專利名稱：Lte系統(tǒng)中一種多用戶有限反饋開銷降低方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及LTE系統(tǒng)中一種基于可變長(zhǎng)編碼的多用戶有限反饋開銷降低方法。
背景技術(shù)：
在LTE系統(tǒng)中，基站端對(duì)發(fā)送信號(hào)進(jìn)行預(yù)編碼可給系統(tǒng)帶來(lái)諸多有利之處，比如系統(tǒng)容量的提升，系統(tǒng)誤碼率的降低等。正是由于這些優(yōu)點(diǎn)，預(yù)編碼技術(shù)作為多用戶MIM0-0FDM的關(guān)鍵技術(shù)已被廣泛研究。其中，基于碼本的多用戶有限反饋預(yù)編碼技術(shù)，由于其能夠有效地降低系統(tǒng)開銷，而逐漸成為預(yù)編碼技術(shù)研究的主要方向。在基于碼本的多用戶有限反饋預(yù)編碼系統(tǒng)中，基站端和每個(gè)用戶端都存有預(yù)先設(shè)計(jì)好的碼本，用戶端根據(jù)當(dāng)前的信道狀態(tài)信息(ChannelStateInformation,CSI),按照一定的碼字選擇準(zhǔn)則，選擇碼本中的最優(yōu)碼字，然后將最優(yōu)預(yù)編碼矩陣索引(PrecodingMatrixIndex, PMI)反饋給基站端,基站端再根據(jù)接收到的PMI進(jìn)行自適應(yīng)預(yù)編碼，這就是基于碼本的多用戶有限反饋系統(tǒng)的基本流程。在多用戶LTE系統(tǒng)中，由于用戶數(shù)目和每個(gè)用戶子載波的數(shù)目都比較大，而基站端為了得到用戶每個(gè)子載波的最優(yōu)預(yù)編碼矩陣，必須針對(duì)每個(gè)子載波采取類似的預(yù)編碼反饋處理機(jī)制，因而反饋量過大，造成對(duì)系統(tǒng)資源的極大浪費(fèi)，目前，主要的反饋開銷降低算法有分簇和插值。文獻(xiàn)(SHENGLIZHOU;BA0SHENG LI;WILLETT P.Recursive and trellis-basedfeedback reduction for MIM0—0FDM with rate-limited feedback.1EEE Transactionson Wireless Communications, 2006, 5(12):3400-3405.)提出了一種遞歸反饋算法，該算法利用相鄰子載波間頻率相關(guān)性， 先將前一碼字的相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的碼字作為當(dāng)前新碼本，通過縮小碼本的大小，降低了反饋開銷，該遞歸反饋算法雖然一定程度上降低了反饋量，但反饋開銷依然很大，而且該研究以單用戶為應(yīng)用背景，因此，并不適宜LTE系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有的LTE系統(tǒng)中多用戶有限反饋方法中反饋開銷過大的問題。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，提出了一種基于可變長(zhǎng)編碼的多用戶有限反饋開銷降低方法。在以多用戶MIM0-0FDM為關(guān)鍵技術(shù)的LTE系統(tǒng)中，基站通過多用戶調(diào)度算法同時(shí)調(diào)度K個(gè)用戶，通過前一個(gè)子載波的最優(yōu)碼字構(gòu)造當(dāng)前子載波的迭代碼本，新的迭代碼本中的碼字索引按照與前一個(gè)子載波最優(yōu)碼字的相關(guān)性遞減排列，得到用戶所有子載波在迭代碼本下的最優(yōu)碼字索引集合，進(jìn)而對(duì)最優(yōu)碼字索引集合進(jìn)行可變長(zhǎng)編碼，從而降低系統(tǒng)反饋開銷，同時(shí)又不產(chǎn)生任何性能損失，并且算法的復(fù)雜度低，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。