Mimo系統(tǒng)中基于向量自回歸的貝葉斯壓縮感知反饋方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種MIMO系統(tǒng)中基于向量自回歸的貝葉斯壓縮感知反饋方法，包括以下步驟：1)建立MIMO信道模型；2)建立VAR模型實(shí)現(xiàn)信道預(yù)測；3)運(yùn)用貝葉斯壓縮感知減少反饋速率。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過引入VAR模型來描述鄰接CSI的關(guān)系，并引入時空壓縮為了減少信道大小的范圍，并且減少信道向量的維度等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】MIMO系統(tǒng)中基于向量自回歸的貝葉斯壓縮感知反饋方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信與網(wǎng)絡(luò)，尤其是涉及一種MIMO系統(tǒng)中基于向量自回歸的貝葉斯壓縮感知反饋方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在高速無線通信系統(tǒng)中，MIMO技術(shù)被廣泛應(yīng)用。特別地，MIMO是針對多天線產(chǎn)生的，通過天線陣列來實(shí)現(xiàn)空間分集，以提高信號質(zhì)量和容量。在近幾十年中，很多廣播基站都安裝了很多天線，從而能保證多個用戶同時得到高質(zhì)量的服務(wù)?；镜亩嗵炀€保證了下行總速率容量的增長，該增長是與最小的發(fā)送天線和用戶成線性關(guān)系的。
[0003]在本發(fā)明中，我們建立一個MMO多用戶系統(tǒng)，M個發(fā)送天線被放置在基站端且有K個單天線的移動用戶。一些空分復(fù)用接入方案會利用這種通信結(jié)構(gòu)來得到增益，例如迫零污紙編碼(ZF-DPC)和迫零波束成型(ZFBF)，從而實(shí)現(xiàn)干擾消除和最大下行總速率容量。然而，ZF-DPC或者ZFBF是在下行CSI完全已知的假設(shè)下使用的，我們在用戶端估計(jì)CSI并通過一個受限信道反饋給基站。
[0004]在以前的工作中，我們已經(jīng)研究過在一個時隙的CSI反饋，且提供了一些有用的分析模型來推導(dǎo)下行中速率容量。然而，在時變信道中(特別是緩慢變化的情況)，鄰近時隙的CSI是相關(guān)的，這一特性可以用來減少反饋的速率。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，線性預(yù)測通過實(shí)驗(yàn)的比較和分析被證明為最佳的方法來描述空時相關(guān)的MMO信道。
[0005]從信息壓縮的角度來說，在一個反饋信道向量的冗余元素(與幀內(nèi)冗余類似)和在連續(xù)反饋中的冗余元素(類似于幀間冗余)可通過量化向量被移除，這可以很大程度上減少碼本的大小和反饋速率。在現(xiàn)有文獻(xiàn)中提出了基于壓縮反饋算法的稀疏優(yōu)化，并分析了在總速率容量上的稀疏優(yōu)化錯誤。不幸的是，由壓縮感知引起的錯誤不能由傳統(tǒng)的壓縮感知逆變換分析出來，因?yàn)榉稊?shù)被認(rèn)為是一個求出稀疏恢復(fù)的準(zhǔn)則。很多人都研究了壓縮感知的逆變化，也有些工作是關(guān)于壓縮感知和KLT變換的混合壓縮反饋的方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種MMO系統(tǒng)中基于向量自回歸的貝葉斯壓縮感知反饋方法，通過引入VAR模型來描述鄰接CSI的關(guān)系，并引入時空壓縮為了減少信道大小的范圍(對CQI的反饋速率更低)，并且減少信道向量的維度(對CDI的反饋速率更低)。
[0007]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0008]一種MMO系統(tǒng)中基于向量自回歸的貝葉斯壓縮感知反饋方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0009]I)建立MMO信道模型；
[0010]2)建立VAR模型實(shí)現(xiàn)信道預(yù)測；
[0011]3)運(yùn)用貝葉斯壓縮感知減少反饋速率。[0012]所述的建立MMO信道模型具體為:
[0013]11) MIMO無線通信系統(tǒng)包含基站的M根天線和用戶的K根單天線，假設(shè)每個用戶的信道向量h為:
【權(quán)利要求】
1.一種MIMO系統(tǒng)中基于向量自回歸的貝葉斯壓縮感知反饋方法，其特征在于，包括以下步驟: .1)建立MIMO信道模型； . 2)建立VAR模型實(shí)現(xiàn)信道預(yù)測； .3)運(yùn)用貝葉斯壓縮感知減少反饋速率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MIMO系統(tǒng)中基于向量自回歸的貝葉斯壓縮感知反饋方法，其特征在于，所述的建立MMO信道模型具體為: . 11)MIMO無線通信系統(tǒng)包含基站的M根天線和用戶的K根單天線，假設(shè)每個用戶的信道向量h為:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種MIMO系統(tǒng)中基于向量自回歸的貝葉斯壓縮感知反饋方法，其特征在于，所述的建立VAR模型實(shí)現(xiàn)信道預(yù)測具體為: .21)在MIMO信道模型中使用VAR(p)來描述向量信道為: ht = Φ iht-1+ Φ 2ht-2+...+ Φ pht-p+ Ii t 其中μ t SMXl的向量，且服從均值為0、協(xié)方差為Λ的高斯分布，表示隨機(jī)擾動或者預(yù)測誤差，ht為t時刻的向量信道，{Φ1； Φ2,..., Φρ}為相關(guān)系數(shù)； .22)當(dāng)前時刻的信道狀態(tài)與前P時刻的信道狀態(tài)成線性關(guān)系，其中{Φ1;Φ2，...，Φρ}為相關(guān)系數(shù)，相關(guān)系數(shù)可通過最小二乘法進(jìn)行求解，結(jié)果為:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種MIMO系統(tǒng)中基于向量自回歸的貝葉斯壓縮感知反饋方法，其特征在于，所述的運(yùn)用貝葉斯壓縮感知減少反饋速率具體為: S1)在用戶端，對預(yù)測誤差et進(jìn)行壓縮傳送； S2)在基站端，對信道向量使用一個層次貝葉斯模型，從而解出被壓縮的原始信道向量值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種MIMO系統(tǒng)中基于向量自回歸的貝葉斯壓縮感知反饋方法，其特征在于，所述的對預(yù)測誤差et進(jìn)行壓縮傳送具體為: S11)預(yù)測誤差et不是一個對角陣，故et在某種變換基下是稀疏的，則有: et = ψ 9 t 其中，Ψ是一個DCT基或者小波基，91是一個在DCT域中的MX I的向量； S12)故％可在壓縮感知中使用，降采樣％得到如下表達(dá)式，并在RIP條件下可被重建: Vt = Φ Ψτθ? = Φ Θ t 其中，Φ Ψτ為測量矩陣，Φ是一個NXM的矩陣，Vt用來動態(tài)得避免大多數(shù)不必要的反饋。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種MIMO系統(tǒng)中基于向量自回歸的貝葉斯壓縮感知反饋方法，其特征在于，所述的在基站端，對信道向量使用一個層次貝葉斯模型，從而解出被壓縮的原始信道向量值具體為: S21)基站端，對信道向量使用一個層次貝葉斯模型，該模型是獨(dú)立同分布的，且服從一個零均值且方差為B的高斯分布，故基于Θ t、B和信道向量yt表示為:
【文檔編號】H04L1/06GK103929281SQ201410131228
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】黃新林, 吳俊 , 陸欣璐, 錢亦宸, 李文鋒 申請人:同濟(jì)大學(xué)