基于压缩感知大规模MIMO系统的CSI反馈方法与流程

技术特征：

1.一种基于压缩感知大规模MIMO系统的反馈方法，其特征在于，包括：a)MS根据设定的能量因子γ，计算参数保留稀疏度λ；b)MS计算所需测量数M,基于压缩感知方式压缩需要反馈的下行CSI；c)MS将需要反馈的信息转化为比特流并反馈回BS；d)BS解调接收到的比特流，并调用改进的重构算法重构出下行CSI。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法步骤a)进一步包括：

a1)MS读取能量因子γ，读取需要反馈的下行CSI及其支撑集合，其中CSI表示为H,支撑集合表示为w；

所述能量因子γ在通信建立前设定，取0.9≤γ＜1；

所述H为N×1的矢量，其中，N为BS天线的根数；

所述H为稀疏度为S的稀疏信号，即H中仅仅有S个非零元素，且满足S<<N；

a2)MS取H中的非零元素并按照幅度从大到小的顺序进行排序，得到排序后的矢量及支撑集合，表示为

所述为S×1矢量，表示为上标T表示取转置操作，且满足

所述集合与a1)所述支撑集合w有相同中元素，元素个数均为S个，仅顺序不一样；

a3)MS根据能量因子γ利用下式搜索保留稀疏度λ，使得以下不等式成立:

其中，符号||x||₂表示对矢量x作算子2范数运算；

所述保留稀疏度λ满足λ≤S。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法步骤b)进一步包括：

b1)MS根据下式计算所需测量数M；

$M=max\{{\mathrm{\&mu;log}}_{2}N,{\mathrm{C\&lambda;log}}_2\left(\frac{N}{\mathrm{\&lambda;}}\right)\}$

其中，C为较小的常数(可在区间[1,2]上取值)，μ根据下式求得

其中，v²为噪声方差，所述噪声包括热噪声和量化噪声，可在通信系统建立时通过试验测试得到；

b2)MS读取M×N的测量矩阵Φ，把下行CSI，即H，投影到低维度空间，得到测量数为M的测量信号y为

y＝ΦH

其中，y为M×1的矢量，测量矩阵Φ从BS和MS均预先已知的N×N的方阵中取其前M行得到。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法步骤c)进一步包括：

c1)MS将需要反馈的信息转化为比特流；

所述比特流转化包括：c11)将测量信号y通过均匀量化或非均匀量化量化为压缩测量比特流Z；c12)取部分的支撑集合为并用比特编码为部分支撑集合比特流表示为G；c13)将稀疏度S量化为稀疏度比特流表示为S；

c2)MS将比特流Z、G和S经反馈链路反馈回BS。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法步骤d)进一步包括：

d1)BS解调出含噪声的测量信号，表示为M×1的矢量部分支撑集合以及稀疏度

d2)BS调用重构算法重构出下行CSI，表示为

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该方法步骤d2)进一步包括：

d21)重构初始化：残差矢量r⁰赋值为索引集合w⁰赋值为迭代计数t赋值为t＝0；

d22)迭代计数增1，即t＝t+1；

d23)利用下式识别残差矢量r^t-1中最大幅度元素的索引，识别到的索引表示为Λ^t；

${\mathrm{\&Lambda;}}^t=\underset{j=1,2,\mathrm{...},N}{\mathrm{argmax}}\left|\&lt;r^{t-1},{\mathrm{\&Phi;}}_j\&gt;\right|$

其中，符号<a,b>表示对矢量a和矢量b求内积运算；Φ_j表示测量矩阵Φ的第j列；

d24)更新索引集合w^t，即w^t←w^t-1∪<Λ^t；

d25)根据索引集合w^t，通过下式估计当前索引集合下的下行CSI(表示为x^t)

$x^t=\underset{s:\sup px=w^t}{\arg \min }|\tilde{y}-{\mathrm{\&Phi;}}_{w^t}x|{|}_2$

其中，表示根据索引集合w^t的索引，依次从测量矩阵Φ中抽取相应的列构成的子矩阵；supp x表示求x的支撑集合运算；

d26)根据下式进行残差矢量更新：

$r^t=\tilde{y}-{\mathrm{\&Phi;}}_{w_t}{x}^t{|}_{w^t}$

其中表示根据索引集合w^t的索引，依次从x^t中抽取相应的行构成的子矢量；

d27)若迭代计数t小于保留稀疏度λ，即t＜λ，返回步骤d22)；，否则，进入下一步；

d28)如果w^t中的元素个数不等于且迭代计数t小于即返回步骤d22)；否则，BS端获得支撑集合为：

d29)BS求解下式，估计得到下行CSI，表示为

$\tilde{H}=\underset{s:\sup p\left(x\right)=\tilde{w}}{\arg \min }\left|\right|\tilde{y}-{\left(\mathrm{\&Phi;}\right)}_{\tilde{w}}x|{|}_2.$