(shí)際應(yīng)用中，基站往往以固定功率及速率發(fā)送數(shù)據(jù)，如移動(dòng)電視，在接收端設(shè)置一個(gè)接收門(mén)限，高于此門(mén)限的用戶(hù)可以接受服務(wù)，低于此門(mén)限的用戶(hù)無(wú)法接受服務(wù)，因此最大化接入用戶(hù)數(shù)是首先需要解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種低復(fù)雜度的傳輸下行單業(yè)務(wù)的預(yù)編碼方法，用以降低系統(tǒng)反饋及信令開(kāi)銷(xiāo)，保障接入服務(wù) 的用戶(hù)數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提出一種基于碼本反饋的單小區(qū)多播MMO移動(dòng)通信系統(tǒng)的下行預(yù)編碼方法，該方法的具體步驟包括I)基站與移動(dòng)臺(tái)共存一份表不信道方向信息的碼本；2)移動(dòng)臺(tái)利用碼本進(jìn)行信道方向信息的反饋，并對(duì)信道質(zhì)量信息進(jìn)行量化后反饋；3)基站收到反饋后，對(duì)各個(gè)碼字對(duì)應(yīng)的用戶(hù)數(shù)及信道質(zhì)量信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；4)基站統(tǒng)計(jì)各個(gè)碼字對(duì)應(yīng)的用戶(hù)數(shù)之后，首先判斷開(kāi)環(huán)傳輸是否能夠保證所有用戶(hù)接入，如果開(kāi)環(huán)傳輸能夠保證所有用戶(hù)接入，則使用開(kāi)環(huán)傳輸；若不滿(mǎn)足條件，則統(tǒng)計(jì)出開(kāi)環(huán)傳輸不滿(mǎn)足SNR門(mén)限的用戶(hù)數(shù)Nless，此時(shí)開(kāi)環(huán)傳輸滿(mǎn)足SNR門(mén)限的用戶(hù)數(shù)為N-Nless ；5)如果開(kāi)環(huán)傳輸不能保證所有用戶(hù)接入，則需舍棄過(guò)差用戶(hù)，若舍棄的用戶(hù)數(shù)大于等于Nless，則采用開(kāi)環(huán)傳輸；若舍棄的用戶(hù)數(shù)小于Nless，則進(jìn)行迭代的預(yù)編碼設(shè)計(jì)；6)如果步驟5)采取迭代的預(yù)編碼設(shè)計(jì)，則需要對(duì)開(kāi)環(huán)傳輸和迭代生成的預(yù)編碼矢量滿(mǎn)足SNR門(mén)限的用戶(hù)數(shù)進(jìn)行比較；如果不能接入更多用戶(hù)，則選擇開(kāi)環(huán)傳輸，如果能夠接入更多用戶(hù)，則選擇新生成的預(yù)編碼矢量進(jìn)行傳輸。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)方案相比，本發(fā)明提出的基于碼本反饋的適用于單小區(qū)多播MIMO移動(dòng)通信系統(tǒng)下行預(yù)編碼方法以最大化系統(tǒng)接入數(shù)為優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行下行多播預(yù)編碼的優(yōu)化，反饋開(kāi)銷(xiāo)及復(fù)雜度均較低，單小區(qū)多播MMO移動(dòng)通信系統(tǒng)使用本發(fā)明提出的預(yù)編碼方法可以有效地提升業(yè)務(wù)覆蓋率，降低系統(tǒng)反饋開(kāi)銷(xiāo)。


圖I為本發(fā)明所提預(yù)編碼生成方法流程圖。圖2為本發(fā)明應(yīng)用場(chǎng)景示意圖。圖3為本發(fā)明所提預(yù)編碼系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施例方式I.方案實(shí)施典型場(chǎng)景舉例本發(fā)明可用于基站配置了多個(gè)天線(xiàn)，移動(dòng)臺(tái)配置單天線(xiàn)的MMO多播蜂窩系統(tǒng)，此外要求基站可以知道每個(gè)移動(dòng)臺(tái)下行信道信息，移動(dòng)臺(tái)利用量化反饋信道質(zhì)量信息，利用碼本反饋信道方向信息，應(yīng)用場(chǎng)景示意圖如圖2所示。2.本技術(shù)方案所應(yīng)用設(shè)備本發(fā)明所提出的方案，可以用于該系統(tǒng)的基站發(fā)送機(jī)模塊中，該方案系統(tǒng)框圖如圖3所示。
