本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種基于信道質(zhì)量的自適應(yīng)波束加權(quán)信息分組反饋方法及裝置，改進(jìn)了傳統(tǒng)分組反饋由于信道衰落情況不同導(dǎo)致子載波在接收端的實(shí)際輸出信噪比不同，從而影響不同子載波上信息恢復(fù)的缺點(diǎn)。與傳統(tǒng)的分組反饋方案相比，本發(fā)明專利技術(shù)利用子載波的信道質(zhì)量信息，設(shè)計(jì)了針對不同子載波分組采用不同信息量反饋的自適應(yīng)反饋方案，其實(shí)質(zhì)是通過優(yōu)先減少深衰落子載波的波束成形信息重構(gòu)誤差，以減少深衰落點(diǎn)在接收端出現(xiàn)恢復(fù)錯(cuò)誤的概率，在有效減少反饋量的同時(shí)提升了系統(tǒng)的誤包率性能。仿真結(jié)果表明，本發(fā)明專利技術(shù)提出的基于信道質(zhì)量的自適應(yīng)波束加權(quán)信息分組反饋方法及裝置，優(yōu)于傳統(tǒng)的分組反饋方法及裝置。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)設(shè)及一種基于信道質(zhì)量的自適應(yīng)波束加權(quán)信息分組反饋方法及裝置，具體 是一種利用子載波的信道質(zhì)量信息，設(shè)計(jì)針對不同子載波分組采用不同波束加權(quán)信息量反 饋的自適應(yīng)反饋方法及裝置，屬于無線局域網(wǎng)
技術(shù)介紹
在正交頻分復(fù)用（Orthogonal Rrequen巧Division Multiplexing,(FDM)多輸入 多輸出（Multiple Input Multiple 0u1:put，MIMO)無線局域網(wǎng)中，為了改善頻率選擇性深 衰落對信號的影響，發(fā)射機(jī)通常對發(fā)送的數(shù)據(jù)流進(jìn)行加權(quán)處理，即波束成形，從而改善接收 信號質(zhì)量。然而，波束成形算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)通常需要發(fā)射機(jī)知道信道狀態(tài)信息（化annel State In化rmation，CSI)，該需要通過接收機(jī)進(jìn)行反饋。具體的實(shí)現(xiàn)過程為；發(fā)送端發(fā)送信 道估計(jì)訓(xùn)練序列，接收端利用信道估計(jì)訓(xùn)練序列估計(jì)出信道狀態(tài)信息，經(jīng)過對估計(jì)出的信 道狀態(tài)信息做適當(dāng)處理后反饋給發(fā)送端，發(fā)送端接收到反饋的信息后，利用反饋信息重構(gòu) 信道狀態(tài)信息，進(jìn)一步對發(fā)送數(shù)據(jù)流進(jìn)行波束成形處理。反饋是實(shí)現(xiàn)傳輸波束成形的基礎(chǔ)。 信道狀態(tài)信息反饋的方法可W分為隱式反饋和顯式反饋，隱式反饋是基于 H.A.Lorentz在1896年提出的電磁對等關(guān)系理論，需要進(jìn)行校準(zhǔn)；顯式反饋不需要校準(zhǔn)，在 802.lln中指定了 3種顯式反饋的格式；CSI，非壓縮波束成形權(quán)重值W及壓縮波束成形權(quán) 重值。CSI反饋是指由接收端反饋CSI信息，發(fā)送端來計(jì)算波束成形矩陣；非壓縮反饋是指 將接收端估計(jì)出的信道狀態(tài)信息直接反饋給發(fā)送端，需要使用相同的量化比特表示每一個(gè) CSI值的實(shí)部和虛部，致使反饋開銷非常大；壓縮反饋是指通過對信道狀態(tài)信息進(jìn)行適當(dāng) 壓縮量化處理后，將處理后的數(shù)據(jù)反饋給發(fā)送端。I邸E802.lln中通常采用Givens旋轉(zhuǎn)對 估計(jì)信道狀態(tài)信息矩陣的奇異值分解（SingleValuedecomposition,SVD)的右奇異矩陣 進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換并進(jìn)行角度量化，之后再進(jìn)行反饋，同時(shí)進(jìn)一步采用子載波分組反饋方案，進(jìn) 而顯著降低了反饋開銷。采用分組反饋方案時(shí)，發(fā)送端利用反饋數(shù)據(jù)子載波上的信道狀態(tài) 信息重構(gòu)所有數(shù)據(jù)子載波上的信道狀態(tài)信息。 顯式反饋時(shí)，用于反饋的信道狀態(tài)信息數(shù)量會(huì)隨著系統(tǒng)維數(shù)的增加而增長，該樣 系統(tǒng)開銷也隨之增長，系統(tǒng)效率降低，802. lln提供的量化與子載波分組技術(shù)有效減少了系 統(tǒng)開銷，降低了反饋量。但是傳統(tǒng)的信道狀態(tài)信息分組反饋方案為等量反饋，即每個(gè)分組反 饋的信息為等量信息，而實(shí)際面臨的問題是，在類似于IE邸802. llaj(45GHz)的頻率選擇 性衰落信道上，不同子信道的的衰落情況不一樣，造成在接收端的實(shí)際輸出信噪比也會(huì)不 一樣，最終影響不同子載波上的信息恢復(fù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
