一种5G下行信道测量中信道容量平滑滤波的方法技术

本发明专利技术提供了一种在5G下行信道测量中，通过对信道容量进行平滑滤波，针对信道容量大幅度变化的情况，对预编码矩阵指示PMI进行平滑调整的方法。在5G下行信道的传输中，终端能够根据当前信道的条件匹配一组预编码码本集合W

【技术实现步骤摘要】
一种5G下行信道测量中信道容量平滑滤波的方法


[0001]本专利技术涉及5G下行信道的测量中信道容量的优化调整方法，具体地，涉及在5G下行信道测量的场景下，为解决信道容量大幅度下降所带来信道估计误差的问题，实现低频偏、高可靠性的指标。

技术介绍

[0002]自二十世纪以来，移动通信技术开始迅猛发展，随着业务的需求不断提高，移动通信技术的应用也越来越广泛，移动通信网络已经逐渐成为人类信息交流的主流网络。
[0003]随着带宽窄、网络容量低、资源利用率低、能耗与成本较高等问题的不断出现，传统的移动通信技术已经不能满足人们日益增长的通信需求，因此提出了5G通信技术。5G通信技术是多种新型无线接入技术与现有演进技术融合后的通用解决方案，它是通信技术与互联网的真正结合。5G技术的突出优势在于低时延、大带宽与高速率，因此它被广泛地应用于多个行业领域，如工业生产、传感检测、智能家居、无人驾驶等。如何提高5G通信网络的系统性能，已经成为了当前对5G系统改进的主流目标。
[0004]5G无线通信系统的性能，可以通过对系统的通信信道进行测量，关注系统的传输速率、吞吐量、误码率、信号质量等指标，进行判断与优化调整。5G下行信道测量的对象主要包括信号质量指示(CQI)、预编码矩阵指示(PMI)、参考信号接收功率(RSRP)、接收信号强度指示(RSSI)、参考信号接收质量(RSRQ)等参量，通过测量对应的对象，能够提高系统的通信性能，最大化地发挥5G无线通信技术的优势。但是，在预编码矩阵指示PMI的测量中，由于信道容量会有大幅度的跳跃变化，这会导致系统的信道估计出现误差，因此通信性能会有所下降。
[0005]本专利技术，采用了一种对下行信道的信道容量进行平滑滤波处理，得到最佳的预编码矩阵指示PMI进行上报，在上报下行信道的状态信息的同时，能够通过优化调整PMI对信道估计进行平滑，提高系统的性能。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种5G下行信道测量中信道容量平滑滤波的方法。
[0007]根据本专利技术提供的5G下行信道测量中信道容量平滑滤波的方法，所述方法包括：
[0008]步骤S1：在5G下行信道测量中，先测量得到下行信道的信道估计矩阵H，再根据信道矩阵H构造相关矩阵X的特征方程，进行特征值分解，利用得到的特征值进行秩指示(Rank indicator，RI)的估算。
[0009]步骤S2：利用步骤S1所得到的秩指示RI，通过码本生成公式计算得到对应的预编码码本集合Wc，即码本。
[0010]步骤S3：利用步骤S1得到的信道矩阵H，通过与步骤S2得到的预编码码本集合W
c
逐一遍历，计算得到一组信道容量C并找到该组中最大的信道容量值记为
[0011]步骤S4：结合历史的信道容量对当次得到的信道容量利用平滑公式进行平滑处理，得到最终要参考的信道容量
[0012]步骤S5：在步骤S4得到平滑处理后的信道容量后，通过对比与所得到的一组信道容量C中的每一个C
i
，找到最接近的信道容量取值C
optimal
，选取其对应的预编码矩阵指示PMI
[0013]可选地，所述步骤S1包括：
[0014]在5G下行信道测量中，先测量得到下行信道的信道估计矩阵H，再根据信道矩阵H求相关矩阵：
[0015]X＝H
ij
(H
ij
)
H
[0016]根据相关矩阵X构造特征方程|λI
‑
X|＝0，进行特征值分解，求出两个特征值λ1和λ2，其中λ1≥λ2，通过两个特征值与阈值的关系，可以估算得到秩指示RI的值。
[0017]可选地，所述步骤S2包括：
[0018]利用步骤S1所得到的秩指示RI，通过相应的矩阵生成公式得到秩指示RI所对应的预编码码本集合Wc，即码本。
[0019]计算码本的每个码字矩阵的矩阵生成公式为：
[0020][0021]其中，式中c∈{1,2,
…
,S
H
*S
V
}表示的是最后计算出来码字矩阵的编号，P表示的是导频信号所占用的天线端口数，r∈{0,...,RI}为RI的正序递增数值。
[0022]式中的θ
n
与U
b
、V
a,b
