CN101577687B - 一种反馈控制方法及通讯系统以及相关设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种反馈控制方法及通讯系统以及相关设备，用于减少反馈量。本发明实施例方法包括：接收发射端发射的信号，根据所述信号以及预置的导频信息计算信道强度参数；当所述信道强度参数大于预置的最低反馈门限值时，在预置的码本中查询所述信道强度参数所在的量化区间；根据所述量化区间向所述发射端发送反馈信息。本发明实施例还提供一种通讯系统以及相关设备。本发明实施例可以有效地减少反馈量。

Description

一种反馈控制方法及通讯系统以及相关设备

技术领域

本发明涉及通讯领域，尤其涉及一种反馈控制方法及通讯系统以及相关设备。

背景技术

在无线传输系统中，由于带宽和功率的限制，以及多径衰落，干扰和多普勒效应的存在，实际应用中系统性能受到了极大的影响。多天线系统可以有效地利用空间资源，提高系统的频带利用率。在基站装有N_t根天线，用户端使用单天线的广播信道中，采用DPC的编码方案可以使系统达到最大的传输速率。但是，DPC编码方案需要已知所有用户的准确的信道状态信息，而且运算复杂度高。为了减少在发射端的信号处理的复杂度，一些次优的预编码方案，比如迫零波束成形，迫零DPC，正则化信道反转等方案被提出。这些预编码方案和多用户调度算法相结合，能使系统同时获得复用增益和多用户分集增益。但这些方案仍然需要知道用户的准确信道状态信息。在实际的多用户多输入多输出(MIMO，Multiple In Multiple Out)系统中，由于反向控制信道中反馈比特数的限制，发射端不可能知道每个用户的准确的信道信息。因此，在MIMO FDD系统中，如何利用有限的反馈信息提高系统的吞吐量，成为需要研究的问题。

现有技术的多用户系统中，反馈量化是减少反馈量的一个有效方案。在采用量化反馈的系统中，每个用户都有一个预先设计好的码本，码本中的码字对应信道的量化信息或发射端的发送模式(编码调制方式)。用户根据实时的信道状态信息选择对应的码字，并将码字序号反馈回发射端。发射端根据每个用户的反馈信息选择发射用户集，预编码方案及编码调制方式。

但是，由上述现有技术中可以看出，每个用户都需要向发射端反馈选择的码字序号，当用户数目比较多时，用户向发射端反馈的数据量会很大，因此会浪费网络传输资源。

发明内容

本发明实施例提供了一种反馈控制方法及通讯系统以及相关设备，能够减少反馈量。

本发明实施例提供的反馈控制方法，包括：接收发射端发射的信号，根据所述信号以及预置的导频信息计算信道强度参数；当所述信道强度参数大于预置的最低反馈门限值时，在预置的码本中查询所述信道强度参数所在的量化区间；根据所述量化区间向所述发射端发送反馈信息。

本发明实施例提供的通讯系统，包括：发射端，用于生成发射信号，并发送所述发射信号；接收端，用于接收所述发射端发送的信号，根据所述信号以及预置的导频信息计算信道强度参数，并在所述信道强度参数大于预置的最低反馈门限值时，在预置的码本中查询所述信道强度参数所在的量化区间，根据所述量化区间向所述发射端发送反馈信息。

本发明实施例提供的设备，包括：接收单元，用于接收发射端发送的信号，所述信号由预置的导频信息以及随机波束成形向量相乘得到；信道强度计算单元，用于根据所述信号以及预置的导频信息计算信道强度参数；反馈控制单元，用于判断所述信道强度参数是否大于预置的最低反馈门限值，若大于，则指示反馈单元反馈信息；反馈单元，用于根据所述反馈控制单元的指示在预置的码本中查询所述信道强度参数所在的量化区间，根据所述量化区间向所述发射端发送反馈信息。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例中，设备计算得到信道强度参数之后，当所述信道强度参数大于预置的最低反馈门限值时，才在预置的码本中查询所述信道强度参数所在的量化区间，并向根据所述量化区间向发射端反馈信息，而当小于预置的最低反馈门限值时，则不向发射端反馈信息，因此能够有效地减少系统整体的反馈量，提高系统的性能。

附图说明

图1为本发明实施例中反馈控制方法实施例流程图；

图2为本发明实施例中通讯系统实施例示意图；

图3为本发明实施例中设备实施例示意图；

图4为本发明实施例中第一仿真结果示意图；

图5为本发明实施例中第二仿真结果示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种反馈控制方法及通讯系统以及相关设备，用于减少反馈量。

