專利名稱：一種低復(fù)雜度的部分反饋迫零波束成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于移動(dòng)通信系統(tǒng)多天線廣播信道容量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及多天線廣播信道中基站根據(jù)用戶的反饋信息進(jìn)行調(diào)度和預(yù)處理的波束成型方法。
背景技術(shù)：
多用戶分集是目前移動(dòng)通信系統(tǒng)多天線廣播信道容量技術(shù)領(lǐng)域廣泛研究的、提高無(wú)線系統(tǒng)頻譜效率的有效方法。
《國(guó)際電子與電氣工程師協(xié)會(huì)信息理論學(xué)報(bào)》(IEEE Transactions on InformationTheory，vol.49 No.7，July 2003，pp.1691--1706)介紹了一種在基站端有多天線、用戶端有單天線的廣播信道中利用臟紙編碼技術(shù)達(dá)到下行廣播信道和容量的方法，但由于臟紙編碼是非線性的，而且需要知道其他用戶的干擾信息，使該方法復(fù)雜度過(guò)高，且基站端需要完全的信道狀態(tài)信息，這在實(shí)際中是難以實(shí)現(xiàn)的。
《國(guó)際電子與電氣工程師協(xié)會(huì)信號(hào)處理學(xué)報(bào)》(IEEE Transactions on Signal Processing，Vol.52 No.2，F(xiàn)ebruary 2004，pp.461--471)介紹了一種迫零波束成型技術(shù)用來(lái)逼近單小區(qū)多天線廣播信道容量。當(dāng)用戶端只有一根天線時(shí)，基站端將波束預(yù)處理矩陣設(shè)置為用戶信道進(jìn)行反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)用戶間的互不干擾。但是最佳的多用戶調(diào)度由于需要在所有可能的用戶組合中搜索最優(yōu)的用戶組合，計(jì)算復(fù)雜度會(huì)隨著用戶數(shù)的增加而呈指數(shù)增長(zhǎng)。
《國(guó)際電子與電氣工程師協(xié)會(huì)國(guó)際通信會(huì)議會(huì)刊》(IEEE Internet.Conf.Communication ICC’05，Rio de Janeiro，Brazil，July 9-18，2005，pp.542--546)介紹了一種低復(fù)雜度的的迫零波束成型多用戶調(diào)度方法。利用用戶之間信道正交性以及用戶信道增益的聯(lián)合選擇，其調(diào)度復(fù)雜度隨用戶數(shù)的增加呈線性增長(zhǎng)。但是該方法在用戶數(shù)比較多的時(shí)候仍然具有較高的復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種低復(fù)雜度的部分反饋迫零波束成型方法，利用迫零波束成型多用戶調(diào)度中對(duì)用戶信道增益的選擇性，剔除一些信道增益比較差的用戶，可顯著減小反饋開(kāi)銷并降低多用戶調(diào)度的復(fù)雜度，而吞吐率的損失也可以控制在系統(tǒng)能夠接受的范圍之內(nèi)。
本發(fā)明低復(fù)雜度的部分反饋迫零波束成型方法，用戶根據(jù)基站在訓(xùn)練階段發(fā)射的導(dǎo)頻信號(hào)和本用戶在訓(xùn)練階段的接收信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)獲得信道狀態(tài)信息；用戶將信道狀態(tài)信息通過(guò)上行鏈路反饋到基站；基站通過(guò)半正交向量選擇的方法選出激活用戶集合；基站根據(jù)容量最大化原則和灌水算法確定發(fā)射功率矩陣；基站將發(fā)射數(shù)據(jù)向量與迫零波束成型矩陣相乘后發(fā)射出去，所述迫零波束成型矩陣是激活用戶集合信道矩陣的偽逆和發(fā)射功率矩陣的開(kāi)方的乘積；其特征在于
