一种基于码本轮转的有限反馈量化方法

大规模多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）系统中随着天线数目的增加,其反馈比特数将随之大幅度增加。为此,提出了一种基于码本轮转的有限反馈量化方法。该方法中,用户在前一时刻得到最佳码字之后,在码本中选取轮转区域构成虚拟码本,判断当前时刻的信道向量,满足轮转条件的用户将虚拟码本轮转到码本起始位置,在虚拟码本中进行量化;不满足轮转条件的用户在原始码本中进行量化,选出当前时刻的最优码字。反馈比特数分析与仿真结果表明,所提方法可轮转的虚拟码本减少了量化码字的数量,从而减少了反馈比特数,是系统性能与反馈比特数的一种折中。     

有限反馈预编码优化中基于性能准则的码字选择

多输入多输出(MIMO)空分复用系统中,采用有限比特反馈方式设计最优预编码矩阵,使用较少的反馈开销,可以有效地提高系统性能。对于有限反馈预编码设计方案,提出了一种基于Qos准则的码字选择方法,以最优化系统MSE性能和BER性能为目标选择最佳码字。仿真结果表明,与已有的码字选择方式相比,本文提出的方法更加直接,对于各种码本具有通用性,而且进一步改善了有限比特反馈预编码的性能,系统BER值降低了1.5 dB。     

基于Khatri-Rao矩阵积的有限反馈酉码本设计算法

针对有限反馈多输入多输出(MIMO)系统,提出了一种用于信道状态信息(CSI)量化的KRP(Khatri-RaoProduct)酉码本设计算法。该码本的设计中首先定义了一个相移键控(PSK)符号向量集合,随后在用PSK符号向量构造了一个准范德蒙矩阵的基础上,利用任意一个酉矩阵与准范德蒙矩阵作Khatri-Rao积来生成不同的酉码本矩阵。与现有的Grassmannian码本相比,提出的KRP码本在生成酉矩阵集合时无需进行最优搜索,复杂度大为降低。理论分析及仿真结果表明,KRP码本的最小弦距离恒大于零,而且采用KRP码本作为有限反馈预编码可使系统获得满天线分集,当反馈比特数相同时,KRP码本的性能优于Grassmannian码本。     

G．729标准码本搜索算法分析及优化

G.729用固定码本和自适应码本构成的激励通过合成滤波器恢复出较高质量的语音信号.由于算法复杂耗时过多,不能在DSP上实时实现,其中固定码本搜索和自适应码本搜索是最复杂的模块.介绍了码本搜索方法并进行了改进,使复杂度大大降低.结果表明语音质量没有明显下降.     

预编码的反馈方式的仿真

本文主要对预编码的反馈方式进行研究。首先介绍了预编码技术,然后分别对离散傅里叶变换码本反馈法和格拉斯曼码本反馈方式进行介绍和分析。最后在Mat lab上对系统误码率进行仿真,比较不同反馈方式对于预编码性能的影响。格拉斯曼码本反馈法的性能好于离散傅里叶变换码本的性能,但是格拉斯曼码本反馈更复杂。     

LTE-A下行单用户MIMO增强技术研究

无线通信系统中,基站可以针对信道空间特性采用不同的下行传输模式获得空间复用增益和波束成形增益以提升系统性能。LTE-A中的下行单用户MIMO增强技术,采用了基于码本以及非码本的预编码技术优化性能,有必要分析其技术特点和增益来源以指导产品设计。分析了LTE-A中单用户MIMO技术演进的新特点,着重研究了新的双码本结构,在对信道属性匹配、码本搜索运算复杂度和UE上报载荷方面的改进。针对LTE-A预编码技术性能问题,通过计算机链路级仿真比较了LTE—A中基于码本以及非码本预编码技术的吞吐量性能,仿真结果表明码本技术较非码本技术具有一定优势。     

一种前向放大中继通信系统中的有限反馈中继预编码方案

 本文首先给出了前向放大中继通信系统中,在给定QoS要求下的最优中继预编码矩阵的设计. 进而,针对实际通信系统中反馈信道带宽的限制,给出了一种有限反馈中继预编码码本的设计方案. 计算机仿真表明,本文所提新码本有限反馈中继预编码方案的系统性能随着反馈比特数的增加接近完全反馈下的系统性能,且在相同反馈比特数下的系统容量和误码率均明显优于将传统MIMO通信系统中的Grassmannian码本或随机码本直接应用于中继预编码的有限反馈方案.     

