正交频分复用系统中的信道反馈方法技术方案

本发明专利技术涉及一种正交频分复用系统中的信道反馈的方法。在正交频分复用系统中，信道在频域上得到估计，然而，无线信道的通用模型揭示了信道的时域参数与信道的频域描述相比，具有小得多的数据量。本发明专利技术描述了从频域信道采样中提取时域参数的方法，时域参数可以是连续时域参数，也可以是离散时域参数。本发明专利技术还描述了通过对频域匹配误差最小化而进一步优化时域参数的方法，该方法进一步改进了信道反馈质量和减少了反馈开销，采用时域参数的信道反馈的反馈开销为现有方案中反馈开销的极小的一部分。无论无线信道延迟分布的长短，采用时域参数的信道反馈具有一致的优越反馈性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电讯系统以及无线通讯系统领域，特别涉及无线通讯网络中信道反馈领域，具体是指一种。
技术介绍
典型的无线移动网络包含众多小区，每一小区具有一个或多个基站。小区中的移动用户与小区中的服务基站进行通讯。由于移动用户在小区内的位置是随机的，移动用户与其服务基站之间的信道质量的变化范围很大。例如，图1中的两个移动用户120和122位于同一小区，小区中的服务基站为基站112。移动用户120距基站112很近，因此移动用户120与基站112之间的信道质量可以相当好，移动用户120与基站112之间可以实现很高的数据流量。另一方面，移动用户122位于小区的边缘，距基站112很远。在基站112用于向移动用户122发送信号的下行信道中，移动用户122所收到的下行信号的强度因传输距离的增加而衰减更多。并且，移动用户122更靠近相邻小区，因此来自相邻小区基站114和116的信号所造成的干扰更强。所以，小区边缘处的下行信道质量可能会非常差。在移动用户122用于向基站112发送信号的上行信道中，移动用户122的上行信号会受到相邻小区的移动用户124和126的干扰，因此，小区边缘处的上行信道质量也会很差。这导致了小区边缘处的数据流量远远低于移动用户在基站附近所能达到的峰值流量，并使得整个小区的平均数据流量也很低，从而在很大程度上降低了网络性能。为了改进基于数据流量的网络性能，多点传播方案最近被引入无线移动网络。参见图1，移动用户122与基站112相连，移动用户124与基站114相连，移动用户126与基站116相连。在不采用多点传播时，每一个基站独立地与相应的移动用户通讯。以移动用户122为例，来自基站114和116的信号形成了干扰噪声。如图1所示，移动用户122位于小区边缘，来自基站114和116的干扰可以远比来自基站112的信号强大，从而使得移动用户122的通讯质量变得很差，进而导致极低的数据流量。多点传播方案的重点在于提高小区边缘的性能，它的原理可以描述如下。图1示出了一个多点传播系统的实例。基站112、114、以及116构成了一个协作多点传播集。移动用户122、124、以及126构成了一个多点传播系统的接收集。在图1的多点传播系统中，基站112、114、以及116发送的是针对移动用户122、124、以及126信号的组合。对于每个基站来说，每个移动用户的组合权重可以是不一样的。借助精准缜密的算法，各个基站发送的组合信号可以实现如下的效果当来自基站112，114、116的信号抵达移动用户122时，针对移动用户124和126的信号被抵消或最小化，而针对移动用户122的信号则被最大化或增强，从而移动用户122的信号质量得到了有效的提高。同理，移动用户124和126的信号在相应的移动用户处也得到了有效的提高。在各个基站上的信号组合普遍被称为“预编码”。对应于每个移动用户和每个基站的组合权重则构成“预 编码矩阵”中的元素。移动网络中的基站信号具有广播或传播的性质。多点传播方案形成了一个多点传播信道的集合。多点传播信道具有全部抵消干扰以及为每个移动用户构造清晰信道的能力，这使得它的信道容量(一衡量网络数据流量的关键指标)数倍于传统的移动网络。多点传播方案已被LTE (长期演进技术)的先进版本采纳，并被称为CoMP (协作多点传输)，该名称源自相邻基站通过协作方式来实现多点传播。尽管多点传播可以给无线移动网络带来巨大的益处，它的性能直接取决于协作基站能否拥有下行信道的信息。在图1的多点传播系统中，每个基站必须拥有介于基站和移动用户间的全部的下行信道的信息以实现干扰抵消。一般说来，基站只能直接地获取上行信道信息，而下行信道信息则需要通过移动用户的反馈而获取。但是，在LTE网络中，下行信道的反馈数据量基于如下原因会非常庞大第一，信道信息的数据正比于信号带宽，而LTE网络采用的是宽带信号。第二，无线信道可以是迅变的，因此反馈速率也需要很高才能跟踪信道的变化。第三，在诸如多点传播的场合中，可能会有多个下行信道。例如，图1的多点传播系统有3个基站和3个移动用户，因此一共有9个下行信道。并且，如果基站和/或移动用户有着多于一个的天线，下行信道的数目又会倍乘以基站的天线数目和移动用户的天线数目。第四，为了使基站可靠地恢复下行信道信息，反馈数据需要经过纠错编码，从而使进一步地增加了反馈数据量。巨大的下行信道反馈数据导致了极高的反馈开销。由于下行信道信息通过上行信道反馈，上行信道的容量因此减少了很多。在许多情形下，反馈数据使得上行信道没有空间留给有用的用户数据。 一个减少反馈数据量的方案是只反馈某些信道统计量，而不是全部的信道信息。这使得反馈开销降低到了可以接受的程度，然而付出的代价是牺牲了绝大部分的多点传播的益处。移动网络容量从数倍的改进降至小增量性的改进。这样的代价显然是太高了。