本实施例中，需要为每个用户设计一个码本，每个码本包括合成信道强度ri的量化区间及码字。每个量化区间对应一个码字(即一种发射模式)。码本的量化阶数由反馈信道的传输速率决定。基站已知所有用户的码本。下面介绍利用信道质量指示(CQI，Channel Quality Indicator)的多用户调度方案和用户反馈方案。

请参阅图1，本发明实施例中反馈控制方法实施例包括：

101、接收端接收发射端发送的信号；

本实施例中，以用户设备作为接收端为例进行说明，可以理解的是，在实际应用中，接收端还可以是其他类型的网元，此处不作限定。

接收端接收到的信号由预置的导频信息以及随机波束成形向量相乘得到，具体过程可以为：

发射端产生N_t个随机波束成形向量，该N_t的数值和发射天线个数相关，即有多少个发射天线，则需要产生多少个随机波束成形向量。

发射端将预置的导频信息与产生的随机波束成形向量相乘得到发射信号，并通过N_t个发射天线向用户设备发送该发射信号。

102、根据所述信号以及预置的导频信息计算信道强度参数；

用户设备在接收发射信号之后，根据该发射信号以及预置的导频信息计算随机波束成形向量和信道向量归一化后的信道强度参数。

需要说明的是，用户设备预置的导频信息与发射端预置的导频信息为相同或相对应的信息，具体可以在系统构建时，用户设备与发射端协商得到。

本实施例中，用户设备根据该发射信号以及预置的导频信息计算随机波束成形向量和信道向量归一化后的信道强度参数的过程为现有技术，此处不作限定。

103、判断该信道强度参数是否大于预置的最低反馈门限值，若是，则执行步骤104，若否，则执行步骤106；

本实施例中的最低反馈门限值可以为一个预置的数值，也可以通过后续计算过程计算得到，即可以将后续计算得到的量化门限值作为该最低反馈门限值，具体计算方式将在后续部分详细说明。

104、在预置的码本中查询所述信道强度参数所在的量化区间；

需要说明的是，本实施例中的预置码本可以采用已经设计好的码本，也可以在执行本发明流程之前预先计算该码本，计算的依据是在满足平均发射功率约束以及误码率约束的条件下，寻找最优的量化门限值以及码字，使得每个用户的平均传输速率最大化，具体的计算过程将在后续实施例中详细描述。

105、向所述发射端发送反馈信息，从而使得发射端可以根据这些反馈信息选择发射用户集，预编码方案及编码调制方式；

例如所述反馈信息可以包括量化区间的标识、所述量化区间对应的随机波束标识等。

106、不向发射端反馈信息；

若用户设备计算得到的信道强度参数小于或等于最低反馈门限值，则用户设备不向发射端反馈信息。

需要说明的是，发射端接收用户设备反馈的量化区间的标识以及所述量化区间对应的随机波束标识，同时能够获知用户计算得到的信道强度参数；

发射端选取CQI最大的用户(CQI的数值和信道强度参数的数值成正比)，若CQI最大的用户有多个，则随机选取一个，并获取该用户反馈的量化区间的标识以及所述量化区间对应的随机波束标识，根据这些标识确定发射模式以及所选波束，并采用该发射模式，通过该所选波束向该用户发送数据信息。

本实施例中，用户设备计算得到信道强度参数之后，当判断出所述信道强度参数大于预置的最低反馈门限值时，在预置的码本中查询所述信道强度参数所在的量化区间，并向所述发射端反馈所述量化区间的标识以及所述量化区间对应的随机波束标识，而当判断出所述信道强度参数小于预置的最低反馈门限值时，则不向发射端反馈信息，所以在实际应用中，只有一部分用户设备会向发射端反馈信息，因此能够有效地减少系统整体的反馈量。

上述介绍了本发明实施例中的反馈控制方法实施例的流程，需要说明的是，上述实施例中，用户所使用的码本可以预先计算得到，计算的依据是在满足平均发射功率约束以及误码率约束的条件下，寻找最优的量化门限值以及码字，使得每个用户的平均传输速率最大化，下面具体说明计算的过程：

首先说明具体符号的含义：

s_k：第k个用户的路径损失因子。

d_k：第k个用户的服从rayleigh衰落方式的信道向量，慢变，且所有用户的d_k独立同分布。

w_m：第m个均匀分布的随机波束成形向量，1≤m≤N_t。

$r_{k,m}=s_k^2{\left|\right|d_k\left|\right|}^2{\left|w_m^H{\tilde{d}}_k\right|}^2$ ：用户k的第m个合成信道强度。