用戶的信道狀態(tài)信息在傳送到反饋鏈路前，先經(jīng)過(guò)一個(gè)反饋門限由基站在初始化階段根據(jù)系統(tǒng)吞吐率要求、用戶總數(shù)和發(fā)射天線數(shù)共同決定的反饋判決器；信道增益大于反饋門限的用戶將信道狀態(tài)信息通過(guò)上行反饋鏈路反饋到基站；基站僅在所有參與反饋的用戶中進(jìn)行激活用戶集合調(diào)度。
所述進(jìn)行信道估計(jì)包括最小均方誤差信道估計(jì)、最小二乘信道估計(jì)或盲信道估計(jì)。
以下通過(guò)分析本發(fā)明方法所依據(jù)的原理，并與現(xiàn)有技術(shù)相比較來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明適用的迫零波束成型系統(tǒng)中包括一個(gè)基站和K個(gè)用戶(編號(hào)為U_1，...，U_K)，基站裝配有M個(gè)發(fā)射天線，每個(gè)用戶裝配有一個(gè)接收天線，且K＞M，此系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系可以描述為Y＝HSX+N(F1)每次基站選擇M個(gè)用戶進(jìn)行通信，這M個(gè)用戶組成了激活用戶集合。其中，Y為M×1的用戶接收信號(hào)矢量，H=hπ(1)T...hπ(M)TT]]>為M×M的激活用戶集信道矩陣，(·)T表示矩陣的轉(zhuǎn)置。hπ(i)是第i個(gè)被激活用戶的1×M信道向量；S為M×M的迫零波束成型矩陣，X為M×1的用戶數(shù)據(jù)，N為M×1的用戶接收的加性高斯白噪聲矢量。
并且定義第i個(gè)用戶的信道hi的增益為‖hi‖2(F2)用戶的平均信道增益為g＝E(‖hi‖2) (F3)第i個(gè)用戶的歸一化信道增益為αi＝‖hi‖2/g (F4)系統(tǒng)的歸一化吞吐率表示為R/R0(F5)R0為系統(tǒng)全部用戶反饋時(shí)的吞吐率，R為系統(tǒng)目標(biāo)吞吐率。
在傳統(tǒng)的多用戶迫零波束成型系統(tǒng)中，基站端需要知道所有用戶的信道狀態(tài)信息，即每個(gè)用戶在每個(gè)時(shí)隙需要向基站反饋信道狀態(tài)hi?；驹诘玫剿杏脩粜诺罓顟B(tài)后用最優(yōu)(窮舉法)或者次優(yōu)(如半正交用戶選擇法)找出和速率意義上最優(yōu)或者次優(yōu)的激活用戶組，并且設(shè)置S為H的偽逆和發(fā)射功率矩陣開(kāi)方的乘積，即S＝HT(HHT)-1P1/2，消除用戶間的干擾，將數(shù)據(jù)X左乘S后發(fā)送出去。而本發(fā)明方法不需要所有用戶都反饋信道狀態(tài)信息，在系統(tǒng)初始化的時(shí)候，基站根據(jù)系統(tǒng)的吞吐率要求、可調(diào)度用戶總數(shù)和發(fā)射天線數(shù)向小區(qū)內(nèi)每個(gè)用戶配置用于決定用戶是否反饋的信道增益門限，在每個(gè)時(shí)隙，每個(gè)用戶都進(jìn)行信道估計(jì)，只有信道增益大于配置的反饋門限的用戶才向基站反饋信道狀態(tài)信息。隨著歸一化反饋門限增大，能夠得到反饋機(jī)會(huì)的用戶數(shù)迅速下降，從而有效剔出信道增益比較差的用戶，很大程度上減小反饋開(kāi)銷；另一方面，由于基站可調(diào)度用戶數(shù)的減小，調(diào)度的復(fù)雜度也會(huì)降低。獲得以上兩個(gè)好處的同時(shí)，系統(tǒng)的吞吐率損失是可以接受的。
在系統(tǒng)的仞始化階段，基站根據(jù)系統(tǒng)歸一化吞吐率要求、用戶數(shù)和發(fā)射天線數(shù)，向小區(qū)內(nèi)每一用戶配置一個(gè)歸一化的用于決定用戶是否反饋的信道增益門限α0。
