針對(duì)定時(shí)同步互易性誤差的協(xié)作多點(diǎn)傳輸預(yù)編碼算法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種針對(duì)定時(shí)同步互易性誤差的協(xié)作多點(diǎn)傳輸下行預(yù)編碼算法。在定時(shí)同步互易性誤差近似恒定的應(yīng)用場(chǎng)景，該算法會(huì)通過MMSE信道估計(jì)、RVQ量化反饋、LS誤差估計(jì)、以及線性內(nèi)插在設(shè)計(jì)預(yù)編碼向量或矩陣時(shí)對(duì)此類誤差進(jìn)行補(bǔ)償。在定時(shí)同步互易性誤差實(shí)時(shí)變化的應(yīng)用場(chǎng)景，該算法會(huì)通過此類誤差的概率密度函數(shù)，最大化平均SLNR的下界獲得魯棒預(yù)編碼向量或矩陣。在TDD模式的協(xié)作多點(diǎn)傳輸系統(tǒng)中，相對(duì)于傳統(tǒng)的預(yù)編碼算法，該算法能克服定時(shí)同步互易性誤差對(duì)預(yù)編碼向量或矩陣間正交性的影響，更好地消除用戶或小區(qū)間的干擾，提升系統(tǒng)容量。
【專利說明】針對(duì)定時(shí)同步互易性誤差的協(xié)作多點(diǎn)傳輸預(yù)編碼算法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[〇〇〇1] 本發(fā)明涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，特別涉及采用0FDM技術(shù)TDD模式的協(xié)作通信系統(tǒng)。 【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)為了進(jìn)一步提高頻譜效率、改善小區(qū)邊緣用戶吞吐量，協(xié)作多點(diǎn)傳輸 (Coordinated Multi-point Transmission, CoMP)成為 了通信領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。研究人員 設(shè)計(jì)和改進(jìn)了大量的預(yù)編碼算法，以完全消除或較大幅度降低多用戶間及同頻小區(qū)間的干 擾。由于大部分預(yù)編碼算法均基于理想信道信（Channel Side Information,CSI)假設(shè)，因 此信CSI的準(zhǔn)確性成為了保證聯(lián)合預(yù)編碼算法性能的關(guān)鍵。在CoMP中，TDD模式基于信道 互易特點(diǎn)，通過上行導(dǎo)頻估計(jì)而獲得下行信道的CSI，從而避免了 FDD模式的大規(guī)模量化反 饋開銷及誤差。因此TDD模式被認(rèn)為是CoMP的重要發(fā)展方向。
[0003] 在實(shí)際的應(yīng)用中，上下行等效信道除了包含空中的傳輸信道外，還包括發(fā)射端與 接收端的基帶和射頻部分。因此TDD模式的上下行等效信道通常為非理想互易，從而使預(yù) 編碼的性能大幅度降低。Su Liyan等人研究了等效信道的時(shí)變性。Jose和Ashikhmin研 究了導(dǎo)頻污染與上下行信道非對(duì)稱干擾。為了推動(dòng)TDD模式的實(shí)際應(yīng)用，Alcatel-Lucent 公司建立了 ΜΜ0系統(tǒng)窄帶信道的互易性誤差模型。與此同時(shí)，Huang Fan以及Shi Jing還 對(duì)CoMP信道的射頻增益互易性誤差進(jìn)行建模分析，并提出了相應(yīng)的校準(zhǔn)方法。對(duì)于頻率選 擇性衰落信道，LTE或WiMAX均采用0FDM以對(duì)抗多徑效應(yīng)。引入0FDM會(huì)對(duì)會(huì)對(duì)TDD模式 的CoMP系統(tǒng)帶來(lái)新的信道互易性誤差。此類信道互易性誤差會(huì)導(dǎo)致傳統(tǒng)的預(yù)編碼算法性 能大幅度降低。
[0004] 文中斜黑體表示向量或矩陣，（·）H與（· Γ1分別表示共軛轉(zhuǎn)置及矩陣逆，I · 與I · I分別表示取復(fù)數(shù)模和取向量的2-范數(shù)，?為克羅內(nèi)克積（Kronecker product)， diag{ · }為對(duì)角矩陣，E{ · }表示取期望值，^表示秩為x的單位矩陣。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 對(duì)于采用0FDM的TDD模式CoMP系統(tǒng)，本發(fā)明涉及由同步時(shí)偏引起的信道非理想 互易性誤差，并針對(duì)其特性提出了對(duì)抗該互易性誤差的預(yù)編碼算法。CoMP系統(tǒng)的本質(zhì)為多 小區(qū)基站協(xié)作。假設(shè)系統(tǒng)中有B個(gè)協(xié)作基站，各基站均裝配n t根天線。假設(shè)系統(tǒng)中有Μ個(gè) 用戶，各用戶均裝配單根天線。系統(tǒng)采用0FDM將信道在頻域劃分為Ν個(gè)子信道。在第k個(gè) 子信道，協(xié)作基站到用戶m的等效上下行信道可表示為
