[发明专利]一种基于置信度与置信区间的随机信道量化方法

说明书

一种基于置信度与置信区间的随机信道量化方法，根据随机信道的概率密度函数，确定置信度与置信区间的关系表达式；根据有限的反馈比特数对信道状态信息的置信区间进行量化，确定量化间隔、各量化区间以及各量化值的数学表达式，并进而求得量化误差表达式；根据所求得的量化误差表达式，计算出不同反馈比特下的最优置信度；根据所求出的最优置信度，进一步计算出对应的信道量化间隔、量化区间和量化值。通过与传统等概率量化方法相比，本发明提出的随机信道量化方法显著降低了信道量化误差，并且随着反馈比特数的增加，本发明获得的信道量化误差优势更加明显。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种基于置信度与置信区间的随机信道量化方法。

背景技术

在无线传输网络中，信息的传输需要已知系统信道状态。理想的无线传输是在发送端和接收端均将系统的信道状态信息视为完美已知。但是，在实际的无线网络中，信道状态信息不能完美已知，需要通过信道估计以及信道量化反馈等方法使得发送端获得信道状态信息。因此，信道估计以及信道量化获得了研究人员的广泛关注。常用的信道状态信息量化方法主要包括等概率量化和矢量量化等。其中，等概率量化通过均匀分割被量化值落入各量化区间的概率（即令被量化值落入各量化区间的概率相等）来确定量化区间以及量化值；矢量量化则是先通过“训练”建立码书，接着利用不同的失真测度作为标准为需要量化的矢量寻找最佳匹配的码书从而进行量化。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于置信度与置信区间的随机信道量化方法，考虑不同反馈比特数下最小量化误差对应不同的最优置信度。

一种基于置信度与置信区间的随机信道量化方法，应用于通过无线信道反馈量化接收端的信道状态信息的系统，其特征在于，所述系统包括至少一个源节点和一个目的节点，且反馈比特数受限，所述随机信道量化方法包括以下步骤：

步骤1，根据随机信道的概率密度函数，确定置信度与置信区间的关系表达式；

步骤2，根据有限的反馈比特数，得到信道的量化级数，进而得到信道的量化间隔，然后根据均匀量化过程得到各量化区间的端点值，进而得到各量化区间和对应的各量化值，根据信道量化误差的平均功率定义和信道的概率密度函数，得到量化误差；

步骤3，根据所求得的量化误差表达式，计算出不同反馈比特下的最优置信度；

步骤4，根据所求出的最优置信度，进一步计算出对应的信道量化间隔、量化区间和量化值。

进一步地，所述步骤1中，设信道状态信息服从均值为零，方差为的高斯分布，概率密度函数为：

；

此外，保证信道状态信息以概率落入置信区间，即将作为置信度，，确定置信度与置信区间端点值的关系表达式为：

，即。

进一步地，所述步骤2具体计算过程为：

步骤2-1，已知分配给信道的反馈比特数为bits，取正整数，则信道的量化级数为，根据置信区间端点值可以求得其量化间隔为；

步骤2-2，根据均匀量化过程，得到各量化区间的端点值为，，其中，，则各量化区间为，；

步骤2-3，根据均匀量化过程，得到各量化值为：

，

其中，当信道状态信息小于或者大于时，其量化值分别与或者对应的量化值或者相同；

步骤2-4，根据信道量化误差的平均功率定义得到：

根据信道的概率密度函数，得到信道状态信息的量化误差为，其中：

。