用戶為了判定是否自己需要向基站反饋信道信息，通過(guò)在用戶端利用基站端發(fā)送的導(dǎo)頻信號(hào)和本用戶在訓(xùn)練階段的接收信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)得到需要獲得信道的狀態(tài)?；镜牟僮鞣譃閮蓚€(gè)階段訓(xùn)練階段和傳送階段。在訓(xùn)練階段，基站在每個(gè)天線上只發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)，不發(fā)送數(shù)據(jù)；在傳送階段，基站在每個(gè)天線上只發(fā)送輸出用戶數(shù)據(jù)，不發(fā)送導(dǎo)頻。導(dǎo)頻和輸出用戶數(shù)據(jù)通過(guò)復(fù)用器進(jìn)行時(shí)分復(fù)用。
在基站的訓(xùn)練階段，基站在每個(gè)天線上發(fā)送相互正交的導(dǎo)頻，每個(gè)用戶通過(guò)信道估計(jì)模塊估計(jì)出從基站的M個(gè)發(fā)射天線到本用戶的接收天線的信道狀態(tài)矢量hi＝[hi1…h(huán)iM]T(F6)其中i是用戶的序號(hào)。
然后將hi輸入到反饋判決器。反饋判決器首先計(jì)算信道的歸一化信道增益αi＝‖hi‖2/g(F7)比較αi和α0，如果αi＞α0，該用戶判定自己具備反饋資格，將信道hi＝[hi1…h(huán)iM]T送入上行反饋信道。
若αi≤α0，這個(gè)用戶就不參與反饋。
本發(fā)明中，對(duì)參與反饋的用戶，參與反饋的每用戶反饋開(kāi)銷仍然與全部用戶反饋時(shí)相同，但是由于反饋用戶數(shù)的減小，總反饋開(kāi)銷明顯降低。
基站端在得到所有具有反饋資格的用戶信道信息以后，按照以下步驟進(jìn)行用戶選擇第一步仞始化。
假設(shè)基站一共得到了K0個(gè)用戶的反饋信息，當(dāng)K0≥M時(shí)，設(shè)定備選用戶集合Γ1=(U1,···UK0).]]>計(jì)算所有K0用戶的歸一化信道增益，并從中選出1個(gè)信道增益最大的用戶，這個(gè)用戶即為初始的用戶激活集的種子SEED＝Useed。初始化激活用戶集合S＝(Useed)；初始化備選用戶集合Γ2＝Γ1-S。輔助變量g(1)=hUseed;]]>輔助變量i＝2。
第二步對(duì)于每一個(gè)用戶Uk∈Γi，計(jì)算gk=hk-hkΣ1i-1g(j)*g(j)||g(j)||2...(F8)]]>
符號(hào)(·)*表示矩陣的專置共軛。
第三步根據(jù)以下方法選擇激活用戶集合的第i個(gè)用戶π(i)=argmaxk∈Γi||gk||2,...(F9)]]>激活用戶集更新為S:＝S∪(π(i))，輔助變量g(i)更新為g(i):=gπ(i)]]>如果i＜M，輔助變量i更新為i:＝i+1，轉(zhuǎn)到第四步；如果i＝M，轉(zhuǎn)到第五步。
第四步依照如下規(guī)則更新備選用戶集合Γi+1:=(k∈Γi,|g(i)hk|||g(i)||||hk||<β)...(F10)]]>其中β為根據(jù)平均信噪比、基站天線數(shù)、總用戶數(shù)和反饋門限通過(guò)預(yù)先計(jì)算機(jī)仿真得到的一個(gè)系統(tǒng)正交性調(diào)度參數(shù)。
重復(fù)執(zhí)行第二步和第三步。
第五步1.將S中的M個(gè)用戶的信道向量組成信道矩陣H=hπ(1)T...hπ(M)TT]]>2.計(jì)算S中M個(gè)用戶的實(shí)際信道增益矩陣G＝(HHH)-1(F11)其對(duì)角線元素的倒數(shù)gπ(j)=1Gjj(j=1···M)]]>是每個(gè)用戶的實(shí)際信道增益。
3.根據(jù)gπ(1)，…，gπ(M)和總發(fā)射功率P0以最大化吞吐率的原則確定M個(gè)用戶的灌水算法功率分配P=diag(Pπ(1),···,Pπ(M))...(F12)]]>