專利技術(shù)目的；為了減小壓縮反饋方式中傳統(tǒng)子載波分組等量反饋造成的性能損失， 本專利技術(shù)提供一種基于信道質(zhì)量的自適應(yīng)波束加權(quán)信息分組反饋方法及裝置，通過在接收端 利用子載波的信道質(zhì)量信息，設(shè)計(jì)針對不同子載波分組采用不同信息量反饋的自適應(yīng)反饋 方案，發(fā)送端可w利用接收到的反饋信息重構(gòu)波束加權(quán)矩陣信息。本專利技術(shù)設(shè)計(jì)的自適應(yīng)波 束加權(quán)信息分組反饋方案可W減少深衰落子載波的波束成形矩陣重構(gòu)誤差，從而在有效減 少反饋量的同時(shí)提升系統(tǒng)誤包率性能。 技術(shù)方案；一種基于信道質(zhì)量的自適應(yīng)波束加權(quán)信息分組反饋方法，包括如下步 驟： 步驟1 ;接收機(jī)利用發(fā)射機(jī)發(fā)送的信道狀態(tài)信息估計(jì)訓(xùn)練序列進(jìn)行信道狀態(tài)信息 估計(jì)，估計(jì)出各個(gè)數(shù)據(jù)子載波上的信道狀態(tài)信息矩陣Hk、平均發(fā)送信噪比P和平均接收信 噪比而及，k表示數(shù)據(jù)子載波索引且k= 1，…，N,d，N,d表示每個(gè)(FDM符號所包含的數(shù)據(jù)子 載波數(shù)；[000引步驟2 ;接收機(jī)計(jì)算采用傳輸波束成形后每個(gè)子載波每個(gè)空間流的接收機(jī)等效輸 出信噪比心％,、、，iss表示空間流索引且i1，..，N 表示空間流數(shù)目； 首先對信道狀態(tài)信息矩陣進(jìn)行SVD分解，計(jì)算公式為： Hk=UkSJk* (公式 1)[001U公式1中Hk表示第k個(gè)數(shù)據(jù)子載波上的信道狀態(tài)信息矩陣，Uk和Vk是酉矩陣，其 中Vk為波束成形加權(quán)矩陣，V是Vk的復(fù)共輛轉(zhuǎn)置矩陣，Sk是由奇異值組成的對角矩陣； 接收機(jī)等效輸出信噪比心％.,'u的計(jì)算公式為；[001引【主權(quán)項(xiàng)】1. 一種基于信道質(zhì)量的自適應(yīng)波束加權(quán)信息分組反饋方法，其特征在于，包括如下步 驟： 步驟1 :接收機(jī)利用發(fā)射機(jī)發(fā)送的信道狀態(tài)信息估計(jì)訓(xùn)練序列進(jìn)行信道狀態(tài)信息估 計(jì)，估計(jì)出各個(gè)數(shù)據(jù)子載波上的信道狀態(tài)信息矩陣Hk、平均發(fā)送信噪比p和平均接收信噪 比k表示數(shù)據(jù)子載波索引且k= l，一，Nsd，Nsd表示每個(gè)OFDM符號所包含的數(shù)據(jù)子載 波數(shù)； 步驟2 :接收機(jī)計(jì)算采用傳輸波束成形后每個(gè)子載波每個(gè)空間流的接收機(jī)等效輸出信 噪比》iss表示空間流索引且iss= 1，.."^^表示空間流數(shù)目； 步驟3 :接收機(jī)按照每個(gè)分組的大小Ng，并通過步驟2中獲得的計(jì)算每個(gè)分組 的平均信噪比SNRn，η表示分組編號； 步驟4 :接收機(jī)利用步驟1得到的平均接收信噪比_和步驟3得到的每個(gè)分組的平 均信噪比SNI^$照分組判定準(zhǔn)則對分組進(jìn)行判定； 步驟5 :接收機(jī)按照質(zhì)量類別反饋分組大小乂和每一個(gè)分組的信道相關(guān)信息，包括波 束成形加權(quán)矩陣信息、平均接收信噪比和每個(gè)分組的平均信噪比，其中高質(zhì)量分組反饋1 個(gè)子載波對應(yīng)的波束成形加權(quán)矩陣信息，低質(zhì)量分組反饋Q個(gè)子載波對應(yīng)的波束成形加權(quán) 矩陣信息，2 < Q < Ng，各波束成形加權(quán)矩陣信息信息量相同；反饋信息按照協(xié)議規(guī)定進(jìn)行 量化，量化后的比特信息包含在Compressed Beamforming Report字段，分組信息Ng包含 在 MMO control 字段； 步驟6:發(fā)射機(jī)接收并恢復(fù)所有反饋信息，包括分組大小Ng、平均接收信噪比、每個(gè)分組 的平均信噪比和波束成形加權(quán)矩陣信息，并依據(jù)分組判定準(zhǔn)則確定每個(gè)波束成形加權(quán)矩陣 信息所屬于的分組； 步驟7 :發(fā)射機(jī)利用步驟6得到的分組信息和每個(gè)分組的波束成形加權(quán)矩陣信息，重構(gòu) 所有子載波波束成形矩陣。