多点协作系统中有限反馈比特数联合分配方法

摘要

本发明提供多点协作系统中有限反馈比特数联合分配的方法，包括：主基站和辅助基站向用户发射训练序列，用户进行信道估计处理，得到与主基站与辅助基站间的估计信道；用户将接收端功率信息反馈给主基站，主基站根据该信息计算比特分配方案；主基站将比特分配结果反馈给各个用户；用户根据分配到的反馈比特数对信道估计所得信道信息进行量化，将码字序号反馈给主基站；主基站和辅助基站根据反馈的信道状态信息进行迫零预编码矩阵运算；主基站和辅助基站将用户数据进行线性预处理后发送给用户。本发明采用反馈比特联合分配的方法，将系统总反馈比特数自适应地分配给各个用户的各个信道，提高了小区吞吐率和系统总数据率。

主权项

一种多点协作系统中有限反馈比特数联合分配的方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，主基站向用户k发射训练序列S_k,1，用户k根据接收到的信号X_k,1进行信道估计，得到用户k和主基站间的信道状态信息h_k,1,同时辅助基站向用户k发射训练序列S_k,2，用户k根据接收到的信号X_k,2进行信道估计，得到用户k和辅助基站间的信道状态信息h_k,2,其中k＝1,2,…,K₁+K₂；第二步，隔固定的时间T，主基站将接收到各个用户对其接收端信噪比的反馈，p_k1，p_k2分别为用户k的主基站信道和辅助基站信道的接收端功率；主基站根据接收到的信息，联合的分配各个用户的各个信道的反馈比特数；第三步，主基站将比特分配结果发送给所有用户，每个用户得到其各个信道的反馈比特数；第四步，在每个信道状态信息反馈周期T₁初始时间，用户将其信道估计所得的信道状态信息h_k,1和h_k,2归一化得到和再根据已有的码本量化为与其最接近的码字和将所得的反馈码字序号n_k1和n_k2反馈给主基站；第五步，主基站根据反馈所得的码字序号n_k1和n_k2，从码本中找到对应的量化后的最接近的码字和以ZF预编码算法进行发射端预编码操作；第六步，主基站将用户信号发给用户k＝1,2,…,K₁，辅助基站将信号发给用户k＝K₁+1,…,K₁+K₂；第二步中的反馈比特数分配方法是：首先计算由于信道的量化误差，单用户损失的数据率；对于用户k，有限反馈系统相对于主基站获得完美信道信息系统的数据率的差值满足以下单用户数据率差值公式$\Delta R_k\le {\log }_2(1+p_{k1}(K_1-1)2^{\frac{-B_{k1}}{M-1}}+p_{k2}{K}_2{2}^{\frac{-B_{k2}}{M-1}})$其中，ΔR_k为用户k的由量化误差带来的数据率损失，M为基站天线数，B_k1和B_k2是分配给用户k的主信道和干扰信道的反馈比特数，B_k1和B_k2均为非负整数；p_k1，p_k2分别为用户k反馈给主基站的主基站信道和辅助基站信道的接收端功率，假设反馈的信息是理想化的；p_k1，p_k2的计算由用户完成，计算方法如下：$p_{k1}=\frac{P}{K_1}{\left(\frac{d_0}{d_{\mathrm{ks}}}\right)}^{\gamma }$$p_{k2}=\frac{P}{K_2}{\left(\frac{d_0}{d_{\mathrm{kI}}}\right)}^{\gamma }$其中，P为基站发射信号总功率，假设主基站与辅助基站发射功率相同；d₀为基准距离，d_ks为用户k与主基站之间的距离，d_kI为用户k与辅助基站之间的距离；γ为大尺度衰落指数；根据单用户数据率差值公式，可以得出主基站中所有用户的总数据率损失的上限为：$\mathrm{\Delta R}\le \underset{k=1}{\overset{K_1}{\Sigma }}{\log }_2(1+{\rho }_{k1}{2}^{\frac{-B_{k1}}{M-1}}+{\rho }_{k2}{2}^{\frac{-B_{k2}}{M-1}})$其中，ρ_k1＝p_k1(K₁‑1)，ρ_k2＝p_k2K₂；由系统总反馈比特数的限制为B_tot，有：$\underset{k=1}{\overset{K_1}{\Sigma }}(B_{k1}+B_{k2})\le B_{\mathrm{tot}}$现假设B_k1和B_k2为大于等于零的任意实数；根据KKT条件，计算出最优的比特分配方案；再将最终的反馈比特数取整得其中，表示取整后取与零相比较大的数。