3.實(shí)施步驟a)基站設(shè)備的電路設(shè)計(jì)對(duì)基站設(shè)備進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，提供專(zhuān)用芯片的運(yùn)行環(huán)境。b)專(zhuān)用芯片中的算法電路設(shè)計(jì)在這一步中，將本發(fā)明所對(duì)應(yīng)的算法與基站的其它算法一起，用該專(zhuān)用芯片所對(duì)應(yīng)的硬件描述語(yǔ)言(如VHDL語(yǔ)言)描述。c)將硬件描述語(yǔ)言所描述的專(zhuān)用芯片的結(jié)構(gòu)固化到專(zhuān)用芯片之上。d)將芯片安裝到相應(yīng)的基站設(shè)備電路板上，即可運(yùn)行。本發(fā)明具體實(shí)施例編碼方法如下第一步基站與移動(dòng)臺(tái)共存一份表不信道方向信息的碼本C=Ic1,…，cK},其中C1,…，cK為一組表示方向信息的向量，可以使用現(xiàn)有協(xié)議中的DFT碼本等；K=2b，B為移動(dòng)臺(tái)反饋的比特?cái)?shù)，滿(mǎn)足I Ic1I I=…=I cK |=1。第二步移動(dòng)臺(tái)根據(jù)基站發(fā)送的導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)，得到對(duì)下行信道矢量的估計(jì)h，并將h分解為信道質(zhì)量信息I Ihl 11及信道方向信息h/1 Ihl |，根據(jù)如下原則
權(quán)利要求
1.單小區(qū)多播MIMO移動(dòng)通信系統(tǒng)的下行預(yù)編碼方法，其特征在于，包括以下步驟 1)基站與移動(dòng)臺(tái)共存ー份表不信道方向信息的碼本； 2)移動(dòng)臺(tái)利用碼本進(jìn)行信道方向信息的反饋，并對(duì)信道質(zhì)量信息進(jìn)行量化后反饋； 3)基站收到反饋后，對(duì)各個(gè)碼字對(duì)應(yīng)的用戶(hù)數(shù)及信道質(zhì)量信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)； 4)基站統(tǒng)計(jì)各個(gè)碼字對(duì)應(yīng)的用戶(hù)數(shù)之后，首先判斷開(kāi)環(huán)傳輸是否能夠保證所有用戶(hù)接入，如果開(kāi)環(huán)傳輸能夠保證所有用戶(hù)接入，則使用開(kāi)環(huán)傳輸；若不滿(mǎn)足條件，則統(tǒng)計(jì)出開(kāi)環(huán)傳輸不滿(mǎn)足SNR門(mén)限的用戶(hù)數(shù)Nless，此時(shí)開(kāi)環(huán)傳輸滿(mǎn)足SNR門(mén)限的用戶(hù)數(shù)為N-Nless ； 5)如果開(kāi)環(huán)傳輸不能保證所有用戶(hù)接入，則需舍棄過(guò)差用戶(hù)，若舍棄的用戶(hù)數(shù)大于等于Nless，則采用開(kāi)環(huán)傳輸；若舍棄的用戶(hù)數(shù)小于Nless，則進(jìn)行迭代的預(yù)編碼設(shè)計(jì)； 6)如果步驟5)采取迭代的預(yù)編碼設(shè)計(jì)，則需要對(duì)開(kāi)環(huán)傳輸和迭代生成的預(yù)編碼矢量滿(mǎn)足SNR門(mén)限的用戶(hù)數(shù)進(jìn)行比較；如果不能接入更多用戶(hù)，則選擇開(kāi)環(huán)傳輸，如果能夠接入更多用戶(hù)，則選擇新生成的預(yù)編碼矢量進(jìn)行傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的下行預(yù)編碼方法，其特征在于所述步驟I)中，基站與移動(dòng)臺(tái)共存ー份表示信道方向信息的碼本c = Ic1,…，CK},滿(mǎn)足I Ic1I I ニ…=I Ck I = I，其中Cl，…，cK為ー組表示方向信息的向量，可以使用現(xiàn)有協(xié)議中的DFT碼本等；K = 2b，B為移動(dòng)臺(tái)反饋的比特?cái)?shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的下行預(yù)編碼方法，其特征在于所述步驟2)中，移動(dòng)臺(tái)根據(jù)基站發(fā)送的導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)，得到對(duì)下行信道矢量的估計(jì)h，并將h分解為信道質(zhì)量信息h及信道方向信息h/I |h| I，分解原則如下 index = arp;max i^c .... h'.,、卜' 選擇表示信道方向信息的最優(yōu)碼本序號(hào)，將該最優(yōu)碼本序號(hào)及量化的信道質(zhì)量信息Ilhll反饋給基站。