符號(hào)diag(·)表示將括號(hào)內(nèi)的元素組成對(duì)角陣。
其中Pπ(j)=(μgπ(j)-σn2)+Σj=1···M(μ-σn2gπ(j))+=P0,]]>μ是功率灌水的水平，(z)+＝max(z，0)(F13)計(jì)算追零波束成型矩陣S=HT(HHT)-1p1/2...(F14)]]>式中H由激活用戶集中每個(gè)用戶的信道向量按行排列得到。M個(gè)用戶的發(fā)射向量X=[xπ(1),···,xπ(M)]T.]]>將X左乘迫零波束矩陣S得到輸出數(shù)據(jù)。然后通過(guò)發(fā)射天線發(fā)射出去。
激活的M個(gè)用戶的編號(hào)為π(1)，…，π(M)，用戶π(j)的接收信號(hào)為yπ(j)=gπ(j)xπ(j)+nπ(j),j=1···M...(F15)]]>nπ(j)是方差等于σn2的高斯白噪聲。
從而本發(fā)明中K0＞M時(shí)最終能夠獲得的吞吐率為R=Σ1Mlog(1+pπ(j)σn2)]]>比特/秒/赫茲(F16)K0＜M時(shí)，基站不能調(diào)度到最多的M個(gè)用戶，基站調(diào)度終止，此次調(diào)度獲得的吞吐率為R＝0 (F17)系統(tǒng)可以獲得平均吞吐率為R＝E(R) (F18)符號(hào)E(·)表示對(duì)時(shí)間平均。
與現(xiàn)有的臟紙編碼和最優(yōu)以及次優(yōu)多用戶調(diào)度迫零波束成型系統(tǒng)(窮舉和半正交向量組選擇方法)需要所有的用戶反饋信道狀態(tài)信息相比，本發(fā)明由于采用了用戶部分反饋的技術(shù)，使得只有信道增益大于反饋門限的用戶才能被反饋，而不需要所有用戶都參與反饋。隨著反饋門限的增加，反饋的用戶數(shù)減小很快，從而顯著節(jié)省了反饋開(kāi)銷。
和現(xiàn)有的迫零波束成型最優(yōu)多用戶調(diào)度需要在所有的用戶中窮舉吞吐量最大的用戶相比，由于本發(fā)明采用了用戶部分反饋技術(shù)使得基站需要調(diào)度的用戶總數(shù)減小，即使基站使用窮舉的最優(yōu)調(diào)度方法，復(fù)雜度也會(huì)顯著降低。
由于多用戶迫零波束成型系統(tǒng)中對(duì)用戶信道增益的選擇性，這種不需要全部用戶進(jìn)行反饋的方法不會(huì)很明顯的降低系統(tǒng)的吞吐率。即本發(fā)明以很小的吞吐率損失，換取了反饋開(kāi)銷和調(diào)度復(fù)雜度的顯著降低。


圖1是本發(fā)明低復(fù)雜度的部分反饋迫零波束成型方法的實(shí)施系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是低復(fù)雜度的部分反饋迫零波束成型方法系統(tǒng)的歸一化吞吐率和反饋門限的關(guān)系曲線。
圖3是低復(fù)雜度的部分反饋迫零波束成型方法的反饋用戶比例和反饋門限的關(guān)系曲線。
圖4是低復(fù)雜度的部分反饋迫零波束成型方法的吞吐率和反饋門限的關(guān)系曲線。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合

本發(fā)明方法的實(shí)施例。
實(shí)施例1本實(shí)施例中以基站配置4根天線，每個(gè)用戶配置1根天線，小區(qū)內(nèi)一共100個(gè)可調(diào)度用戶，歸一化吞吐率要求0.97，調(diào)度相關(guān)性因子β＝0.5，總信噪比P0/σn2＝10，每個(gè)用戶的信道為瑞利的不相關(guān)信道為例，說(shuō)明用戶部分反饋迫零波束成型多用戶廣播系統(tǒng)的實(shí)施方案。
在這種配置下，平均信道增益依照(F3)為g＝E(‖hi‖2)＝4。