${\tilde{r}}_{k,m}=\frac{r_{k,m}}{s_k^2}={\left|w_m^H{d}_k\right|}^2$ ：归一化的信道强度， ${\tilde{r}}_k=\underset{1\≤m\≤N_t}{\max }{\tilde{r}}_{k,m}.$

K：用户数。

N_t：发射天线个数。

假设系统要求的最大的反馈速率为B比特/块/用户，则量化阶数N＝2^B。根据前面的定义可以看出，不同用户的

独立同分布。因此，所有用户的

使用相同的量化区间以保证调度的公平性。量化区间可表示为{(γ_n，γ_n+1)}_n＝0 ^2B(其中γ₀＝0，γ_N+1＝∞)。每个量化区间对应的码字为{b_k，n’P_k，n}，其中，b_k，n和P_k，n分别表示

位于第n个量化区间的速率(位置速率)和发射功率(位置功率)。P_k ^bg分别表示用户k的功率约束条件。BER_bg表示误码率约束条件。

本实施例中，可以根据量化门限值{γn}_n＝1 ^N以及码字{b_k，n，P_k，n}_n＝1 ^N生成所述码本，具体的步骤可以包括：

获取使得用户的平均传输速率最大的量化门限值以及码字，所述码字包括位置速率以及位置功率，所述平均传输速率与位置概率以及位置速率的乘积成正比；

所述位置速率用于表示用户计算得到的信道强度参数位于预置的量化区间时信息传输的速率；

所述位置功率用于表示用户计算得到的信道强度参数位于预置的量化区间时传输信息的发射功率；

所述位置概率用于表示用户被调度，且所述用户计算的信道强度参数位于预置的量化区间的概率；

所述量化区间由所述量化门限值确定。

根据上述的描述，本实施例中具体以一个例子进行说明：

假设α_n表示用户k被调度且

位于第n个区间的概率(即位置概率)，则用户k的平均传输速率为 $R_k=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_n{b}_{k,n},$ 则根据上述描述的码本计算原则可知，计算出的码本需要使得R_k最大化。

在计算码本的过程中需要满足以下条件：

A、用户k的平均发射功率不大于P_k ^bg，即 $\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_n{P}_{k,n}\≤P_k^{\mathrm{bg}};$ B、用户k的瞬时误码率必须小于BER₀，即

${\mathrm{BER}}_{k,n}=0.2\exp (-\frac{{\mathrm{\γ}}_n{s}_k^2{P}_{k,n}}{2^{b_{k,n}}-1})\≤{\mathrm{BER}}_{\mathrm{bg}},n=1,...,N;$

       b_k，n≥0

C、                                    。

       b_k，n∈{0，2，4，6，…}

通过计算可以得到：

${\mathrm{\α}}_n=\frac{1}{K}\left\{{(1-N_t(N_t-1)\underset{i=0}{\overset{N_t-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\mathrm{\γ}}_{n+1}^i{g}_i\left({\mathrm{\γ}}_{n+1}\right)}{i})}^K-{(1-N_t(N_t-1)\underset{i=0}{\overset{N_t-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\mathrm{\γ}}_n^i{g}_i\left({\mathrm{\γ}}_n\right)}{i})}^K\right\}$

其中， $g_i\left({\mathrm{\γ}}_n\right)={\∫}_B^1{e}^{-\frac{{\mathrm{\γ}}_n}{x}}{(1-x)}^{N_t-2}{x}^{-i}\mathrm{dx},B=1-{\left(\frac{1}{N_t}\right)}^{\frac{1}{N_t-1}}.$

为了补偿路径损耗，本实施例中还可以采用前向功率控制方案以保证每个用户的平均接收信噪比相同。因此，可得到： $P_k^{\mathrm{bg}}=C/s_k^2,$ 其中C表示一个常数。假设每个用户的误码率要求相同，根据码本设计准则为各用户设计的码本满足以下关系：b_k，n＝b_l，n， $P_{k,n}{s}_k^2=P_{l,n}{s}_l^2,$ l≠k，n＝1，…，N。因此，上述计算过程中只要计算得到一个用户的量化门限及最优码本，就可以通过以上关系得到其他用户的量化门限及最优码本。

上述实施例中描述了计算码本的过程，但由于上述实施例在计算码本过程中存在需要满足的约束条件A，B以及C，所以在计算过程中可能会存在一定的困难，下面分别以连续速率调制方式和离散速率调制方式对上述约束条件进行转化以计算码本。