[0006]
【權(quán)利要求】
1. 本發(fā)明提出針對(duì)定時(shí)同步互易性誤差的協(xié)作多點(diǎn)傳輸下行預(yù)編碼算法，其特征為在 TDD模式的協(xié)作多點(diǎn)傳輸系統(tǒng)中，通過估計(jì)補(bǔ)償或基于誤差分布，設(shè)計(jì)下行預(yù)編碼向量或矩 陣，降低定時(shí)同步互易性誤差對(duì)預(yù)編碼向量或矩陣間正交性的影響，消除用戶或小區(qū)間的 干擾，提升系統(tǒng)容量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的TDD模式的協(xié)作多點(diǎn)傳輸系統(tǒng)，其特征為采用OFDM以 抵抗多徑衰落，OFDM符號(hào)循環(huán)前綴長(zhǎng)度大于最大多徑時(shí)延，OFDM的FFT起點(diǎn)位于無(wú)符 號(hào)間干擾的循環(huán)前綴內(nèi)，即相對(duì)定時(shí)同步誤差殘余
（Ts表示抽樣周期）滿足
(L表示最大多徑時(shí)延，表示循環(huán)前綴長(zhǎng)度)，該定時(shí)同步殘余d僅 造成相位旋轉(zhuǎn)exp (_j2 π kd/N)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的TDD模式的協(xié)作多點(diǎn)傳輸系統(tǒng)，其特征為各基 站和各用戶之間存在不同的路徑時(shí)延，上下行信道存在不同的定時(shí)同步殘余。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定時(shí)同步互易性誤差，以第k個(gè)子載波上的子信道為例，基站 b和用戶m之間上下行信道的定時(shí)同步互易性誤差特征為（KbZjJikAcL/N，其中Admb =和分別表示上行信道與下行信道的定時(shí)同步殘余。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)定時(shí)同步互易性誤差的估計(jì)補(bǔ)償，其特征為定時(shí)同步互易 性誤差在時(shí)域近似恒定，用戶m基于估計(jì)補(bǔ)償?shù)念A(yù)編碼算法包括以下步驟： (1) 選取用戶m的天線p與基站b的天線q作為參考天線， (2) 選取η個(gè)子信道為參考子信道，
(3) 對(duì)于子信道k，通過上行導(dǎo)頻估計(jì)上行信道h_b uJk)，通過用戶量化反饋獲得下行 信道 h_bja(k)， (4) 利用定時(shí)同步互易性誤差在各參考子信道上的線性關(guān)系，通過誤差估計(jì)獲得 (5) 用上述同樣方法，獲得用戶m與其他基站間的定時(shí)同步互易性誤差估計(jì)
為克羅內(nèi)克積（Kronecker product)， (6) 則第k個(gè)子信道用戶m的預(yù)編碼向量可表示為
(1) 其 中

6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于定時(shí)同步互易性誤差分布的預(yù)編碼設(shè)計(jì)，其特征是用戶 m的第k個(gè)子信道預(yù)編碼向量可表示為 vm ~ max. eigenvector (E{Mm}_1E{Qm}) (2) Wm = Vm/ I I Vm 其中
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的定時(shí)同步互易性誤差分布，其特征是基站b與用戶m間的定 (3) 時(shí)同步互易性誤差相位ΦΛ的概率密度函數(shù)可表示為 其中P =N/2 JI k，Ν為子信道總數(shù)，ΖΛ = Ncy-L^b，NeP為循環(huán)前綴長(zhǎng)度，k為基站b與用 戶m間最大多徑時(shí)延。
【文檔編號(hào)】H04L27/26GK104052568SQ201310078187
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2013年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月12日
【發(fā)明者】顧浙騏 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué), 張忠培