一种大规模天线系统的有限反馈方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及无线通信技术领域，特别涉及一种大规模天线系统的有限反馈方法及 装置。
【背景技术】
[0002] MIMO(Multi-input Multi-output，多输入多输出）技术是近年来无线通信领域 的研宄热点之一，其可以利用发射端的多个天线各自独立发送信号，同时在接收端利用多 个天线接收并恢复原信息。大规模天线（Massive MIM0)在接收端采用大规模天线阵列的 MM0技术，可以充分利用空间自由度提高空分复用增益。
[0003] 空分复用增益的实现有赖于接收端熟知下行信道状态信息（ChannelState Information，CSI)。在时分复用（TimeDivisionDuplexing，TDD)系统中，信号的发射和 接收在相同频率信道上进行，接收端可以利用信道互易性通过对上行信道状态信息进行估 计，近似得到下行信道状态信息。而在应用范围更广的频分双工（FrequencyDivision Duplexing，FDD)系统中，信道互易性不再成立，接收端需要通过上行信道反馈信道状态信 息，即有限反馈机制。
[0004] 传统的MM0有限反馈机制中，接收端首先利用码本对信道状态信息进行量化，此 码本为收、发双方所共有，然后反馈最匹配信道状态信息的码字在码本中的序号。为实现 完全的MM0系统空分复用增益，信道量化码本的大小随发射天线数呈指数增长。这既增 加了接收端量化信道时的码本搜索复杂度，又加重了上行链路的反馈负担。在大规模天线 (Massive MIM0)系统中，天线数量巨大，传统的MIM0有限反馈机制必然会增加码本搜索复 杂度和反馈负担。
[0005] 目前，利用压缩感知（CompressiveSensing，CS)技术可以对MassiveMIM0信道 状态信息进行压缩。在大规模天线阵列中，各天线阵元排列紧密，间距一般为半波长，具有 空间相关性，压缩感知正是利用了这种空间相关性。压缩感知技术指出：对于具有空间相关 性的信道矩阵，可以寻找一组正交基V，使得信道矩阵在W上是稀疏的。这是压缩感知得 以实现的基础。然后接收端用一个与W不相关的观测矩阵〇对信道矩阵进行测量，将高 维度的信道状态信息投影到低维空间中，发射端通过求解一个优化问题，可以从这些少量 的投影中高概率地还原出高维度信道状态信息。
[0006] 但是，利用压缩感知对高维信道信息进行压缩后，是通过模拟反馈的方式，即在上 行信道上直接向接收端发送压缩后的信道状态信息。不同于基于量化码本的有限反馈方 式，模拟反馈要求接收端首先发送上行探测参考信号（Sounding Reference Signal，SRS)， 接收端也要利用SRS对上行信道状态进行估计，这给接收端和接收端带来额外负担。其次， 接收端在接收到反馈回来的低维信道状态信息后，还需要通过求解一个优化问题才能还原 出高维信道信息，增加了处理复杂度。此外，现有压缩感知技术中，虽然可以一定程度上降 低上行链路反馈负担，但压缩比不可能太低。为保证均方误差在系统可接受的范围内，压缩 感知的压缩比一般应在10%--30 %范围内。
【发明内容】
[0007] 本申请的目的在于，提供一种大规模天线系统的有限反馈方法及装置，以解决上 述技术的问题，具体方案包括：
[0008] 一方面，本发明实施例提供了大规模天线系统的有限反馈方法，包括：
[0009] 所述接收端在每个短周期中向所述发射端反馈利用主成份分析法得到的低维信 道状态信息；
[0010] 所述接收端在每个长周期中，持续进行信道估计，并利用主成份分析法获得降维 矩阵，并向所述发射端反馈降维矩阵；
[0011] 所述发射端在每个长周期的开始接收到接收端反馈的降维矩阵，将降维矩阵的转 置和低维信道信息相乘，还原出高维状态信息；
[0012] 所述发射端每个短周期都接收所述接收端反馈的低维信道状态信息。
[0013] 优选地，所述接收端在每个短周期中向所述发射端反馈利用主成份分析法得到的 低维信道状态信息包括：
[0014] 短周期操作在每个长周期内重复进行L次，具体步骤如下：
[0015] 对下行信道进行信道估计，得到高维信道状态信息MOeC1# i = 1，2... L ;
[0016] 利用接收端前一个长周期得到的降维矩阵对高维信道状态信息h(i)作降维处 理，得到低维信道状态信息e . ，
[0017] 反馈相应的码字序号给发送端。
[0018] 优选地，所述接收端在每个长周期中，持续进行信道估计，并利用主成份分析法获 得降维矩阵，并向所述发射端反馈所述降维矩阵具体包括：
[0019] 在长周期内持续进行信道估计，得到大量高维信道状态信息样本；
[0020] 对得到的大量高维信道状态信息样本使用主成份分析法，求出降维矩阵 ，供接收端在下一个长周期作降维处理使用，以及发送端在下一个长周期还原高 维信道状态信息使用；
[0021] 基于码本量化降维矩阵；
[0022] 将量化信息反馈给发送端。
[0023] 优选地，所述发射端在每个长周期的开始接收到接收端反馈的降维矩阵，具体包 括：
[0024] 在每个长周期的开始接收到来自接收端（接收端）反馈的降维矩阵& ;
[0025] 对U '求伪逆，得到用于还原高维信道状态信息的恢复矩阵： G = p册xt："；)-讯，在当前长周期使用。
[0026] 优选地，所述发射端在每个长周期的开始接收到接收端反馈的降维矩阵，将降维 矩阵的转置和低维信道信息相乘，还原出高维状态信息，具体包括：
[0027] 在每个短周期都接收来自接收端反馈的低维信道状态信息印/ .
[0028] 利用矩阵乘法操作将/+_)'还原成高维信道状态信息：
[0029] =xG。
[0030] 优选地，主成份分析法主要包括：
[0031] 持续观测L个短周期（每个短周期s个TTI)，得到L*s个信道向量样本hn-h ls， h21...h2s...hL1...h Ls;
[0032] 令# = …為严…毛/严…广e 并求其协方差矩阵： L J9 C = (H -
[0033] 对协方差矩阵C进行特征分解：C = UDUh;
[0034] 其中D是将特征值从大到小排列构成的对角阵，U是相应的特征向量构成的酉矩 阵；
[0035] 选取U中前M列构成降维矩阵t/'eev#，U'中的列向量为主特征向量；
[0036] 利用降维矩阵对高维信道状态信息进行降维处理：h' =hU'，将h在主特征向量 上进行投影，得到//eCw/。
[0037] 另一方面，本发明实施例提供了一种大规模天线系统的有限反馈装置，基于接收 端和发射端，所述装置包括：
[0038] 低维信道状态信息获得模块，设置于所述接收端中，用于在每个短周期中向所述 发射端反馈利用主成份分析法得到的低维信道状态信息；
[0039] 反馈降维矩阵模块，设置于所述接收端中，用于在每个长周期中，持续进行信道估 计，并利用主成份分析法获得降维矩阵，并向所述发射端反馈降维矩阵；
[0040] 降维矩阵接收模块，设置于所述发射端中，用于在每个长周期的开始接收到接收 端反馈的降维矩阵；
[0041] 高维状态信息还原模块，用于将降维矩阵的转置和低维信道信息相乘，还原出高 维状态信息；低维信道状态信息接收模块，设置于所述发射端中，用于每个短周期都接收所 述接收端反馈的低维信道状态信息。
[0042] 与现有技术相比，本申请包括以下优点：利用主成份分析法