首先介绍本发明实施例中的连续速率调制方式：

连续速率调制方式是指信息速率可以是任意实数。对应于b_k，n＞0但不一定是整数的情况。码本计算中带约束的优化问题A以及B可以通过拉格朗日(lagrange)方法转化成下面不带约束的优化问题：

$J\left(\mathrm{\λ}\right)=-\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_n{\log }_2(1+\frac{1.5P_{k,n}{s}_k^2{\mathrm{\γ}}_n}{(-\ln \left(5\mathrm{BE}{R}_{\mathrm{tg}}\right))})+\mathrm{\λ}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_n{P}_{k,n}---\left(1\right)$

假设 $A=\frac{1.5s_k^2}{-\ln \left(5\mathrm{BE}{R}_{\mathrm{bg}}\right)},$ 上式(1)对P_k，n求偏导，可以得到

$\frac{\∂J}{\∂P_{k,n}}=0\⇒P_{k,n}={(\frac{1}{\mathrm{\λ}\ln 2}-\frac{1}{A{\mathrm{\γ}}_n})}^{+}---\left(2\right)$

令 $\frac{\∂J}{\∂{\mathrm{\γ}}_n}=0,$ 可以得到：

$\underset{i=0}{\overset{N_t-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\mathrm{\γ}}_{n+1}^i{g}_i\left({\mathrm{\γ}}_{n+1}\right)}{i!}=\underset{i=0}{\overset{N_t-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\mathrm{\γ}}_n^i{g}_i\left({\mathrm{\γ}}_n\right)}{i!}-\frac{q\left({\mathrm{\γ}}_n\right)\ln 2(1+A{P}_{k,n}{\mathrm{\γ}}_n)\{{\log }_2\left(\frac{1+A{P}_{k,n-1}{\mathrm{\γ}}_{n-1}}{1+A{P}_{k,n}{\mathrm{\γ}}_n}\right)-\mathrm{\γ}(P_{k,n-1}-P_{k,n})\}}{A{P}_{k,n}}---\left(3\right)$

n＝1，…，N-1

其中， $q\left({\mathrm{\γ}}_n\right)=\underset{i=0}{\overset{N_t-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{i!}\frac{\∂\left({\mathrm{\γ}}_n^i{g}_i\left({\mathrm{\γ}}_n\right)\right)}{\∂{\mathrm{\γ}}_n}=\underset{i=0}{\overset{N_t-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{i!}(i{\mathrm{\γ}}_n^{i-1}{g}_i\left({\mathrm{\γ}}_n\right)-{\mathrm{\γ}}_n^i{g}_{i+1}\left({\mathrm{\γ}}_n\right)).$

对任一给定的拉格朗日乘子λ，本实施例中计算使(1)式最小的{γ_n}_n＝1 ^N和{P_k，n}_n＝1 ^N。通过初始化γ₁以及(2)和(3)的迭代运算，可以连续得到γ₂，…，γ_N以及P_k，1，…，P_k，N。再通过牛顿迭代下降算法最小化J(λ)。通过下面的迭代算法可以得到最小化J(λ)的{γ_n}_n＝1 ^N以及{P_k，n}_n＝1 ^N，并得到相应的平均功率P(λ)和平均传输速率R(λ)。

上述流程中，通过拉格朗日方法对所述位置功率P_k，n，位置概率α_n，预置的误码率门限值BER_bg，量化门限值γ_n，预置的路径损失因子s_k以及预置的拉格朗日乘子λ进行计算得到第一参考参数J(λ)。

之后，对量化门限值γ_n进行初始化处理；

对初始化后的量化门限值进行迭代运算得到量化门限值序列以及位置功率序列；

根据所述量化门限值序列中的量化门限值以及所述位置功率序列中的位置功率对所述第一参考参数进行检验，判断所述第一参考参数是否收敛，若收敛，则记录当前的量化门限值以及位置功率；

若未收敛，则重复对所述初始化后的量化门限值进行迭代运算得到量化门限值序列以及位置功率序列，并重复对所述第一参考参数进行检验。

实际应用中，具体的流程为：

收敛校验算法：(对给定的λ)：

1、初始化：令γ⁽⁰⁾＝γ₁ ⁽⁰⁾。

2、将γ^(l)代入(2)，(3)式，通过迭代运算得到γ₂ ^(l)，…，γ_N ^(l)以及P_k，1 ^(l)，…，P_k，N ^(l)。

3、令 ${\mathrm{\γ}}^{(l+1)}={\mathrm{\γ}}^{\left(l\right)}-({\▿}^{2}J\left({\mathrm{\γ}}^{\left(l\right)}\right){)}^{-1}\▿J\left({\mathrm{\γ}}^{\left(l\right)}\right).$