基站根據(jù)100個(gè)用戶的歸一化吞吐率和反饋門限的關(guān)系，設(shè)置反饋判決器歸一化吞吐率為0.97的情況下歸一化反饋門限α0＝1.5。
圖1給出了本實(shí)施例低復(fù)雜度的部分反饋迫零波束成型方法的實(shí)施系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖基站端系統(tǒng)由以下部分組成調(diào)度器模塊2接收所有用戶的待發(fā)送數(shù)據(jù)1和來(lái)自上行反饋鏈路12的用戶狀態(tài)信息13，進(jìn)行用戶調(diào)度后將被調(diào)度的用戶數(shù)據(jù)3送入波束成型模塊4，同時(shí)上行反饋鏈路12中的被調(diào)度用戶信道狀態(tài)信息14也被送入波束成型模塊4，波束成型模塊4進(jìn)行發(fā)送功率分配、迫零波束成型矩陣計(jì)算，發(fā)送天線5將波束成型模塊4送來(lái)的波束成型后的數(shù)據(jù)發(fā)送出去。
用戶端系統(tǒng)由以下部分組成接收天線6接收來(lái)自基站的發(fā)送數(shù)據(jù)或倒頻信息，將數(shù)據(jù)信息送入數(shù)據(jù)解調(diào)模塊7進(jìn)行數(shù)據(jù)解調(diào)后恢復(fù)出原始數(shù)據(jù)10；將倒頻信息送入信道估計(jì)模塊8進(jìn)行信道估計(jì)后將信道狀態(tài)信息送入反饋判決器9，如果判定需要反饋則將信道狀態(tài)信息11送入上行反饋鏈路12。
在基站的訓(xùn)練階段，基站在每個(gè)天線上發(fā)送相互正交的導(dǎo)頻，每個(gè)用戶通過(guò)信道估計(jì)模塊8采用最小均方誤差信道估計(jì)方法估計(jì)出從基站的M個(gè)發(fā)射天線到本用戶的接收天線的信道增益矢量hi＝[hi1，hi2，hi3，hi4]，其中i是用戶的序號(hào)。用戶根據(jù)(F4)計(jì)算歸一化信道增益αi＝‖hi‖2/g＝‖hi‖2/4并將αi送入反饋判決器9。
反饋判決器9比較αi和α0(α＝1.5)，若αi＞1.5，將hi＝[hi1，hi2，hi3，hi4]和用戶的標(biāo)示i送入上行鏈路12反饋到基站。如果αi≤1.5，反饋判決器9則決定此次不參與反饋。
基站通過(guò)上行鏈路得到所有用戶信道反饋后進(jìn)行如下的操作1.基站在調(diào)度器模塊2中接收所有參與反饋的用戶的信道狀態(tài)，并且統(tǒng)計(jì)反饋用戶的總數(shù)。如果反饋用戶總數(shù)小于4，則此次基站調(diào)度器模塊2決定不發(fā)送任何信號(hào)。
此次基站調(diào)度得到的吞吐率為R＝0；如果反饋用戶總數(shù)大于等于4，繼續(xù)執(zhí)行以下步驟。
2.基站調(diào)度器模塊2根據(jù)以下步驟進(jìn)行激活用戶選擇第一步基站調(diào)度器模塊2將所有反饋用戶的集合設(shè)置為Γ1，根據(jù)(F4)計(jì)算所有參與反饋的K0個(gè)用戶的歸一化信道增益，并從中選出1個(gè)信道增益最大的用戶，這個(gè)用戶即為初始的用戶激活集的種子SEED＝Useed。初始化激活用戶集合S＝(Ueed)。初始化備選用戶集合Γ2，Γ2＝Γ1-S。輔助變量g(1)=hUseed.]]>輔助變量i＝2。
第二步對(duì)于每一個(gè)用戶Uk∈Γi，計(jì)算gk=hk-hkΣ1i-1g(j)*g(j)||g(j)||2]]>第三步根據(jù)以下方法選擇激活用戶集合的第i個(gè)用戶π(i)=argmaxk∈Γi||gk||2,]]>激活用戶集合更新為S:＝S∪(π(i))，輔助變量g(i)更新為g(i):=gπ(i)]]>如果i＜4，輔助變量i更新為i:＝i+1，轉(zhuǎn)到第四步；如果i＝4，轉(zhuǎn)到第五步。
第四步依照如下規(guī)則更新備選用戶集合
Γi+1=(k∈Γi,|g(i)hk|||g(i)||||hk||<0.5),]]>重復(fù)執(zhí)行第二步和第三步。