2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于信道質(zhì)量的自適應(yīng)波束加權(quán)信息分組反饋方法，其特 征在于，步驟2中：計(jì)算采用傳輸波束成形后每個(gè)子載波每個(gè)空間流的接收機(jī)等效輸出信 噪比?; 首先對信道狀態(tài)信息矩陣進(jìn)行SVD分解，計(jì)算公式為： Hk=UkSJk* (公式 1) 公式1中Hk表示第k個(gè)數(shù)據(jù)子載波上的信道狀態(tài)信息矩陣，U k和V k是酉矩陣，其中V k 為波束成形加權(quán)矩陣，AC是V k的復(fù)共軛轉(zhuǎn)置矩陣，S k是由奇異值組成的對角矩陣； 接收機(jī)等效輸出信噪比5的計(jì)算公式為：公式2中P表示平均發(fā)送信噪比，Ntx表示發(fā)送天線的數(shù)目，iss=l，...，Nss，N s^* 空間流數(shù)目，表示矩陣Sk對角線上的第i ss個(gè)元素。3. 如權(quán)利要求1所述的一種基于信道質(zhì)量的自適應(yīng)波束加權(quán)信息分組反饋方法，其特 征在于：所述步驟3中，接收機(jī)根據(jù)步驟2中獲得的計(jì)算每個(gè)分組的平均信噪比，計(jì) 算公式為：公式3中，SNRn為分組η的平均信噪比，SMqs為每個(gè)子載波每個(gè)空間流的接收機(jī)等 效輸本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于信道質(zhì)量的自適應(yīng)波束加權(quán)信息分組反饋方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟1：接收機(jī)利用發(fā)射機(jī)發(fā)送的信道狀態(tài)信息估計(jì)訓(xùn)練序列進(jìn)行信道狀態(tài)信息估計(jì)，估計(jì)出各個(gè)數(shù)據(jù)子載波上的信道狀態(tài)信息矩陣Hk、平均發(fā)送信噪比ρ和平均接收信噪比k表示數(shù)據(jù)子載波索引且k＝1,…,Nsd，Nsd表示每個(gè)OFDM符號所包含的數(shù)據(jù)子載波數(shù)；步驟2：接收機(jī)計(jì)算采用傳輸波束成形后每個(gè)子載波每個(gè)空間流的接收機(jī)等效輸出信噪比iss表示空間流索引且iss＝1,..,Nss，Nss表示空間流數(shù)目；步驟3：接收機(jī)按照每個(gè)分組的大小Ng，并通過步驟2中獲得的計(jì)算每個(gè)分組的平均信噪比SNRn，n表示分組編號；步驟4：接收機(jī)利用步驟1得到的平均接收信噪比和步驟3得到的每個(gè)分組的平均信噪比SNRn按照分組判定準(zhǔn)則對分組進(jìn)行判定；步驟5：接收機(jī)按照質(zhì)量類別反饋分組大小Ng和每一個(gè)分組的信道相關(guān)信息，包括波束成形加權(quán)矩陣信息、平均接收信噪比和每個(gè)分組的平均信噪比，其中高質(zhì)量分組反饋1個(gè)子載波對應(yīng)的波束成形加權(quán)矩陣信息，低質(zhì)量分組反饋Q個(gè)子載波對應(yīng)的波束成形加權(quán)矩陣信息，2≤Q≤Ng，各波束成形加權(quán)矩陣信息信息量相同；反饋信息按照協(xié)議規(guī)定進(jìn)行量化，量化后的比特信息包含在Compressed?Beamforming?Report字段，分組信息Ng包含在MIMO?control字段；步驟6：發(fā)射機(jī)接收并恢復(fù)所有反饋信息，包括分組大小Ng、平均接收信噪比、每個(gè)分組的平均信噪比和波束成形加權(quán)矩陣信息，并依據(jù)分組判定準(zhǔn)則確定每個(gè)波束成形加權(quán)矩陣信息所屬于的分組；步驟7：發(fā)射機(jī)利用步驟6得到的分組信息和每個(gè)分組的波束成形加權(quán)矩陣信息，重構(gòu)所有子載波波束成形矩陣。...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊綠溪，李長庚，廖樹日，呂川，陸瑩，張靜，
申請(專利權(quán))人：東南大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32
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