4、将{γ_n ^(l+1)}_n＝1 ^N以及{P_k，n ^(l+1)}_n＝1 ^N代入J(λ)进行检验；如果J(λ)收敛，迭代结束；否则，重复步骤2至步骤4。

需要说明的是，本实施例中，为了能够快速找到使 $\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_n{P}_{k,n}=P_k^{\mathrm{bg}}$ 的λ，可以采用下面的二分搜索法：

a、选择一个合适的λ_low(该数值可以随机选取)，运用上述收敛校验算法获得平均发射功率P_k，low和平均吞吐量R_k，low，并使得 $P_{k,\mathrm{low}}<P_k^{\mathrm{bg}};$ 选择另一个λ_high(该数值可以随机选取)，运用上述收敛校验算法获得平均发射功率P_k，high和平均吞吐量R_k，high，并使得 $P_{k,\mathrm{high}}>P_k^{\mathrm{bg}};$

b、更新lagrange乘子： ${\mathrm{\&lambda;}}_{\mathrm{new}}=\frac{R_{k,\mathrm{high}}-R_{k,\mathrm{low}}}{P_{k,\mathrm{high}}-P_{k,\mathrm{low}}};$

c、对更新的λ_new运用收敛校验算法，得到平均发射功率P_k，new和平均发射速率R_k，new；

d、如果 $|P_{k,\mathrm{new}}-P_k^{\mathrm{bg}}|<\mathrm{\&zeta;}\&RightArrow;0,$ 终止程序；如果 $P_{k,\mathrm{new}}>P_k^{\mathrm{bg}},$ 则令P_k，high＝P_k，new，R_k，high＝R_k，new，并重复步骤b至步骤d；否则，令P_k，low＝P_k，new，R_k，low＝R_k，new，并重复步骤b至步骤d。

首先介绍本发明实施例中的离散速率调制方式：

在离散速率设计方案中，发射速率b_k，n∈{0，2，4，6，…}。为满足误码率约束条件，将约束条件B转置，可得到功率分配方式为

$P_{k,n}=\frac{2^{b_{k,n}}-1}{A{\mathrm{\&gamma;}}_n}---\left(4\right)$

则此时，约束条件A，B以及C所表述的优化问题转化为：在满足 $\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&alpha;}}_n{P}_{k,n}\&le;P_k^{\mathrm{bg}}$ 的约束条件下最大化R_k。利用lagrange方法将上述带约束的优化问题转化为下面不带约束的问题：

$J\left(\mathrm{\&lambda;}\right)=-\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&alpha;}}_n{b}_{k,n}+\mathrm{\&lambda;}\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&alpha;}}_n\frac{2^{b_{k,n}}-1}{A{\mathrm{\&gamma;}}_n}---\left(5\right)$

令 $\frac{\&PartialD;J}{\&PartialD;{\mathrm{\&gamma;}}_n}=0,$ 可以得到：

$\underset{i=0}{\overset{N_t-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}\frac{{\mathrm{\&gamma;}}_{n+1}^i{g}_i\left({\mathrm{\&gamma;}}_{n+1}\right)}{i!}=\underset{i=0}{\overset{N_t-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}\frac{{\mathrm{\&gamma;}}_n^i{g}_i\left({\mathrm{\&gamma;}}_n\right)}{i!}-\frac{A{\mathrm{\&gamma;}}_n^{2}q\left({\mathrm{\&gamma;}}_n\right)\{b_{k,n-1}-b_{k,n}-\frac{\mathrm{\&lambda;}}{A}(\frac{2^{b_{k,n}}-1}{{\mathrm{\&gamma;}}_{n-1}}-\frac{2^{b_{k,n}}-1}{{\mathrm{\&gamma;}}_n})\}}{2^{b_{k,n}}-1}---\left(6\right)$

n＝1，…，N-1

上述流程中，通过拉格朗日方法对所述位置速率b_k，n，位置概率α_n，预置的误码率门限值BER_bg，量化门限值γ_n，预置的路径损失因子s_k以及预置的拉格朗日乘子λ进行计算得到(5)式中的第二参考参数J(λ)；