3.模塊4將用戶Uπ(1)，…，Uπ(4)的信道狀態(tài)向量組成信道矩陣H=[hπ(1)T···hπ(4)T]T.]]>4.模塊4計(jì)算每個(gè)用戶的實(shí)際信道增益gπ(j)=1Gjj,(i=1···4).]]>Gjj表示矩陣G＝(HHH)-1的j個(gè)對(duì)角線元素。根據(jù)此次發(fā)送的總功率P0和gπ(1)…gπ(4)依據(jù)容量最大化原則利用(F13)計(jì)算激活用戶集合中每個(gè)用戶的發(fā)射功率Pπ(1)…Pπ(4)Pπ(j)=(μgπ(j)-σn2)+Σj=1···M(μ-σn2gπ(j))+=P0,]]>μ是功率灌水的水平，(z)+＝max(z，0)。得到功率發(fā)射矩陣P=diag(Pπ(1)···Pπ(4))]]>5.模塊4計(jì)算迫零波束成型矩陣S＝HT(HHT)-1P1/26.模塊4確定激活用戶集中4個(gè)用戶的發(fā)射數(shù)據(jù)向量為X=[xπ(1)···xπ(4)]T,]]>并計(jì)算計(jì)算發(fā)射向量X′＝S·X。
7.將X′中的4個(gè)數(shù)據(jù)分別從發(fā)射天線模塊5的4根天線發(fā)射出去。
激活用戶集合中的用戶π(j)通過(guò)接收天線模塊6收到數(shù)據(jù)為yπ(j)=gπ(j)xπ(j)+nπ(j),j=1···M,nπ(j)]]>為方差為σn2的高斯白噪聲。
用戶π(j)將這些數(shù)據(jù)送到解調(diào)模塊7，依照在訓(xùn)練階段通過(guò)信道估計(jì)模塊8得到的信道狀態(tài)矢量對(duì)信號(hào)進(jìn)行相干調(diào)即可得到基站發(fā)送數(shù)據(jù)xπ(j)。
此次調(diào)度系統(tǒng)得到的吞吐率為R=Σ14log(1+gπ(j)pπ(j)σn2)]]>比特/秒/赫茲系統(tǒng)得到的總的吞吐率為R＝E(R)＝15.33比特/秒/赫茲，相比全部用戶反饋信道信息情況吞吐率只下降了0.45比特/秒/赫茲。符號(hào)E(·)表示對(duì)時(shí)間平均。
圖2給出了基站配置4根發(fā)射天線時(shí)，用戶的歸一化吞吐率和反饋門限的關(guān)系曲線用戶的信道被假定為瑞利不相關(guān)信道，用戶之間互相獨(dú)立。橫坐標(biāo)是歸一化反饋門限。縱坐標(biāo)是系統(tǒng)的歸一化吞吐率。曲線A是200用戶情形，曲線B是100用戶情形，曲線C是40用戶情形，曲線D是20用戶情形。其中曲線B代表了實(shí)施例1的情形。曲線B在縱坐標(biāo)為0.97時(shí)，橫坐標(biāo)為1.5，即歸一化反饋門限設(shè)置成1.5時(shí)，系統(tǒng)的歸一化吞吐率為0.97。圖2中，在歸一化反饋門限為1的時(shí)候，20，40，100，200用戶的歸一化吞吐率分別為0.92，0.97，0.99，0.99。損失并不明顯。隨著反饋門限的增大，歸一化吞吐率會(huì)逐漸降低。在對(duì)應(yīng)不同用戶數(shù)，不同的系統(tǒng)歸一化吞吐率要求，可以選擇到合適的反饋門限。
圖3中的曲線E給出了基站端4根天線，反饋用戶比例和反饋門限的關(guān)系曲線，即用戶的歸一化信道增益大于歸一化反饋門限的概率。用戶的信道被假定為瑞利不相關(guān)信道，用戶之間互相獨(dú)立。橫坐標(biāo)是歸一化反饋門限，縱坐標(biāo)是比例。隨著歸一化反饋門限的增大，用戶被反饋的概率迅速減小，從而總的反饋用戶數(shù)也會(huì)迅速減小。在實(shí)例1中反饋門限設(shè)置為1.5，反饋的用戶總數(shù)只占總用戶數(shù)的15％，即反饋開(kāi)銷只有全部用戶反饋的15％，基站的調(diào)度復(fù)雜度也只有全部都反饋時(shí)的15％。