可由以下公式计算所得：
[0023][0024][0025][0026]式中，N
H
与N
V
分别表示的是水平与垂直方向上的天线数量，S
H
和S
V
分别表示水平与垂直方向上的波束数量，θ
n
为波束角度补偿参量。
[0027]可选地，所述步骤S3包括：
[0028]利用步骤S1通过信道测量得到的信道矩阵H，将信道矩阵H与步骤S2得到的码本中的每个码字逐一遍历，通过信道容量公式计算得到一组信道容量。
[0029]计算每个信道容量C
i
的公式为：
[0030][0031]其中，式中的I
L
为维度为接收天线数的单位矩阵，σ
n
为噪声功率，W
i
为步骤S2得到的码本中的一个码字，H为步骤S1得到的信道矩阵。
[0032]在计算得到一组信道容量值C后，选取最大的信道容量值作为
[0033]可选地，所述步骤S4包括：
[0034]平滑公式为：
[0035]C
(n)T
＝(1
‑
β)C
(n
‑
1)
+βC
n
[0036]式中，β∈[0,1]为受信道状态影响的调整参数，C
n
为单次得到的最大信道容量值，C
(n
‑
1)
为历史所得到的最大信道容量值。对于平滑公式而言，C
(n)T
对应为得到平滑后的信道容量为C
(n
‑
1)
对应为历史的最大信道容量C
n
对应为当次得到的最大信道容量
[0037]可选地，所述步骤S5包括：
[0038]若C
optimal
对应多个PMI，则采用码本W
c
编号c最小原则进行PMI上报。
[0039]可选地，所述的5G下行信道测量中信道容量平滑滤波的方法，对RI进行估算判断的两个阈值为25和16。
[0040]可选地，所述步骤S2中的预编码码本集合W
c
主要适用于SU
‑
MIMO(多用户MIMO)系统。
[0041]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0042]本专利技术提供5G下行信道测量中信道容量平滑滤波的方法。通过在下行信道测量得到信道矩阵H与秩指示RI的基础上，生成预编码码本集合W<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种5G下行信道测量中信道容量平滑滤波的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：在5G下行信道测量中，先测量得到下行信道的信道估计矩阵H，再根据信道矩阵H构造相关矩阵X的特征方程，进行特征值分解，利用得到的特征值进行秩指示的估算；步骤S2：利用步骤S1所得到的秩指示，通过码本生成公式计算得到对应的预编码码本集合Wc；步骤S3：利用步骤S1得到的信道矩阵H，通过与步骤S2得到的预编码码本集合W
c
逐一遍历，计算得到一组信道容量C并找到该组中最大信道容量值步骤S4：结合历史上报信道容量对当次得到的信道容量利用平滑公式进行平滑处理，得到最终要参考的信道容量步骤S5：在步骤S4得到平滑处理后的信道容量后，通过对比与所得到的一组信道容量C中的每一个C
i
，找到最接近的信道容量取值C
optimal
，选取其对应的预编码矩阵指示PMI。2.根据权利要求1所述的5G下行信道测量中信道容量平滑滤波的方法，其特征在于，所述步骤S1包括：在5G下行信道测量中，先测量得到下行信道的信道估计矩阵H，再根据信道矩阵H求相关矩阵：X＝H
ij
(H
ij
)
H
根据相关矩阵X构造特征方程|λI
‑
X|＝0，进行特征值分解，求出两个特征值λ1和λ2，其中λ1≥λ2，通过两个特征值与阈值的关系得到秩指示RI的值。3.根据权利要求1所述的5G下行信道测量中信道容量平滑滤波的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：利用步骤S1所得到的秩指示RI，通过矩阵生成公式得到秩指示RI所对应的预编码码本集合W
c
；矩阵生成公式为：其中，式中c∈{1，2，...，S
H
*S
V
}表示的是最后计算出来码字矩阵编号，P表示的是导频信号所占用的天线端口数，r∈{0，...，RI}为RI的正序递增数值；式中的θ
n
与U
b
、V
a，b
可由以下公式计算所得：可由以下公式计算所得：可由以下公式计算所得：式中，N
H
与N
V

【专利技术属性】
技术研发人员：刘清清，刘虎，徐圣林，张晟，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：