之后对连续速率按照离散速率进行取整得到位置速率序列，所述位置速率序列中每一个位置速率对应一个量化门限值序列以及一个位置功率序列，具体地：

将在连续速率调制方式中得到的连续速率值按集合{0，2，4，6，…}中的数就近取整，例如假设连续速率调制方式中得到的连续速率值为2.3，则取2和4，若连续速率调制方式中得到的连续速率值为5.0，则取4和6。并且使取整后的速率满足b_k，n≤b_k，n+1即可得到离散速率设计中的所有可能的位置速率。例如，当N＝2，对应的连续速率为(2.3，5)时，可能的离散速率的组合有4种：(2，4)，(2，6)，(4，4)，(4，6)。每种位置速率{b_k，n}_n＝1 ^N对应量化门限值序列{γ_n}_n＝1 ^N及位置功率序列{P_k，n}_n＝1 ^N，最后，从所有可能的速率分配方式中选出使平均发射速率R_k最大的位置速率。

其中，上述量化门限值序列及位置功率序列的最优解可用如下方式得到：

对任一给定的λ和位置速率{b_k，n}_n＝1 ^N，可通过迭代收敛校验算法求出使(5)式最小时的量化门限值{γ_n}_n＝1 ^N。之后，将该量化门限值代入(4)式可得到位置功率{P_k，n}_j＝1 ^N。

同样地，为了快速找到满足平均功率约束条件的λ，也可以采用连续速率调制方式中描述的二分搜索法，此处不再赘述。

下面介绍本发明实施例中的通讯系统实施例，可以理解的是，本发明实施例中的该系统还可以包含实现通信功能的其它众多实体，对于其它现有技术中可能揭示的技术属于通信领域内已规范化的技术，本实施例中不再赘述细节；但是为了介绍本发明实施例中的实现方案，这里仅指出了该系统中主要部分。

请参阅图2，本发明实施例中的通讯系统包括：

发射端202，用于生成发射信号，并发送所述发射信号；

接收端201，用于接收所述发射端201发送的信号，根据所述信号以及预置的导频信息计算信道强度参数，并在所述信道强度参数大于预置的最低反馈门限值时，在预置的码本中查询所述信道强度参数所在的量化区间，根据所述量化区间向所述发射端发送反馈信息。

具体的，发射端202产生随机波束成形向量，将预置的导频信息与所述随机波束成形向量相乘得到发射信号，并向接收端201发送所述发射信号；

接收端201接收发射端202发送的信号，根据所述信号以及预置的导频信息计算信道强度参数，并在所述信道强度参数大于预置的最低反馈门限值时，在预置的码本中查询所述信道强度参数所在的量化区间，向所述发射端反馈所述量化区间的标识以及所述量化区间对应的随机波束标识。

需要说明的是，接收端201还可以用于计算码本，计算的依据是在满足平均发射功率约束以及误码率约束的条件下，寻找最优的量化门限值以及码字，使得每个用户的平均传输速率最大化，具体的计算方式可以采用连续速率调制方式或离散速率调制方式，具体的计算过程如前述方法实施例中所描述的过程，此处不再赘述。

下面介绍本发明实施例中的设备实施例，请参阅图3，本发明实施例中的设备实施例包括：

接收单元301，用于接收发射端发送的信号，所述信号由预置的导频信息以及随机波束成形向量相乘得到；

信道强度计算单元302，用于根据所述信号以及预置的导频信息计算信道强度参数；

反馈控制单元303，用于判断所述信道强度参数是否大于预置的最低反馈门限值，若大于，则指示反馈单元304反馈信息；

反馈单元304，用于根据所述反馈控制单元303的指示在预置的码本中查询所述信道强度参数所在的量化区间，向所述发射端反馈所述量化区间的标识以及所述量化区间对应的随机波束标识。

本实施例中的设备还可以进一步包括：

码本计算单元305，用于根据量化门限值以及码字生成所述码本。

本实施例中的码本计算单元305可以包括以下单元中的至少一个：

连续速率调制计算单元3051，用于通过连续速率调制方式计算使得用户的平均传输速率最大的量化门限值以及码字；或

离散速率调制计算单元3052，用于通过离散速率调制方式计算使得用户的平均传输速率最大的量化门限值以及码字。

具体地连续速率调制计算单元3051以及离散速率调制计算单元3052计算码本的方式与前述方法实施例中计算码本的方式一致，此处不再赘述。

本实施例中，设备计算得到信道强度参数之后，仅当所述信道强度参数大于预置的最低反馈门限值时，才在预置的码本中查询所述信道强度参数所在的量化区间，并向所述发射端反馈所述量化区间的标识以及所述量化区间对应的随机波束标识，而当小于预置的最低反馈门限值时，则不向发射端反馈信息，所以在实际应用中，只有一部分设备会向发射端反馈信息，因此能够有效地减少系统整体的反馈量。

