CN102932130A - Ofdm***中一种基于动态分区的有限反馈方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于无线通信领域，特别涉及一种有限反馈OFDM***基于动态分区的方法。接收机根据发射机发射的导频信号估计出信道增益值，第一步确定信道增益的最大值和最小值，第二步根据已确定的信道增益最大值和最小值，将信道增益的取值范围划分成若干个区域并对这些区域标上序号，第三步将每一个的信道增益值与我们已划分的各个区域的数值进行比对，选择出相应序号，第四步将序号编码连同第一步确定的信道增益的最大值和最小值反馈给发射机。发射机收到反馈信息以后首先解码恢复序号值，然后根据反馈的信道增益最大值、最小值以及序号值估计出每个信道增益值。本发明提出的有限反馈方法有效地提高信道的利用率。

Description

OFDM***中一种基于动态分区的有限反馈方法

技术领域

本发明属于无线通信领域，特别涉及一种在OFDM***中基于动态分区的有限反馈方法。 

背景技术

在现代无线通讯***，正交频分复用(OFDM)是使用最广泛的调制。OFDM一直能够在发射机很好地利用信道状态信息(channel state information(CSI))，通过实现动态资源分配方案，提高频谱效率和信道估计精度。然而，在大多数无线通信***中，在接收机反馈完整的CSI的是非常困难的。现有的技术中普遍采用有限反馈的方法，用来降低反馈比特数，提高反向信道利用率。目前，国外的研究成果有以下的方法： 

在《IEEE GLOBAL TELECOMMUNICATIONS CONF.(GLOBECOM’97)》，vol.3.中发表的《A Maximum Rate Loading Algorithm For Discrete Multitone Modulation Systems》中，接收端将反馈开关子载波配置给发送端。尽管反馈的信息减少了，但是在时变的信道里，接收端的开关配置的门槛不能自适应地确定。 

在《IEEE TRANS.VEH.TECHNOL》，vol.54，no.5，pp.1773-1780，Sep.2005中发表的《OFDM Power Loading Using Limited Feedback》中，提出了一个基于有限反馈的的Lloyd算法。尽管Lloyd算法显示了很好的性能增益，但是它既不能保证密码本的普遍适应性，也不能产生任何封闭码。此外，这种迭代式密码本需要根据信道的不同而重复地创造，并且量化误差会随着信道的变化而变化。 

在《IEEE SIGNAL PROCESS.LETT》vol.12，no.1，pp.60-62，Jan.2005中发表的《Performance Analysis Of Channel Estimation In OFDM Systems》和《IEEE J.SEL.AREASCOMMUN.》，vol.24，no.8，pp.1581-1592，Aug.2006.中发表的《Optimizing Power Efficiency OfOFDM Using Quantized Channel State Information》提供了一个基于梳状导频信道的有限反馈方案，只向发送端反馈导频信号的信道增益，其他子载波的信道增益由插值算法估计出来。 

在《IEEE SIGNAL PROCESSING LETTERS》，vol.15，2008发表的《Power Loading UsingOrder Mapping in OFDM Systems With Limited Feedback》中，提出了一种在OFDM***中通过反馈子载波增益顺序信息来减少反馈信息的方案。此技术通过简单的顺序映射，规避之前的有限反馈功率装载技术和插值时的实际缺陷。这个优势在低信噪比条件下或对许多子载波的情况尤其可见。 

以上方法的不足有：信道容量是有限的，而这些方法都在假设信道分布为均匀的前提下 实现的，但是实际的环境复杂，分布不均匀；编码反馈不利于功率分配，因为编码对环境的依赖性很大，加大了反馈复杂度。综上所述，现有的有限反馈方法不适合实际信道情况。 

发明内容

发明的目的是提供一种在OFDM***中基于动态分区的可以提高信道频带利用率有限反馈方法。 

上述的目的通过以下技术方案实现： 

我们用信道增益值来说明信道质量，基于动态分区的有限反馈方法：接收机根据发射机发射的导频信号估计出信道增益值，第一步确定信道增益的最大值和最小值，第二步根据已确定的信道增益最大最小值，将信道增益的取值范围划分成若干个区域并对这些区域标上序号，第三步将每一个的信道增益值与我们已划分的各个区域的数值进行比对，选择出相应序号，第四步将序号编码连同第一步确定的信道增益的最大值和最小值反馈给发射机。发射机收到反馈信息以后首先解码恢复序号值，然后根据反馈的信道增益最大值、最小值以及序号值估计出每个信道增益值。 