聯(lián)合圖2和圖3，在實(shí)施例1中，100個(gè)用戶的情況下，低復(fù)雜度的部分反饋迫零波束成型方法系統(tǒng)以占全部用戶反饋15％的反饋開(kāi)銷，以全部用戶反饋15％的調(diào)度復(fù)雜度，實(shí)現(xiàn)了全部用戶參與反饋97％的吞吐率。
圖4給出了基站4根發(fā)射天線時(shí)，用戶的吞吐率和反饋門限的關(guān)系曲線。系統(tǒng)吞吐率和歸一化吞吐率在不同用戶數(shù)情況下和反饋門限的關(guān)系。橫坐標(biāo)是歸一化反饋門限。縱坐標(biāo)是系統(tǒng)的吞吐率，單位是比特每秒每赫茲。曲線F是200用戶情形，曲線G是100用戶情形，曲線H是40用戶情形，曲線I是20用戶情形。實(shí)施例1曲線G情形，吞吐率比較全部用戶都反饋的情形下降只有0.45比特每秒每赫茲，但是反饋開(kāi)銷和調(diào)度復(fù)雜度都只有全部反饋開(kāi)銷的15％。聯(lián)合圖2和圖4，只要?dú)w一化反饋門限設(shè)置的不太大，那么系統(tǒng)吞吐率的損失就并不明顯；并且從圖3中可以看出隨著反饋門限的增大，反饋開(kāi)銷和調(diào)度的復(fù)雜度都是顯著降低的。
權(quán)利要求
1.一種低復(fù)雜度的部分反饋迫零波束成型方法，用戶根據(jù)基站在訓(xùn)練階段發(fā)射的導(dǎo)頻信號(hào)和本用戶在訓(xùn)練階段的接收信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)獲得信道狀態(tài)信息；用戶將信道狀態(tài)信息通過(guò)上行鏈路反饋到基站；基站通過(guò)半正交向量選擇的方法選出激活用戶集合；基站根據(jù)容量最大化原則和灌水算法確定發(fā)射功率矩陣；基站將發(fā)射數(shù)據(jù)向量與迫零波束成型矩陣相乘后發(fā)射出去，所述迫零波束成型矩陣是激活用戶集合信道矩陣的偽逆和發(fā)射功率矩陣的開(kāi)方的乘積；其特征在于用戶的信道狀態(tài)信息在傳送到反饋鏈路前，先經(jīng)過(guò)一個(gè)反饋門限由基站在初始化階段根據(jù)系統(tǒng)吞吐率要求、用戶總數(shù)和發(fā)射天線數(shù)共同決定的反饋判決器；信道增益大于反饋門限的用戶將信道狀態(tài)信息通過(guò)上行反饋鏈路反饋到基站；基站僅在所有參與反饋的用戶中進(jìn)行激活用戶集合調(diào)度。
2.如權(quán)利要求1低復(fù)雜度的部分反饋迫零波束成型方法，特征在于所述進(jìn)行信道估計(jì)包括最小均方誤差信道估計(jì)、最小二乘信道估計(jì)或盲信道估計(jì)。
全文摘要
本發(fā)明低復(fù)雜度的部分反饋迫零波束成型方法，特征是用戶的信道狀態(tài)信息在傳送到反饋鏈路前，先經(jīng)過(guò)一個(gè)反饋門限根據(jù)系統(tǒng)吞吐率要求、用戶總數(shù)和發(fā)射天線數(shù)共同決定的反饋判決器；信道增益大于反饋門限的用戶將信道狀態(tài)信息通過(guò)上行反饋鏈路反饋到基站；基站僅在所有參與反饋的用戶中進(jìn)行激活用戶集合調(diào)度。本發(fā)明方法利用迫零波束成型多用戶調(diào)度中對(duì)用戶信道增益的選擇性，剔除一些信道增益比較差的用戶，顯著減小了反饋開(kāi)銷并降低了多用戶調(diào)度的復(fù)雜度，而吞吐率的損失也可以控制在系統(tǒng)能夠接受的范圍之內(nèi)。
文檔編號(hào)H04L25/02GK101047478SQ200610039440
公開(kāi)日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2006年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月1日
發(fā)明者邱玲, 劉宇鵬, 黃森華 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)