一种FDD大规模MIMO‑OFDM系统下的信道信息反馈算法技术方案

本发明专利技术请求保护一种5G通信领域中FDD大规模MIMO‑OFDM系统下基于信道的时域稀疏性和卡尔曼信道预测模型的信道压缩和信道预测算法。解决了大规模MIMO‑OFDM下信道状态信息(CSI)反馈量过大，所反馈的CSI过时的问题。在用户设备(UE)接收端反馈CSI时，不是直接反馈，而是先将CSI做反傅里叶变换(IFFT)来进行CSI稀疏，再根据信道的时域稀疏性抽头形成压缩后的CSI，故CSI压缩到较低维度矩阵，从而减少反馈量。同时利用压缩后的CSI，通过卡尔曼滤波理论得到预测CSI，不仅降低预测复杂度，同时克服了反馈的CSI过时问题。

The channel information feedback algorithm for large-scale FDD MIMO under OFDM system

The present invention requests channel prediction model of channel time domain sparsity and Calman channel compression and channel prediction algorithm based on a 5G in the field of communication FDD large-scale MIMO OFDM system. To solve the channel state information of large-scale MIMO OFDM (CSI) feedback is too large, the problem of outdated feedback CSI. The user equipment (UE) receiver feedback CSI, not direct feedback, but the first CSI inverse Fourier transform (IFFT) to CSI is sparse, according to tap time-domain channel sparseness is formed after the compression of CSI, so CSI compression to low dimension matrix, thereby reducing the amount of feedback. At the same time, using the compressed CSI and using the Calman filter theory to predict CSI, it not only reduces the prediction complexity, but also overcomes the CSI outdated problem of feedback.

【技术实现步骤摘要】
一种FDD大规模MIMO-OFDM系统下的信道信息反馈算法
本专利技术属于5G通信领域，具体涉及到一种FDD大规模MIMO-OFDM系统下基于信道的时域稀疏性和卡尔曼信道预测模型的信道信息反馈算法。
技术介绍
近年来，随着智能手机等无线通信终端的迅速普及，处理业务量的增加，如何增大无线通信系统容量引起了人们的高度关注。5G是下一代高速移动通信技术，而大规模MIMO-OFDM是实现5G的关键技术之一。大规模多天线是一种多入多出的通信系统，在系统中基站的天线数远高于终端的天线数目，在整个5G系统中带来一系列优点：相比于传统MIMO-OFDM系统，大规模MIMO-OFDM系统的空间分辨率被极大地提升了；波束赋形技术能够让能量极小的波束集中在一块小型区域，因此干扰能够被极大地减少；相比于单一天线系统，大规模MIMO-OFDM技术能够通过不同的维度提升频谱和能量利用效率。然而要使基站传输信号的能量能够精确指向期望方向，基站需要准确获取下行CSI。在TDD模式下，由于上下行信道在相干时间内具有互易性，基站通过对上行信道特定导频估计可以获得下行CSI。FDD模式下，上行信道与下行信道不具备互易性，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种FDD大规模MIMO‑OFDM系统下的信道信息反馈算法，其特征在于，包括以下步骤：1)、在大规模MIMO‑OFDM系统中，接收端对频域信道进行估计，得到CSI信道状态信息H，H即为信道矩阵；2)、将估计得到H做反傅里叶变换IFFT得到时域稀疏CSI信息h；3)、再根据信道的时域稀疏性抽头形成压缩后的CSI信息h′，CSI压缩到较低维度矩阵；4)、使用卡尔曼预测模型对当前时刻n压缩后的CSI信息h′n进行信道预测，得到接收端反馈CSI到基站所需时间之后的CSI信息h′n+1，接收端反馈预测的CSI信息和活跃信道抽头位置指示给基站；5)、在基站端，进行CSI恢复得到完整的时域CSI信息，并对得...

【技术特征摘要】
1.一种FDD大规模MIMO-OFDM系统下的信道信息反馈算法，其特征在于，包括以下步骤：1)、在大规模MIMO-OFDM系统中，接收端对频域信道进行估计，得到CSI信道状态信息H，H即为信道矩阵；2)、将估计得到H做反傅里叶变换IFFT得到时域稀疏CSI信息h；3)、再根据信道的时域稀疏性抽头形成压缩后的CSI信息h′，CSI压缩到较低维度矩阵；4)、使用卡尔曼预测模型对当前时刻n压缩后的CSI信息h′n进行信道预测，得到接收端反馈CSI到基站所需时间之后的CSI信息h′n+1，接收端反馈预测的CSI信息和活跃信道抽头位置指示给基站；5)、在基站端，进行CSI恢复得到完整的时域CSI信息，并对得到的时域CSI信息做傅里叶变换FFT，得到对应于各子载波的频域CSI信息。2.根据权利要求1所述的FDD大规模MIMO-OFDM系统下的信道信息反馈算法，其特征在于，步骤1)中接收端使用经典信道估计算法包括LS最小二乘法、MMSE最小均方误差法在内的估计算法进行频域信道估计，得到频域CSI信息H表示为：H＝{H[0]，..，H[Nt-1]},(1)其中表示天线nt对应N个子载波上的频域信道，Nt表示基站端天线的根数，表示Nt根天线对应N个子载波上的频域信道矩阵。3.根据权利要求1或2所述的FDD大规模MIMO-OFDM系统下的信道信息反馈算法，其特征在于，所述步骤2)将估计得到H做反傅里叶变换IFFT得到时域稀疏CSI信息h具体包括：在接收端，利用IFFT将得到的频域CSI信息H进行稀疏化，用户将N个子载波上的信道矩阵H做反傅立叶变换：h＝FHH,(2)其中F为N×L的离散傅立叶变换矩阵，L为时域信道的长度，h表示为：h＝{h[0]，...，h[Nt-1]},(3)其中表示天线nt对应的L个路径上的时域信道，表示Nt根天线对应的L个路径上的时域信道矩阵。4.根据权利要求3所述的FDD大规模MIMO-OFDM系统下的信道信息反馈算法，其特征在于，所述步骤3)根据信道的时域稀疏性抽头形成压缩后的CSI信息h′具体包括：从h中抽取d个活跃信道，抽头后形成压缩后的CSI信息为h′，表示为：h′＝{h′[0]，...，h′[Nt-1]},(4)其中表示天线nt对应的d个活跃抽头上的时域信道，表示Nt根天线对应的d个活跃抽头上的时域信道矩阵。5.根据权利要求4所述的FDD大规...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丹，叶颂基，周佳，余永坤，李小文，陈发堂，王华华，刘宇，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50