为便于理解，下面以一具体的应用场景为例进行说明：

首先说明该应用场景的仿真环境：

信道环境：非均匀小区网络，各用户的路径损耗为(0，1)间的随机数，在仿真中，假设各用户的路径损耗不变。用户的信道向量由i.i.d的均值为0，方差为1的复高斯变量组成。信道变化服从Jake’s模型，其生成参数为：载频：2GHz，符号周期：2.5us，移动台移动速度：5m/s。

发射端的天线个数大于1，用户接收端天线个数为1，用户的误码率要求为BER≤10^-3；

令用户1的路径损耗 $s_1^2=0.1,$ 平均发射功率 $P_1^{\mathrm{bg}}=19\mathrm{dB}.$ 系统用户数K＝10，发射天线个数N_t＝2。1比特用于选择波束，其余的B-1比特用于选择发射模式。下表1为当B分别为2和3时，用户1所对应的量化门限及码本。当B＝2时，用户有2种可选的编码及功率控制方式。当B＝3时，用户有4种可选的编码及功率控制方式。

表1、反馈比特数不同时用户1的码本

	{γn}n＝1 N	{bk，n}n＝1 N	{Pk，n}n＝1 N(dB)
				B＝2	(2.04，3.83)	(2，4)	(17.14，21.41)
B＝3	(1.74，2.56，3.69，4.58)	(2，2，4，4)	(17.83，16.17，21.57，20.64)

请参阅图4以及图5，图4和图5分别为N_t＝2和N_t＝4时，用户1的平均峰值速率和平均接收信噪比(s₁ ²P₁ ^bg)的关系曲线。其中，401以及501为B＝1时的曲线，402以及502为B＝2时的曲线，403以及503为完全反馈的曲线，从图中可以看出，相比完全反馈的情况，利用有限反馈的最优码本只会带来轻微的性能损失。比如，当B＝2时，相比完全反馈的情况，有限反馈只有不到1dB的性能损失。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括如下步骤：

接收发射端发射的信号，根据所述信号以及预置的导频信息计算信道强度参数；当所述信道强度参数大于预置的最低反馈门限值时，在预置的码本中查询所述信道强度参数所在的量化区间；根据所述量化区间向所述发射端发送反馈信息。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上对本发明所提供的一种反馈控制方法及通讯系统以及相关设备进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种反馈控制方法，其特征在于，包括：

接收发射端发射的信号，根据所述信号以及预置的导频信息计算信道强度参数；

当所述信道强度参数大于预置的最低反馈门限值时，在预置的码本中查询所述信道强度参数所在的量化区间；

根据所述量化区间向所述发射端发送反馈信息；

所述方法还包括：

根据量化门限值以及码字生成所述码本；

所述根据量化门限值以及码字生成所述码本的步骤包括：

获取使得用户的平均传输速率最大的量化门限值以及码字，所述码字包括位置速率以及位置功率，所述平均传输速率与位置概率以及位置速率的乘积成正比；

所述位置速率用于表示用户计算得到的信道强度参数位于预置的量化区间时的信息传输的速率；

所述位置功率用于表示用户计算得到的信道强度参数位于预置的量化区间时的传输信息的发射功率；

所述位置概率用于表示用户被调度，且所述用户计算的信道强度参数位于预置的量化区间的概率；

所述量化区间由所述量化门限值确定。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述量化区间向所述发射端发送反馈信息的步骤包括：

向所述发射端反馈所述量化区间的标识以及所述量化区间对应的随机波束标识。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取使得用户的平均传输速率最大的量化门限值以及码字的步骤包括：

通过连续速率调制方式或离散速率调制方式计算使得用户的平均传输速率最大的量化门限值以及码字。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述通过连续速率调制方式计算使得用户的平均传输速率最大的量化门限值以及码字的步骤包括：

通过拉格朗日方法，根据所述位置功率，位置概率，预置的误码率门限值，量化门限值，预置的路径损失因子以及预置的拉格朗日乘子获取参考参数；

计算使得所述参考参数最小时的量化门限值序列以及位置功率序列，所述量化门限值序列中至少包括一个量化门限值，所述位置功率序列中至少包括一个位置功率。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述计算使得所述参考参数最小时的量化门限值序列以及位置功率序列的步骤包括：

对量化门限值进行初始化处理；

对初始化后的量化门限值进行迭代运算得到量化门限值序列以及位置功率序列；

根据所述量化门限值序列中的量化门限值以及所述位置功率序列中的位置功率对所述参考参数进行检验，判断所述参考参数是否收敛，若收敛，则记录当前的量化门限值以及位置功率；