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的下行預(yù)編碼方法，其特征在于所述步驟3)中，基站獲得所有希望接收多播業(yè)務(wù)用戶(hù)反饋的表示信道方向信息的碼本序號(hào)及量化的信道質(zhì)量信息，反饋各個(gè)碼字的用戶(hù)數(shù)表示為A, =，nk表示反饋第k個(gè)碼字的用戶(hù)數(shù)，假設(shè)總用戶(hù)數(shù)為； 不同碼字用戶(hù)的信道質(zhì)量信息表示為％ == h-",K *其中A415…從大到小排列，hki表示反饋第k個(gè)碼字的用戶(hù)中信道質(zhì)量第i強(qiáng)的用戶(hù)對(duì)應(yīng)的信道質(zhì)量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的下行預(yù)編碼方法，其特征在于所述步驟4)中，基站判斷開(kāi)環(huán)傳輸是否能滿(mǎn)足全體用戶(hù)，也即能否滿(mǎn)足 min {P I hkick w。一。。p |2/ o 2J 彡 y min, I 彡 k 彡 K，I 彡 i 彡 nk， 其中，P為基站發(fā)送功率，O 2為加性高斯白噪聲的功率譜密度，Ymin為接收該業(yè)務(wù)的最低信噪比門(mén)限，胃=為開(kāi)環(huán)傳輸時(shí)的波束賦形矢量，Nt表示基站發(fā)送天線(xiàn)數(shù)；若滿(mǎn)足條件，則采用開(kāi)環(huán)傳輸即可；若不滿(mǎn)足條件，則統(tǒng)計(jì)出開(kāi)環(huán)傳輸不滿(mǎn)足SNR門(mén)限的用戶(hù)數(shù)Nl6ss，此時(shí)開(kāi)環(huán)傳輸滿(mǎn)足SNR門(mén)限的用戶(hù)數(shù)為N-Nl6SS。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的下行預(yù)編碼方法，其特征在于所述步驟5)中，舍棄過(guò)差用戶(hù)，進(jìn)行迭代的預(yù)編碼設(shè)計(jì)，具體步驟包括 ①獲得舍棄過(guò)差用戶(hù)后的反饋對(duì)應(yīng)碼字的用戶(hù)數(shù)集合
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的下行預(yù)編碼方法，其特征在于所述步驟6)中，統(tǒng)計(jì)使用W1時(shí)滿(mǎn)足SNR門(mén)限的用戶(hù)數(shù)，若結(jié)果小于等于N-Nless，則使用開(kāi)環(huán)傳輸，若結(jié)果大于N-Nless則使用W1作為最終波束賦形矢量。
全文摘要
本發(fā)明涉及單小區(qū)多播MIMO移動(dòng)通信系統(tǒng)的下行預(yù)編碼方法，其具體步驟包括基站與移動(dòng)臺(tái)共存一份表示信道方向信息的碼本，移動(dòng)臺(tái)利用碼本進(jìn)行信道狀態(tài)信息的反饋，并反饋信道質(zhì)量信息，基站對(duì)各個(gè)碼字對(duì)應(yīng)的用戶(hù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，首先判斷開(kāi)環(huán)傳輸能否保證所有用戶(hù)，不能的話(huà)舍棄過(guò)差用戶(hù)后，迭代生成新的預(yù)編碼矢量，最后與開(kāi)環(huán)傳輸?shù)挠脩?hù)數(shù)進(jìn)行比較，得到最優(yōu)的預(yù)編碼矢量進(jìn)行下行發(fā)送。單小區(qū)多播MIMO移動(dòng)通信系統(tǒng)使用本發(fā)明提出的預(yù)編碼方法可以有效地提升業(yè)務(wù)覆蓋率，降低系統(tǒng)反饋開(kāi)銷(xiāo)。
文檔編號(hào)H04L1/16GK102761392SQ20121022042
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
發(fā)明者杜博, 王楠, 陳明 申請(qǐng)人:東南大學(xué)