本发明采用的基于动态分区的反馈方法，动态地对信道增益值进行分区，减小了***对环境的依赖性；接收机只反馈序号信息，信道增益的最大值和最小值，减少反馈量，提高了信道频带利用率；发射机收到反馈信息以后，通过公式计算恢复信道增益值，提高了频谱效率和信道估计精度。 

附图说明

图1是发明方法的框图 

图2是划分信道增益值的方案图 

具体实施方式

本发明的实施包括接收机和发射机两个部分，如图1所示。接收机根据发射机发射的导频信号估计出信道增益值，第一步确定信道增益的最大值和最小值，第二步根据已确定的信道增益最大最小值，将信道增益的取值范围划分成若干个区域并对这些区域标上序号，第三步将每一个的信道增益值与我们已划分的各个区域的数值进行比对，选择出相应序号，第四步将序号编码连同第一步确定的信道增益的最大值和最小值反馈给发射机。发射机收到反馈信息以后首先解码恢复序号值，然后根据反馈的信道增益最大值、最小值以及序号值估计出每个信道增益值。 

接收机根据发射机发射的导频信号估计出K个信道增益值，用h₁，h₁，h₂…h_K表示。 

第一步确定增益的最大最小值，分别由h_max，h_min表示。 

第二步将信道增益的取值范围均匀划分为E个区域，如图2所示，每一区间的反馈量如式(1)所示 

${\mathrm{\Φ}}_e=\left\{\begin{array}{cc}[h_{e,\min },h_{e,\max }]& e=1,...E-1\\ [h_{E,\min },h_{E,\max }]& e=E\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中每个区域的最大值和最小值以及中点值分别在图2中表示，计算表示分别由式(2)、式(3)、式(3)所示 

$h_{e,\min }=h_{\min }+\frac{e-1}{E}(h_{\max }-h_{\min })---\left(2\right)$

$h_{e,\max }=h_{\min }+\frac{e}{E}(h_{\max }-h_{\min })---\left(3\right)$

$h_{e.\mathrm{midpoint}}=\frac{h_{e,\min }+h_{e,\max }}{2}=h_{\min }+\frac{2e-1}{2E}(h_{\max }-h_{\min })---\left(3\right)$

第三步，对于接收的K个增益值，我们将每一个信号的增益值与已划分的E个区域的数值进行比对，分别判断K个信道增益值落在哪个区域，并得到其相应的序号信息。 

将其序号的定义如式(5)所示 

$e_h=\underset{e\∈\mathrm{1,2}\·\·\·E}{\arg }\{h\∈{\mathrm{\Φ}}_e\}---\left(5\right)$

第四步我们将K个信号分别所在区域的序号e₁，e₂…e_k，编码，反馈h_max，h_min以及编码后得出的码字给发射机。 

发射机收到反馈信息以后，首先解码恢复出序号值，然后根据通过的式(6)，将K块的信道增益值用相应部分的中间值来表示，估计出每个信道增益值。 

$h_{e_h,\mathrm{midpoint}}=h_{\min }+\frac{{2e}_h-1}{2E}(h_{\max }-h_{\min }).---\left(6\right)$

Claims (2)

1.一种OFDM***基于动态分区的有限反馈方法，包括步骤： 

接收机首先根据发射机发射的导频信号估计出信道增益值； 

第一步确定信道增益的最大值和最小值； 

第二步根据已确定的信道增益的最大值和最小值，将信道增益的取值范围划分成若干个区域并对这些区域标上序号； 

第三步将实际的每一个的信道增益值与我们已划分的各个区域的数值进行比对，选择出相应序号； 

第四步将序号编码连同第一步确定的信道增益的最大值和最小值反馈给发射机； 

发射机收到反馈信息以后，首先解码恢复序号值，然后根据反馈的信道增益最大值、最小值以及序号值，估计出每个信道增益值。 

2.根据权利要求1中一种OFDM***基于动态分区的有限反馈方法中所述的技术，其特征是： 

(1)本发明采用的基于动态分区的反馈方法，接收机根据已确定的信道增益的最大值和最小值，将信道增益值的取值范围划分成若干个区域并对这些区域标上序号； 

(2)在本发明中，接收机除了反馈信道增益的最大值和最小值外，还反馈编码后的该信道增益的序号信息； 

(3)本发明中，发射机收到反馈信息后，首先解码出序号值，再通过公式计算，恢复出信道增益值。 

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