若未收敛，则重复对所述初始化后的量化门限值进行迭代运算得到量化门限值序列以及位置功率序列，并重复对所述参考参数进行检验。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述计算使得所述参考参数最小时的量化门限值序列以及位置功率序列的步骤包括：

对连续速率按照离散速率进行取整得到位置速率序列，所述位置速率序列中每一个位置速率对应一个量化门限值序列以及一个位置功率序列；

对量化门限值进行初始化处理；

对初始化后的量化门限值进行迭代运算得到量化门限值序列以及位置功率序列；

根据所述量化门限值序列中的量化门限值以及所述位置功率序列中的位置功率对所述参考参数进行检验，判断所述参考参数是否收敛，若收敛，则记录当前的量化门限值以及位置功率；

若未收敛，则重复对所述初始化后的量化门限值进行迭代运算得到量化门限值序列以及位置功率序列，并重复对所述参考参数进行检验。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述拉格朗日乘子为使得平均传输功率等于传输功率门限值的参数；

所述方法还包括：

通过二分搜索法查询所述拉格朗日乘子。

8.一种通讯系统，其特征在于，包括：

发射端，用于生成发射信号，并发送所述发射信号；

接收端，用于接收所述发射端发送的信号，根据所述信号以及预置的导频信息计算信道强度参数，并在所述信道强度参数大于预置的最低反馈门限值时，在预置的码本中查询所述信道强度参数所在的量化区间，根据所述量化区间向所述发射端发送反馈信息；

所述接收端包括：

接收单元，用于接收发射端发送的信号，所述信号由预置的导频信息以及随机波束成形向量相乘得到；

信道强度计算单元，用于根据所述信号以及预置的导频信息计算信道强度参数；

反馈控制单元，用于判断所述信道强度参数是否大于预置的最低反馈门限值，若大于，则指示反馈单元反馈信息；

反馈单元，用于根据所述反馈控制单元的指示在预置的码本中查询所述信道强度参数所在的量化区间，根据所述量化区间向所述发射端发送反馈信息；

码本计算单元，用于根据量化门限值以及码字生成所述码本；

所述码本计算单元包括：

连续速率调制计算单元，用于通过连续速率调制方式计算使得用户的平均传输速率最大的量化门限值以及码字；

和/或

离散速率调制计算单元，用于通过离散速率调制方式计算使得用户的平均传输速率最大的量化门限值以及码字；

所述码本通过如下方式获得：

获取使得用户的平均传输速率最大的量化门限值以及码字，所述码字包括位置速率以及位置功率，所述平均传输速率与位置概率以及位置速率的乘积成正比；

所述位置速率用于表示用户计算得到的信道强度参数位于预置的量化区间时的信息传输的速率；

所述位置功率用于表示用户计算得到的信道强度参数位于预置的量化区间时的传输信息的发射功率；

所述位置概率用于表示用户被调度，且所述用户计算的信道强度参数位于预置的量化区间的概率；

所述量化区间由所述量化门限值确定。

9.根据权利要求8所述通讯系统，其特征在于，所述反馈信息包括所述量化区间的标识以及所述量化区间对应的随机波束标识。

10.一种反馈控制设备，其特征在于，包括：

接收单元，用于接收发射端发送的信号，所述信号由预置的导频信息以及随机波束成形向量相乘得到；

信道强度计算单元，用于根据所述信号以及预置的导频信息计算信道强度参数；

反馈控制单元，用于判断所述信道强度参数是否大于预置的最低反馈门限值，若大于，则指示反馈单元反馈信息；

反馈单元，用于根据所述反馈控制单元的指示在预置的码本中查询所述信道强度参数所在的量化区间，根据所述量化区间向所述发射端发送反馈信息；

所述设备还包括：

码本计算单元，用于根据量化门限值以及码字生成所述码本；

所述码本计算单元包括：

连续速率调制计算单元，用于通过连续速率调制方式计算使得用户的平均传输速率最大的量化门限值以及码字；

和/或

离散速率调制计算单元，用于通过离散速率调制方式计算使得用户的平均传输速率最大的量化门限值以及码字；

所述码本计算单元通过如下方式得到码本：

获取使得用户的平均传输速率最大的量化门限值以及码字，所述码字包括位置速率以及位置功率，所述平均传输速率与位置概率以及位置速率的乘积成正比；

所述位置速率用于表示用户计算得到的信道强度参数位于预置的量化区间时的信息传输的速率；

所述位置功率用于表示用户计算得到的信道强度参数位于预置的量化区间时的传输信息的发射功率；

所述位置概率用于表示用户被调度，且所述用户计算的信道强度参数位于预置的量化区间的概率；

所述量化区间由所述量化门限值确定。

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