一种延时反馈下多天线中继预编码的鲁棒构造方法

摘要

本发明公开了一种延时反馈下多天线中继预编码的鲁棒构造方法，包括如下步骤：调研中继站以及小区用户的平均移动速率，计算相应的多普勒频偏，获得基站到中继站以及中继站到用户信道的延时相关系数；然后中继站和每个用户通过信道估计分别获得基站到中继站以及中继站到本用户的下行信道信息，并对所获信道信息进行量化，再将该量化信息通过有限个比特反馈到前级；最后，基站和中继站依据经延时反馈获得的信道信息和本发明给出的鲁棒预编码设计公式计算相应的预编码，并将待发送数据乘以相应的预编码后进行发送。本发明能够显著提高系统的通信容量，降低误比特率。

主权项

1.一种延时反馈下多天线中继预编码的鲁棒构造方法，包括如下步骤：(1)基站调研中继站的移动速率v_r和小区用户的平均移动速率v_u，计算中继站的多普勒频偏f₁＝f_cv_r/c和小区用户的多普勒频偏f₂＝f_cv_u/c，其中，c表示光速，f_c表示载波频率，再根据克拉克散射模型分别计算出基站到中继站信道的延时相关系数ρ_H＝J₀(2πf₁t_H)和中继站到用户k信道的延时相关系数ρ_k＝J₀(2πf₂t_k)，k=1、2、…、N，其中，N为用户数，t_H和t_k分别表示基站发送符号长度和中继站发送到用户k的符号长度，J₀(·)表示第一类零阶贝塞尔函数；(2)每次传输开始时，中继站首先进行信道估计，获得基站到中继站的信道信息H；同时每个用户通过信道估计，获得中继站到本用户的下行信道信息g_k；(3)中继站对所获信道信息H进行奇异值分解：H＝U[Σ0][V V₀]^H，其中，U表示酉矩阵，Σ表示对角元素为H的奇异值的对角阵，V表示另一酉矩阵的前N列，V₀表示该酉矩阵的后M-N列，M和N分别表示基站和中继站的发射天线数，满足M≥N；中继站根据码字数为的已有码本，对矩阵V的列向量进行量化，量化结果记为接着中继站将量化后的信息通过B₁个比特反馈给基站，基站依据该信息对发送符号进行预编码传输，预编码矩阵由下式确定：$W=\sqrt{P_1/N}\hat{V}$其中，P₁表示基站的发射功率；(4)用户k根据码字数为的已有码本，对所获的信道信息g_k进行量化，量化结果记为接着该用户将量化后的信息通过B₂个比特反馈给中继站，中继站将得到的组成系统量化信道矩阵$\hat{G}=\left[\begin{array}{ccc}{\hat{g}}_1& ...& {\hat{g}}_N\end{array}\right],$记矩阵并记P₂为中继站的发射功率，I为单位矩阵；中继站依据下式给出鲁棒预编码F的构造公式：$F=\gamma {(\hat{G}{D}^2{\hat{G}}^H-\frac{1}{N(1-{\tau }_g)}{D}^2+\frac{N+P_2(1+{\tau }_g{\left|\right|D\left|\right|}_F^2)}{P_{2}N(1-{\tau }_g)}I)}^{-1}\hat{G}{\mathrm{DU}}^H$其中，||·||_F表示目标矩阵的欧几里得范数，τ_g和γ分别由下式给出：${\tau }_g=2^{-\frac{B_2}{N-1}}$$\gamma =\sqrt{\frac{P}{{\left|\right|{(\hat{G}{D}^2{\hat{G}}^H-\frac{1}{N(1-{\tau }_g)}{D}^2+\frac{N+P_2(1+{\tau }_g{\left|\right|D\left|\right|}_F^2)}{P_{2}N(1-{\tau }_g)}I)}^{-1}\hat{G}D\left|\right|}_{\text{F}}^2}}$其中，$P=\frac{P_1{P}_2}{(N+P_1+P_1{\rho }_H^2(M-(M-N)2^{-\frac{B_1}{M-1}}-1))}$并将待转发数据乘以该预编码矩阵后进行发送。