該方法包括如下步驟:搜索用戶k的第一個(gè)子載波在原始碼本W(wǎng)中的最優(yōu)碼字Vtjpt(I);根據(jù)上一個(gè)子載波的的最優(yōu)碼字為下一個(gè)子載波構(gòu)造迭代碼本W(wǎng)'，迭代碼本W(wǎng)'中的碼字索引按照與前一個(gè)子載波最優(yōu)碼字相關(guān)性的降序編制；對(duì)每個(gè)子載波完成迭代碼本構(gòu)造后，從中選擇最優(yōu)碼字，從而得到所有子載波的最優(yōu)碼字索引集合C ;對(duì)最優(yōu)碼字索引集合C進(jìn)行游程編碼；對(duì)經(jīng)過游程編碼后的索引部分N和游程部分X分別進(jìn)行可變長(zhǎng)編碼和定長(zhǎng)編碼；基站端對(duì)接收到的用戶k的最優(yōu)碼字索引集合按位進(jìn)行逐級(jí)譯碼，從而得到與該用戶所有子載波相對(duì)應(yīng)的碼字索引。基站端采用SINR最大準(zhǔn)則調(diào)度算法，從所有待調(diào)度用戶中同時(shí)調(diào)度K個(gè)用戶，每個(gè)用戶ke [I, 2,..., K]進(jìn)行獨(dú)立的有限反饋。通過對(duì)原始碼本W(wǎng)= Iv1, v2，...，vj中碼字索引重新排序，構(gòu)造新的迭代碼本W(wǎng)' ={v/，v2'}，其中，Vi與前一個(gè)子載波最優(yōu)碼字相關(guān)性越高，其在新的迭代碼本中對(duì)應(yīng)的索引值越小。對(duì)最優(yōu)碼字索引集合C進(jìn)行游程編碼，得到碼字索引集合D= W1, d2，...，dN}，滿足N < M，其中游程編碼后碼字索引集合的第i個(gè)索引Cli=(NpXi)包括索引部分Ni和游程部分Xi ;對(duì)第i個(gè)索引Cli中的索引部分Ni和游程部分Xi分別進(jìn)行可變長(zhǎng)編碼和定長(zhǎng)編碼，得到新索引部分Ni'和定長(zhǎng)編碼后的新游程部分Xi'，最終合并得到可變長(zhǎng)編碼后的碼字索引即為E={ei，e2，...，eN}本發(fā)明在多用戶有限反饋系統(tǒng)中，加入了迭代碼本構(gòu)造和可變長(zhǎng)編碼，利用多用戶MMO-OFDM系統(tǒng)中各子載波間的頻率相關(guān)性，根據(jù)與上一個(gè)子載波最優(yōu)碼字的相關(guān)性，為下一個(gè)子載波構(gòu)造迭代碼本，并在新的迭代碼本中選擇最優(yōu)碼字，依此類推，從而得到所有子載波的最優(yōu)碼字集合，進(jìn)一步，對(duì)與該最優(yōu)碼字集合相對(duì)應(yīng)的碼字索引集合采用可變長(zhǎng)編碼進(jìn)行編碼，這樣，從而大幅度地降低了反饋開銷，提高了反饋鏈路的有效性。


圖1為基于碼本的多用戶有限反饋系統(tǒng)不意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)流程圖；圖3為可變長(zhǎng)編 碼具體流程圖；圖4定長(zhǎng)編碼反饋實(shí)例圖；圖5可變長(zhǎng)編碼反饋實(shí)例圖；圖6室內(nèi)NLOS環(huán)境下的反饋量比較圖；圖7城市宏蜂窩NLOS環(huán)境下的反饋量比較圖。
具體實(shí)施例方式在LTE系統(tǒng)多用戶有限反饋方案中，基站端同時(shí)調(diào)度K個(gè)用戶，其中每個(gè)被調(diào)度用戶需要通過反饋?zhàn)顑?yōu)碼字索引PMI以及對(duì)應(yīng)的SINR值，使基站端獲得部分信道狀態(tài)信息，從而自適應(yīng)地調(diào)整發(fā)送策略，提高系統(tǒng)性能。圖1所示為基于碼本的多用戶有限反饋系統(tǒng)的方案示意圖，假設(shè)基站端發(fā)射天線數(shù)為Nt，用戶端接收天線數(shù)為隊(duì)，有K個(gè)用戶被同時(shí)調(diào)度。每個(gè)用戶進(jìn)行單層傳輸，其對(duì)應(yīng)的輸入信息比特流經(jīng)過信道編碼、調(diào)制和層映射，分成Ns個(gè)并行的子流，滿足關(guān)系NsSmin (Nt，隊(duì))。接著通過預(yù)編碼將Ns個(gè)并行的子流匹配到Nt個(gè)發(fā)射天線上發(fā)送出去。用戶k(k=l，2，...，K)的接收信號(hào)可以表示為:
權(quán)利要求
1.LTE系統(tǒng)中一種基于可變長(zhǎng)編碼的多用戶有限反饋開銷降低方法，其特征在于，包括步驟:搜索用戶k的第一個(gè)子載波在原始碼本W(wǎng)中的最優(yōu)碼字Vtjpt(I);根據(jù)上一個(gè)子載波的最優(yōu)碼字為下一個(gè)子載波構(gòu)造迭代碼本W(wǎng)'，迭代碼本W(wǎng)'中的碼字索引則按照與前一個(gè)子載波最優(yōu)碼字相關(guān)性的降序編制；對(duì)每個(gè)子載波完成迭代碼本構(gòu)造后，并從中選擇最優(yōu)碼字，從而得到所有子載波的最優(yōu)碼字索引集合C ;對(duì)最優(yōu)碼字索引集合C進(jìn)行游程編碼；對(duì)經(jīng)過游程編碼后的索引部分N和游程部分X分別進(jìn)行可變長(zhǎng)編碼和定長(zhǎng)編碼；基站端對(duì)接收到的用戶k的最優(yōu)碼字索引集合，按位逐級(jí)譯碼，從而得到與該用戶所有子載波相對(duì)應(yīng)的碼字索引。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基站端采用信干噪比SINR最大準(zhǔn)則調(diào)度算法，從所有待調(diào)度用戶中同時(shí)調(diào)度K個(gè)用戶，每個(gè)用戶k e [1，2，...，K]采取獨(dú)立的有限反饋機(jī)制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過對(duì)原始碼本1={νι，ν2，...，^}中碼字索引重新排序，構(gòu)造迭代碼本W(wǎng)' =Iv1' ,N2'}，Vi如果與前一個(gè)子載波對(duì)應(yīng)的最優(yōu)碼字相關(guān)性越高，則其在W'中的索引值越??；以此類推，最終形成與所有子載波相關(guān)的最優(yōu)碼字索引集合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)最優(yōu)碼字索引集合C進(jìn)行游程編碼，得到碼字索引集合D=W1, d2，...，dN }，其中N彡Μ，Cli= (Ni, Xi)包括索引部分Ni和游程部分Xi ；對(duì)屯中索引部分Ni和游程部分Xi分別進(jìn)行可變長(zhǎng)編碼和定長(zhǎng)編碼，得到新索引部分Ni'和定長(zhǎng)編碼后的新游程部分Xi'，最終合并得到可變長(zhǎng)編碼后的碼字索引E=Ie1, e2,..., eN}。
全文摘要
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了LTE系統(tǒng)中一種基于可變長(zhǎng)編碼的多用戶有限反饋開銷降低方法。在以多用戶MIMO-OFDM為關(guān)鍵技術(shù)的LTE系統(tǒng)中，基站依據(jù)多用戶調(diào)度算法同時(shí)調(diào)度K個(gè)用戶，分別針對(duì)每個(gè)用戶，利用前一個(gè)子載波的最優(yōu)碼字構(gòu)造當(dāng)前子載波的迭代碼本，新的迭代碼本中的碼字索引則按照與前一個(gè)子載波最優(yōu)碼字的相關(guān)性遞減排列，得到用戶所有子載波在迭代碼本下的最優(yōu)碼字索引集合，進(jìn)而對(duì)最優(yōu)碼字索引集合進(jìn)行可變長(zhǎng)編碼，從而降低系統(tǒng)反饋開銷，同時(shí)又不產(chǎn)生任何性能損失，因此，使用本方法可以大幅度降低多用戶系統(tǒng)中每個(gè)被調(diào)度用戶的反饋開銷，并且算法復(fù)雜度低，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04L1/16GK103227698SQ20131015748
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月28日
發(fā)明者景小榮, 李巖, 張祖凡, 陳前斌 申請(qǐng)人:重慶郵電大學(xué)