基于压缩感知大规模MIMO系统的CSI反馈方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106209193A(43)申请公布日2016.12.07(21)申请号201610689099.X(22)申请日2016.08.19(71)申请人西华大学地址610039四川省成都市金牛区土桥金周路999号(72)发明人卿朝进张岷涛郭奕阳小明蔡曦夏凌(74)专利代理机构成都方圆聿联专利代理事务所(普通合伙)51241代理人曹少华(51)Int.Cl.H04B7/04(2006.01)H04B7/06(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图2页(54)发明名称基于压缩感知大规模MIMO系统的CSI反馈方法(57)摘要本发明公开了一种基于压缩感知大规模MIMO系统的CSI反馈方法，属于大规模无线通信系统中的信道状态信息压缩反馈技术领域，包括：移动台MS，根据系统预先设定的能量因子，计算出保留稀疏度；根据保留稀疏度MS计算所需测量数，并根据所需测量数调用测量矩阵压缩所需反馈的下行CSI；MS将需要反馈的信息，包括测量信号，部分支撑集合和稀疏度转化为比特流，并反馈回基站BS。BS根据接收到的比特流，解调出含噪声的稀疏度，部分支撑集合和测量信号，并调用改善的重构算法重构出下行CSI。本发明方案，可有效降低基于压缩感知的CSI反馈的反馈开销，降低BS侧的CSI重构算法的计算复杂度。CN106209193ACN106209193A权利要求书1/3页1.一种基于压缩感知大规模MIMO系统的反馈方法，其特征在于，包括：a)MS根据设定的能量因子γ，计算参数保留稀疏度λ；b)MS计算所需测量数M,基于压缩感知方式压缩需要反馈的下行CSI；c)MS将需要反馈的信息转化为比特流并反馈回BS；d)BS解调接收到的比特流，并调用改进的重构算法重构出下行CSI。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法步骤a)进一步包括：a1)MS读取能量因子γ，读取需要反馈的下行CSI及其支撑集合，其中CSI表示为H,支撑集合表示为w；所述能量因子γ在通信建立前设定，取0.9≤γ＜1；所述H为N×1的矢量，其中，N为BS天线的根数；所述H为稀疏度为S的稀疏信号，即H中仅仅有S个非零元素，且满足S<<N；a2)MS取H中的非零元素并按照幅度从大到小的顺序进行排序，得到排序后的矢量及支撑集合，表示为所述为S×1矢量，表示为上标T表示取转置操作，且满足所述集合与a1)所述支撑集合w有相同中元素，元素个数均为S个，仅顺序不一样；a3)MS根据能量因子γ利用下式搜索保留稀疏度λ，使得以下不等式成立:其中，符号||x||2表示对矢量x作算子2范数运算；所述保留稀疏度λ满足λ≤S。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法步骤b)进一步包括：b1)MS根据下式计算所需测量数M；其中，C为较小的常数(可在区间[1,2]上取值)，μ根据下式求得其中，v2为噪声方差，所述噪声包括热噪声和量化噪声，可在通信系统建立时通过试验测试得到；b2)MS读取M×N的测量矩阵Φ，把下行CSI，即H，投影到低维度空间，得到测量数为M的测量信号y为y＝ΦH2CN106209193A权利要求书2/3页其中，y为M×1的矢量，测量矩阵Φ从BS和MS均预先已知的N×N的方阵中取其前M行得到。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法步骤c)进一步包括：c1)MS将需要反馈的信息转化为比特流；所述比特流转化包括：c11)将测量信号y通过均匀量化或非均匀量化量化为压缩测量比特流Z；c12)取部分的支撑集合为并用比特编码为部分支撑集合比特流表示为G；c13)将稀疏度S量化为稀疏度比特流表示为S；c2)MS将比特流Z、G和S经反馈链路反馈回BS。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法步骤d)进一步包括：d1)BS解调出含噪声的测量信号，表示为M×1的矢量部分支撑集合以及稀疏度d2)BS调用重构算法重构出下行CSI，表示为6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该方法步骤d2)进一步包括：d21)重构初始化：残差矢量r0赋值为索引集合w0赋值为迭代计数t赋值为t＝0；d22)迭代计数增1，即t＝t+1；d23)利用下式识别残差矢量rt-1中最大幅度元素的索引，识别到的索引表示为Λt；其中，符号<a,b>表示对矢量a和矢量b求内积运算；Φj表示测量矩阵Φ的第j列；d24)更新索引集合wt，即wt←wt-1∪<Λt；d25)根据索引集合wt，通过下式估计当前索引集合下的下行CSI(表示为xt)其中，表示根据索引集合wt的索引，依次从测量矩阵Φ中抽取相应的列构成的子矩阵；suppx表示求x的支撑集合运算；d26)根据下式进行残差矢量更新：其中表示根据索引集合wt的索引，依次从xt中抽取相应的行构成的子矢量；d27)