多基站协作系统中有限反馈策略及其码本设计

该文针对基于中央控制单元和大容量光纤骨干网连接而成的多基站集中调度协作系统所引起的高系统复杂度和高实现成本等问题,分析了一种可由现存蜂窝无线系统平滑过渡的多基站分布式协作MIMO系统结构及其信号传输特性。在此基础上,给出了该系统结构中基于信道量化码字索引信息的低速率有限反馈策略,讨论了对应的码本设计与构造准则,并提出了一种基于弦距离矢量量化准则的量化码本空间构造与实现算法。通过性能分析表明,该有限反馈策略获得的系统性能可明显优于模拟的导频重传方法,同时也好于基于欧几里德距离量化准则构造的码本空间性能。     

多天线系统中有限反馈的码本设计

在多天线无线通信系统中，发射机利用来自接收机有限反馈的信道方向信息，能够提高系统容量和降低误码率．有限反馈的关键是码本设计，本文综述了近年来这一领域的研究成果．码本设计主要包括基于Grassmann流形中子空间包和基于信源编码中向量量化的两种方案，涉及对象包括不同类型的多天线信道和发射数据流模式．详细介绍了这两种方案的原理和相应算法，并比较了它们的异同点。     

LTE-Advanced中的下行8天线码本设计

LTE-Advanced在LTE下行MIMO4天线的基础上引入8天线的设计,预编码码本的设计是很重要的一项内容,影响到上行反馈模式和反馈开销等,因此需要针对8天线的配置优先场景,设计出性能和开销均为最优的码本。本文讨论了3GPP对8天线配置场景的优先级,分析了3种具体的码本设计方案,包括基于波束扫描的码本（GoB码本）、差分码本和自适应码本,并从性能、开销等方面比较了3种码本设计方案,最后对3GPP最终采用的8天线码本设计方案原理进行了介绍。     

一种MIMO系统自适应码本设计方法

提出一种基于码本旋转的自适应码本设计方法,在不改变现有的码本基础矩阵的基础上,根据误码率(BER)和信干噪比(SINR)的统计和估计结果,生成一组新的旋转矩阵码本,并结合反馈开销考虑与原来基础码本矩阵构成双码本矩阵,根据信道的实时变化及时地调整码本的精度,从而能够在有限反馈的情况下更加有效地提高预编码的性能。     

BER criterion and codebook construction for finite-rate precoded spatial multiplexing with linear receivers

Precoded spatial multiplexing systems with rate-limited feedback have been studied recently based on various precoder selection criteria. Instead of those based on indirect performance indicators, we in this paper propose a new criterion directly based on the exact bit error rate (BER) that is applicable to systems with linear receivers and rectangular/square quadrature-amplitude-modulation constellations. The BER criterion outperforms any other alternative in terms of optimizing the BER performance for an uncoded system with linear receivers. We then develop a precoder codebook construction method based on the generalized Lloyd algorithm from the vector quantization literature. This construction is not directly based on the BER criterion. Hence, it is suboptimal in the BER sense. However, relative to those currently available, our newfound codebooks improve considerably various minimum distances between any pair of codewords of the codebook. Finally, we analyze the BER-optimal precoder in the asymptotic case with infinite-rate feedback that amounts to perfect channel knowledge at the transmitter. The infinite-rate optimal precoder based on the BER criterion is drastically different from the counterparts with other criteria, and it leads to a benchmark performance for finite-rate precoded spatial multiplexing systems. We observe from numerical results that the BER performance of finite-rate feedback with suboptimal codebooks approaches quickly the benchmark performance of infinite-rate feedback. This suggests that i) the number of feedback bits in practical systems need not be large and ii) the room for performance improvement via further codebook optimization shrinks quickly as the codebook size increases.     

基于矢量线性运算的自适应球帽差分反馈算法

信道时间相关多输入多输出(MIMO)系统中一种重要有限反馈策略为差分反馈,该文提出一种适用于单用户多输入单输出(SU-MISO)系统的自适应球帽差分反馈算法。首先,运用相邻时刻信道间的扰动规律设计自适应差分反馈策略;其次,不同于现有差分码本的非线性构造方法,提出一种基于矢量伸缩和合成的球帽差分码本算法;最后,联合球帽码本空间分布规律和时间相关信道的统计规律推导出球帽半径计算方法。仿真结果说明,该算法能准确跟踪信道并较现有算法有一定性能提高。     

