CN116155333B 一种适用于大规模mimo系统的信道状态信息反馈方法 （电子科技大学）

一种适用于大规模MIMO系统的信道状态信本发明公开了一种适用于大规模MIMO系统合优化的信道状态信息反馈方案CQ_CsiNet。首层感受野和多尺度特征的编码器来对对信道状精度反馈性能并满足了实际传输系统对量化性2S1、在用户设备端得到下行链路信道状态信息CSI在空间_频率域上维度为NtxNr的信道矩阵日,Nt为基站端配置的发射天线和接收S4、反馈模型CQ_CsiNet包括用于对CSI进行特征提取和于解压缩和信道恢复的解码器；利用构建的反馈模型CQ_CsiNet中位于用户设备端的编码器对截断矩阵H进行特征提取和压缩后再输入量化模块，量化模块再通过量化和反量化操作压缩得到反馈CSI；部署在基站端的反馈模型CQ_CsiNet的译码器对反馈CSI进行解压缩差恢复模块用于对反量化后的反馈CSI的编码进行特征提取，使量化模块输出接近无量化S6、反馈模型CQ_CsiNet训练完成后，将原始CSI矩阵H作为反的逆离散傅里叶变换，得到在空间_频率域上信道矩阵3Nbit＝LxCRxB的CSI两通道特征图通过一个1x1大小的卷积核进行连接合并，最后通过一个全连接层将每个残差单元中包含两条路径，一条为提供大分辨率视图的路径由三个卷积层组成，积核大小分别为1x5和5x1，最后将两个路径的输出通过卷积核大小为1x1的卷积层连接个卷积核大小分别为1x1的卷积层降低向量的通道数，得到和原始CSI矩阵通道数相同的权重，将这个权重与原始CSI矩阵相乘得到最终的重建信道矩阵F;在每个残差单元还包括一个从输入到输出的残差连接以避免网络梯度消失4[0001]本发明涉及一种基于维度压缩和码字量化的大规模MIMO系统的CSI反馈方法，属[0002]作为5G核心支持技术之一，大规模多输入多输出(Multiple_InputMultiple_站(BaseStation,BS)可以获取上行链路和下行链路有效的信道状态信息(ChannelState[0003]CSI反馈是用户在获取到下行链路的CSI之后，对CSI进行压缩重构再反馈给基站[0004]在当前的CSI反馈设计中，通常采用矢量量化或基于码本的方法来实现信道特征方法对CSI进行维度压缩和码字量化，通过对CSI的压缩向量进行量化操作以进一步压缩5部署在基站端的反馈模型CQ_CsiNet的译码器对反馈CSI进行解压缩和恢复得到重建信道矩阵F;二维的逆离散傅里叶变换，得到在空间_频率域上信道矩阵的重建值作为基站端得到的[0017](2)本发明通过量化模块对CSI的压缩向量进行量化以进一步压缩CSI，同时使用了量化误差恢复模块来减小量化误差带来的影响。从增强CSI反馈中对量化性能的角度出[0025]图8传统方法、CsiNet与本方案在室内和室外环境中不同压缩率下的仿真结果对6[0028]如图1所示，本发明考虑了在频分双工模式下一个简单的单一蜂窝下行链路的大系统中有Nc>>1个正交子载波，其中用户在第n个接收天线第i个子载波上的接收信号可表示为：信道矩阵F,链路的CSI矩阵可以表示为所有子[0035]S2、信道向量在时延域上表现出稀疏性对CSI矩阵的每个列向量进行离散傅里叶REcrxn,分别两种大小不同表示离散傅里叶变换矩阵。先将原先N维的CSI矩阵H压缩成浮点型的M维向量，然后通过量化器对该向量进行离散化，[0042]s=(E(H,a:)7器D()则用于特征解压缩和信道恢复。两个路径输出的CSI两通道特征图通过一个1×1大小的卷积核进行连接合并，实现对多个据需要进行离散化传输，这意味着大规模MIMO无线通信系统的CSI除了需要进行维度压缩量化(Q())操作用于将压缩测量值用有限位表示，转化8[0053]具体的，使用AdamW优化算法最小化归一化均方误差损失函数以更新反馈网络模i个样本[0057]S7、将步骤S5训练好的CQ_CsiNet反馈网络模型用到不同场景下的信道状态信息[0058]传统CSI反馈方法、CsiNet与本方案在室内和室外环境中不同压缩率下的仿真结9知的方法不能再发挥作用，而CsiNet和CQ_CsiNet则继续表现良好。与CsiNet相比，CQ_[0059]本方案在室内室外两种场景中不同量化比特设置下的仿真结果对比如图9所示。