另一种减少反馈数据量的方案是采用数据压缩技术对反馈数据进行压缩。然而，压缩后的反馈数据减少的程度不足以将反馈数据量降至可以接受的水平。还有一种方案是将信道的时域表达进行反馈。该方案乃是基于信道的延迟分布较短的假设。信道的频域表达先被转换至时域，然后在时域上将信道截短至信道的延迟分布的长度。对于短延迟分布的信道来说，上述信道截短方案可以有效地减小反馈开销。然而，该方案对于长延迟分布的信道则不适用。实际上，许多典型的无线信道在时域上的延迟分布长度与其在频域上的样本数目处于同一数量级。这种情形在小区边缘更为频繁地出现，而在小区边缘最需要多点传播，因而最需要可靠有效的信道反馈方案。综上所述，过大的反馈开销是在LTE网络中实现多点传播的主要障碍。由于无线业界正在迅速地将LTE采纳为未来无线移动网络的主流技术，过大的反馈开销也成为数倍地提高无线移动网络容量的主要障碍。因此，LTE网络对能够提供有效的下行信道反馈而不过多影响有用数据容量的方法、装置、以及系统有着紧迫的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述现有技术中的缺点，提供一种能够有效消除绝大部分的反馈开销、确保多点传播的巨大潜力得以充分发挥、成倍地提升无线网络容量而不牺牲上行信道容量的。下面的描述给出了关于本专利技术的若干方面的概要，以提供对这些方面的基本理解。本概要的目的是简要地介绍关于本专利技术若干方面的有关概念。这些介绍可以认为是后续详细描述的引子。在本专利技术的一些方面，信道估计首先在频域上获得。基于在连续时域上的信道模型，从频域信道采样中可以导出一组时域参数。连续时域上的时域参数包括多径数目、多径延迟、以及多径幅度。不管信道延迟分布的长短，用于描述时域参数的数据量要比频域信道采样的数据量小得多，相应地，反馈开销也小得多。在本专利技术的某些方面，时域参数乃是通过对频域匹配误差实行递归式最小化而导出。递归式最小化的计算效率更高，并提供了更加易行的确定多径数目的方法。在本专利技术的若干进一步的方面，通过递归式最小化所导出的时域参数可以被进一步地优化。进一步优化时域参数的一种方法是以通过递归式最小化所导出的时域参数作为初始猜测值，来求解一个完整的最小化问题。进一步优化时域参数的另一种方法是在递归式最小化所导出的多径延迟处，对频域匹配误差实施最小化。在本专利技术的一些其它方面，时域参数可以在离散时域上导出。离散时域上的时域参数包括信道抽头本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信道反馈方法，其特征在于，该方法包括：（a）在信道带宽上的一组频率点上对信道进行估计，以及（b）从在所述的频率点处获得的信道估计，通过最小化频域匹配误差，提取一个时域参数的集合，该时域参数的集合包含多径数目、多径延迟、以及多径幅度，据此，所述的时域参数的集合与在所述的频率点上的信道估计相比，具有更小的数据量，并被用来进行信道反馈。

【技术特征摘要】
2012.03.14 US 13/419,5921.一种信道反馈方法，其特征在于，该方法包括 Ca)在信道带宽上的一组频率点上对信道进行估计，以及 (b)从在所述的频率点处获得的信道估计，通过最小化频域匹配误差，提取一个时域参数的集合，该时域参数的集合包含多径数目、多径延迟、以及多径幅度， 据此，所述的时域参数的集合与在所述的频率点上的信道估计相比，具有更小的数据量，并被用来进行信道反馈。2.根据权利要求1所述的信道反馈方法，其特征在于，所述的最小化频域匹配误差采用完整最小化。3.根据权利要求1所述的信道反馈方法，其特征在于，所述的最小化频域匹配误差采用递归式最小化。4.根据权利要求3所述的信道反馈方法，其特征在于，所述的方法进一步包括以所述的递归式最小化所给出的时域参数的集合作为初始猜测，而进行完整最小化。据此，所述的时域参数的集合得以进一步的优化。5.根据权利要求3所述的信道反馈方法，其特征在于，所述的方法进一步包括在所述的多径延迟由所述的递归式最小化所给出的条件下，对所述的频域匹配误差实行最小化，从而进一步优化所述的多径幅度。6.根据权利要求3所述的信道反馈方法，其特征在于，当所述的频域匹配误差小于预先确定的阈值时，所述的递归式最小化则被停止。7.根据权利要求3所述的信道反馈方法，其特征在于，当最近的两次递归中的频域匹配误差的差别处于预先确定的范围内时，所述的递归式最小化则被停止。8.根据权利要求3所述的信道反馈方法，其特征在于，所述的多径数目为所述的递归式最小化中的递归次数。9.根据权利要求1所述的信道反馈方法，其特征在于，所述的方法进一步包括对所述的时域参数的集合进行数据压缩。10.一种信道反馈方法，其特征在于，该方法包括 Ca)在信道带宽上的一组频率点上对信道进行估计； (b)将所述的频率点处获得的信道估计变换至时域以得到时域信道采样； (C)从所述的时域信道采样中根据所述的时域信道采样的一个强度函数选取若干信道抽头；以及 Cd)构造一时域参数的集合，该集合包括所述的信道抽头的数目、序号、以及幅度； 据此，所述的时域参数的集合与在所述的频率点上的信道估计相比，具有更小的数据量，并被用来进行信道反馈。11.根据权利要求10所述的信道反馈方法，其特征在于，将所述的信道估计变换至时域进一步包括如果用来信道估计的所述的频率点的间隔是非均匀的，则首先通过所述的信道估计而产生一组在新的具有均匀间隔的频率...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓安，
申请(专利权)人：王晓安，
类型：发明
国别省市：