[发明专利]正交频分复用系统中的信道反馈方法

说明书

技术领域

本发明涉及电讯系统以及无线通讯系统领域，特别涉及无线通讯网络中信道反馈领域，具体是指一种正交频分复用系统中的信道反馈方法。

背景技术

典型的无线移动网络包含众多小区，每一小区具有一个或多个基站。小区中的移动用户与小区中的服务基站进行通讯。由于移动用户在小区内的位置是随机的，移动用户与其服务基站之间的信道质量的变化范围很大。例如，图1中的两个移动用户120和122位于同一小区，小区中的服务基站为基站112。移动用户120距基站112很近，因此移动用户120与基站112之间的信道质量可以相当好，移动用户120与基站112之间可以实现很高的数据流量。

另一方面，移动用户122位于小区的边缘，距基站112很远。在基站112用于向移动用户122发送信号的下行信道中，移动用户122所收到的下行信号的强度因传输距离的增加而衰减更多。并且，移动用户122更靠近相邻小区，因此来自相邻小区基站114和116的信号所造成的干扰更强。所以，小区边缘处的下行信道质量可能会非常差。在移动用户122用于向基站112发送信号的上行信道中，移动用户122的上行信号会受到相邻小区的移动用户124和126的干扰，因此，小区边缘处的上行信道质量也会很差。这导致了小区边缘处的数据流量远远低于移动用户在基站附近所能达到的峰值流量，并使得整个小区的平均数据流量也很低，从而在很大程度上降低了网络性能。

为了改进基于数据流量的网络性能，多点传播方案最近被引入无线移动网络。参见图1，移动用户122与基站112相连，移动用户124与基站114相连，移动用户126与基站116相连。在不采用多点传播时，每一个基站独立地与相应的移动用户通讯。以移动用户122为例，来自基站114和116的信号形成了干扰噪声。如图1所示，移动用户122位于小区边缘，来自基站114和116的干扰可以远比来自基站112的信号强大，从而使得移动用户122的通讯质量变得很差，进而导致极低的数据流量。

多点传播方案的重点在于提高小区边缘的性能，它的原理可以描述如下。图1示出了一个多点传播系统的实例。基站112、114、以及116构成了一个协作多点传播集。移动用户122、124、以及126构成了一个多点传播系统的接收集。在图1的多点传播系统中，基站112、114、以及116发送的是针对移动用户122、124、以及126信号的组合。对于每个基站来说，每个移动用户的组合权重可以是不一样的。借助精准缜密的算法，各个基站发送的组合信号可以实现如下的效果：当来自基站112，114、116的信号抵达移动用户122时，针对移动用户124和126的信号被抵消或最小化，而针对移动用户122的信号则被最大化或增强，从而移动用户122的信号质量得到了有效的提高。同理，移动用户124和126的信号在相应的移动用户处也得到了有效的提高。在各个基站上的信号组合普遍被称为“预编码”。对应于每个移动用户和每个基站的组合权重则构成“预编码矩阵”中的元素。

移动网络中的基站信号具有广播或传播的性质。多点传播方案形成了一个多点传播信道的集合。多点传播信道具有全部抵消干扰以及为每个移动用户构造清晰信道的能力，这使得它的信道容量（一衡量网络数据流量的关键指标）数倍于传统的移动网络。多点传播方案已被LTE（长期演进技术）的先进版本采纳，并被称为CoMP（协作多点传输），该名称源自相邻基站通过协作方式来实现多点传播。

尽管多点传播可以给无线移动网络带来巨大的益处，它的性能直接取决于协作基站能否拥有下行信道的信息。在图1的多点传播系统中，每个基站必须拥有介于基站和移动用户间的全部的下行信道的信息以实现干扰抵消。一般说来，基站只能直接地获取上行信道信息，而下行信道信息则需要通过移动用户的反馈而获取。但是，在LTE网络中，下行信道的反馈数据量基于如下原因会非常庞大：第一，信道信息的数据正比于信号带宽，而LTE网络采用的是宽带信号。第二，无线信道可以是迅变的，因此反馈速率也需要很高才能跟踪信道的变化。第三，在诸如多点传播的场合中，可能会有多个下行信道。例如，图1的多点传播系统有3个基站和3个移动用户，因此一共有9个下行信道。并且，如果基站和/或移动用户有着多于一个的天线，下行信道的数目又会倍乘以基站的天线数目和移动用户的天线数目。第四，为了使基站可靠地恢复下行信道信息，反馈数据需要经过纠错编码，从而使进一步地增加了反馈数据量。

巨大的下行信道反馈数据导致了极高的反馈开销。由于下行信道信息通过上行信道反馈，上行信道的容量因此减少了很多。在许多情形下，反馈数据使得上行信道没有空间留给有用的用户数据。