基于码本的有限反馈非酉矩阵预编码多用户MIMO系统

该文提出了一种基于码本的有限反馈非酉矩阵预编码下行多用户MIMO系统。该方案根据用户反馈的信道信息SINR在发送端进行调度和预编码来提高系统容量。预编码的码本设计依据格拉斯曼空间装箱原理,并将码本中的向量按其相关性构成非酉矩阵来提高预编码增益和抑制多用户共道干扰。新方案反馈量少、复杂度低,在相同情况下比传统的单用户MIMO系统和基于码本的酉矩阵预编码多用户MIMO系统都具有更好的性能。     

MIMO-OFDM系统中基于簇的有限反馈方法

本文针对有限反馈MIMO-OFDM波束形成系统,研究了基于簇的有限反馈方法。利用簇内相邻子载波信道的频率相干性,提出了一种低复杂度的信道均值分簇法,该方法以平均信道响应在给定码本中选择最佳簇波束形成向量。此外,利用簇波束形成向量之间的剩余相关性,还提出了递归反馈和基于格的反馈两种反馈速率降低方法,即将前一簇码字的邻域内码字作为当前簇的新码本,从而大幅度降低反馈比特数。仿真结果表明信道均值分簇法能以较低的计算复杂度获得较佳的BER性能,反馈降低方法相对传统分簇方法能进一步降低反馈速率,递归反馈方法有一定性能损失,而基于格的反馈方法性能损失可忽略不计。      

A performance analysis framework for limited feedback beamforming in correlated fading

Limited or finite rate, feedback is an efficient way to implement beamforming in multiple antenna systems using frequency division duplexing. Unfortunately, closed-form performance analysis of limited feedback beamforming has not been investigated. This paper provides an analytical framework for the correlated limited feedback beamforming problem by treating selection of the beamforming vector from the codebook as a multibranch selection problem.     

改进模拟退火算法在矢量量化编码中的应用

为了提高模拟退火算法的最终解的质量,文中对控制算法进程的冷却进度表进行了优化选取,尤其在控制马尔可夫链长方面,给出了依据算法搜索过程的反馈信息来控制马尔可夫链长的方法.将该算法与LBG算法相结合,应用于矢量量化图像编码,既保持了模拟退火对初始码书依赖性小、不容易陷入局部极值的优点,又具备LBG算法的易于实现和计算量小的特点.仿真实验表明,该算法提高了码书的编码性能.     

Improved Multiuser MIMO Unitary Precoding Using Partial Channel State Information and Insights from the Riemannian Manifold

Multiple-input multiple-output (MIMO) systems can be leveraged to increase capacity in fading channels. Especially in multiuser downlink communication systems, it has been shown that knowledge of channel state information at the transmitter (CSIT) is critical to leverage the capacity gain available from multiple antennas. When duplexing is performed using time division, CSIT can often be successfully obtained when channel reciprocity is available. CSIT acquisition, however, is much more difficult in frequency division duplexing. Sending feedback on the uplink has been shown to be a powerful technique to improve downlink performance in single user MIMO systems. The basic idea is to restrict the CSIT to a B bit codebook so that the mobiles can easily transmit these bits on the uplink. In this paper, we consider the multiuser downlink model with unitary precoding when there is a codebook consisting of 2^B unitary matrices that the precoder is restricted to lie in. This codebook is designed offline and known to both the basestation and all users. Each user sends back signal-to-interference plus noise ratio (SINR) information along with binary feedback about the unitary precoder. Based on the CSIT received on the uplink, the basestation selects one of the unitary matrices in the codebook to maximize the sum-rate. For this set-up, we first analyze the sum-rate performance of the unitary precoding scheme. We then show that the codebook of unitary precoders represents a collection of points in a special kind of manifold and show how the achievable sum-rate performance relates to the minimum distance of the codebook points in this space. Finally, we present a framework for constructing the codebook to maximize this minimum distance. Monte Carlo simulation results are presented to show the sum-rate performance of the proposed codebook design.     

分布式阵列系统中反馈比特的分配方法

在采用频分双工的通信系统中,基站通常需要用户反馈信道状态信息以进行预编码。对于分布式阵列系统,由于多个接入节点布置在小区的不同位置,用户与小区内不同接入节点之间的信道条件不同。当用于反馈信道状态信息的资源受限时,需要对反馈比特的分配方法进行优化,从而提高系统的整体性能。在多用户分布式阵列系统中,采用基于距离阈值的接入节点选择方法,并在此基础上结合随机矢量量化码本的量化特性以及泰勒展开法,对系统量化容量损失进行推导,并给出了近似表达式。基于该表达式,提出了反馈比特分配方法,与其他的分配方法相比,不限制用户选择的接入节点数目使本文的方法更加具有普遍性。仿真结果显示,在反馈资源有限的情况下,提出的策略优于传统的等比特分配方案,可以获得较好的性能。