基于PCA演进的大规模MIMO信道反馈方法技术

本发明专利技术提出了一种基于PCA演进的大规模MIMO信道反馈方法。首先，考虑空域和频域两个域内的信道特性，获取下行信道相关特性参数，建立信道模型；其次，将矢量化后的信道状态信息进行分簇，提高信道状态信息的相关性和压缩性，以便将高维信道状态信息降低到低维；然后，在收发两端计算出特性参数信道模型每一簇内信道状态信息的协方差矩阵以及稀疏矩阵；再者，在接收端通过选择矩阵提取稀疏向量主要成分，使选定的稀疏信道向量满足各元素之和最大原则；最后，将选定的稀疏信道向量及选择矩阵的码字索引反馈到发射端。该方法采用基于PCA思想和分簇思想，实现在获得较高精度的同时减少大量的反馈量和降低计算复杂度。

Large scale MIMO channel feedback method based on PCA evolution

The invention provides a large-scale MIMO channel feedback method based on PCA evolution. First of all, considering the channel characteristics of the spatial and frequency domain two domain, obtaining downlink channel related parameters, channel model is established; secondly, the channel state information after the vector clustering, to improve the relevance of channel state information and compression, so as to reduce the high dimensional channel state information to the low dimensional; then, the calculated parameters of the channel model characteristics of each cluster in the channel state information of the covariance matrix and sparse matrix in the transmitter; furthermore, at the receiving end through the selection of main components of sparse vector matrix extraction, the sparse channel vector selected to meet the various elements and the maximum principle; finally, the feedback of the codeword index vector and the sparse channel selection matrix selected the transmitter. The method is based on the idea of PCA and clustering, which can reduce the amount of feedback and reduce the computational complexity.

【技术实现步骤摘要】
基于PCA演进的大规模MIMO信道反馈方法
本申请涉及无线通信
信道状态信息反馈方法，特别涉及一种基于PCA演进的大规模MIMO信道状态信息压缩反馈方法。
技术介绍
多输入多输出(Multiple-InputMultiple-Output，MIMO)技术是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量。它能充分利用空间资源，通过多个天线实现多发多收，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍的提高系统信道容量，被视为下一代移动通信的核心技术。正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)是一种有效的调制方案，它将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。接收端采用相关技术来将正交信号分开，减少了子信道之间的相互干扰。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。移动通信大规模MIMO-OFDM系统中，为实现使用预编码技术将能量集中到目标移动终本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于PCA演进的大规模MIMO‑OFDM系统信道反馈方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，获取下行信道相关特性参数，建立信道模型；S2，将信道向量hk进行分簇，根据信道特性参数计算出每一簇信道状态信息的协方差矩阵，并通过协方差矩阵的特征值分解获得稀疏矩阵；S3，预定义一个收发两端都已知的二进制选择矩阵码本，根据选定的稀疏信道向量各元素之和最大原则选取最优的选择矩阵。

【技术特征摘要】
1.一种基于PCA演进的大规模MIMO-OFDM系统信道反馈方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，获取下行信道相关特性参数，建立信道模型；S2，将信道向量hk进行分簇，根据信道特性参数计算出每一簇信道状态信息的协方差矩阵，并通过协方差矩阵的特征值分解获得稀疏矩阵；S3，预定义一个收发两端都已知的二进制选择矩阵码本，根据选定的稀疏信道向量各元素之和最大原则选取最优的选择矩阵。2.根据权利要求1所述的基于PCA演进的大规模MIMO-OFDM系统信道反馈方法，其特征在于，所述S1包括：考虑一个大规模MIMO-OFDM系统，发射端为配置Nt根均匀天线的线性阵列，接收端为单天线用户，考虑频域有Nc个子载波；在大规模MIMO-OFDM系统中，发射端与第k个用户间在空域和频域的信道向量hk表示为：其中N＝Nt×Nc，vec(A)表示将一个a×b的矩阵A矢量化，变成ab×1的列向量，hk(n)为第k个用户第n个子载波的空域信道向量，建立模型为：在大规模MIMO系统中，由于发射端配置天线数较多时，天线间距较小，天线间呈现较强的空间相关性，因此，发射端与第k个单天线用户间的信道可建模为：其中，表示发送相关矩阵，n表示第n个子载波，n∈{1,…,Nc}；表示均值为0，方差为1的独立分布复高斯随机矢量，Hiid,k(n)的第(u,v)个元素代表发射天线u和接收天线v之间由路径损耗和小尺度衰落组成的信道增益；由于发射端配置Nt根均匀线性阵列天线，空间相关矩阵可以通过Jakes模型得到，第p根天线与第q根天线之间的相关系数表示为：其中J0(·)表示第一类零阶贝塞尔函数，dpq表示第p根天线与第q根天线之间的距离，λ表示载波波长。3.根据权利要求1所述的基于PCA演进的大规模MIMO-OFDM系统信道反馈方法，其特征在于，所述S2包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖勇，陈玲，张舒敏，沈轩帆，胡异，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50