一種波束賦形方法及基站的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種波束賦形方法及基站。
【背景技術(shù)】
[0002] 波束賦形是一種基于天線陣列的信號(hào)預(yù)處理技術(shù)，波束賦形通過(guò)調(diào)整天線陣列中 每個(gè)陣元的加權(quán)系數(shù)產(chǎn)生具有指向性的波束，從而能夠獲得明顯的陣列增益。因此，波束賦 形技術(shù)在擴(kuò)大覆蓋范圍、改善邊緣吞吐量以及干擾抑制等方面都有很大的優(yōu)勢(shì)。
[0003] 目前主要有兩種波束賦形方法，一種是基于干擾抑制的波束賦形方法（即 ZF(Zero-Forcing，迫零算法）），一種是基于空間相關(guān)性的波束賦形方法?；诟蓴_抑制的 波束賦形方法主要思想是：在已知所有用戶實(shí)時(shí)信道信息的條件下，尋找一個(gè)波束賦形矢 量，使得目標(biāo)用戶對(duì)其他所有用戶的干擾為零。基于空間相關(guān)性的波束賦形方法主要思想 是利用發(fā)送端天線到用戶信道的空間相關(guān)信息，尋找一個(gè)波束賦形矢量，使得波束賦形后， 發(fā)送端到該用戶的信號(hào)能量最大。
[0004] 在FDD(FrequencyDivisionDuplexing，頻分雙工）系統(tǒng)中，F(xiàn)DD系統(tǒng)缺乏信道的 互異性，下行信道估計(jì)需要通過(guò)基站發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)。下行信道估計(jì)的導(dǎo)頻開(kāi)銷不僅與系統(tǒng) 服務(wù)的用戶數(shù)量有關(guān)，而且與基站的天線數(shù)也有關(guān)。當(dāng)基站天線數(shù)量很多時(shí)，F(xiàn)DD系統(tǒng)信道 估計(jì)的導(dǎo)頻開(kāi)銷會(huì)隨著天線數(shù)的增加而急劇增大。在FDD系統(tǒng)中，為了獲取信道信息，除了 下行信道要發(fā)送導(dǎo)頻符號(hào)之外，還要在上行信道反饋信道信息。對(duì)于FDD大規(guī)模天線系統(tǒng)， 難以承受下行信道發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)和上行信道反饋信道信息的開(kāi)銷，因此無(wú)法獲取所有用戶 實(shí)時(shí)信道信息，即無(wú)法利用基于干擾抑制的波束賦形方法對(duì)FDD大規(guī)模天線系統(tǒng)進(jìn)行波束 賦形。對(duì)于FDD大規(guī)模天線系統(tǒng)通常采用基于空間相關(guān)性的波束賦形方法進(jìn)行波束賦形， 此時(shí)只需要用戶信道的空間相關(guān)信息，不需要用戶實(shí)時(shí)信道信息，減低了系統(tǒng)的導(dǎo)頻和反 饋開(kāi)銷，但此時(shí)發(fā)送端到某一用戶的信號(hào)能量最大，其他用戶對(duì)該用戶的信號(hào)干擾也相應(yīng) 增大，系統(tǒng)性能較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種波束賦形方法及基站，以提高FDD大規(guī)模天線 系統(tǒng)的性能。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種波束賦形方法，應(yīng)用于頻分雙工大規(guī) 模天線系統(tǒng)中的基站，所述頻分雙工大規(guī)模天線系統(tǒng)還包括接收端，方法包括：
[0007] 確定用于發(fā)送第一導(dǎo)頻符號(hào)的天線，其中，所確定的天線的根數(shù)M小于所述基站 的所有天線的根數(shù)N;
[0008] 在所確定的M根天線上發(fā)送所述第一導(dǎo)頻符號(hào)給接收端，并在所有的N根天線上 發(fā)送第二導(dǎo)頻符號(hào)給接收端，以使接收端根據(jù)接收到的所述第一導(dǎo)頻符號(hào)，確定所述M根 天線對(duì)應(yīng)的信道狀態(tài)信息I，將經(jīng)過(guò)信道后的第二導(dǎo)頻符號(hào)和所述信道狀態(tài)信息I反饋給 基站，其中，所述第一導(dǎo)頻符號(hào)為未攜帶wse的導(dǎo)頻符號(hào)，所述第二導(dǎo)頻符號(hào)為攜帶有wsc的 導(dǎo)頻符號(hào)，所述wse為基于空間相關(guān)性的接收端的波束賦形權(quán)重矢量，所述經(jīng)過(guò)信道后的第 二導(dǎo)頻符號(hào)為攜帶有wse的導(dǎo)頻符號(hào)hw sc;
[0009] 根據(jù)接收端反饋的所述信道狀態(tài)信息1L計(jì)算基于干擾抑制的接收端的波束賦形 權(quán)重矢量
[0010] 根據(jù)計(jì)算得到的所述以及接收到的所述導(dǎo)頻符號(hào)hwse，按照預(yù)設(shè)的第一算 法，計(jì)算相位參數(shù)《 ;
[0011] 根據(jù)計(jì)算得到的相位參數(shù)《，按照預(yù)設(shè)的第二算法，計(jì)算基于空間相關(guān)性和干擾 抑制的接收端的波束賦形權(quán)重矢量W SCIS;
[0012] 根據(jù)所述~15進(jìn)行波束賦形。
[0013] 較佳的，
其中，
[0014] R是接收端的空間相關(guān)矩陣，VA_ (R)表示R的最大特征值對(duì)應(yīng)的特征矢量，矩陣 R的權(quán)重分量的定義如下：
[0015]
[0016] [R]pq為矩陣R的第p行第q列的分量，[h]。和[h] q分別為所述N根天線對(duì)應(yīng)的 信道狀態(tài)信息h的第p個(gè)和第q個(gè)分量，[hf表示[h]p的共輒轉(zhuǎn)置，符號(hào)E{x}表示隨機(jī)變 量x的期望值。
[0017] 較佳的，所述根據(jù)接收端反饋的所述信道狀態(tài)信息iT，計(jì)算基于干擾抑制的接收 端的波束賦形權(quán)重矢量％，包括：
[0018] 根據(jù)接收端反饋的所述信道狀態(tài)信息E，計(jì)算基于干擾抑制的接收端的波束賦形 權(quán)重矢量
其中，為的共輒轉(zhuǎn)置。
[0019] 較佳的，所述根據(jù)計(jì)算得到的所述%以及接收到的所述導(dǎo)頻符號(hào)hwse，按照預(yù) 設(shè)的第一算法，計(jì)算相位參數(shù)CO，包括：
[0020] 相位參數(shù):ttT= Z(liwse: - hW) - Z(hWZF)，其中，
[0021 ] 脅是wse在所確定的M根天線中每一根天線相對(duì)應(yīng)的權(quán)重分量組成的波束賦形權(quán) 重矢量，且滿足
，其中，i為ws沖權(quán)重分量的序號(hào)，賊 為所述M根天線所對(duì)應(yīng)的序號(hào)的集合，N為所述N根天線所對(duì)應(yīng)的序號(hào)的集合，和
[WSC]i分別為矢量w和wse的第i個(gè)權(quán)重分量；Z(hw:se - 和Z$WZF)分別表示復(fù)數(shù) :(hwSG -hW)和hwZF 的相位。
[0022] 較佳的，所述根據(jù)計(jì)算得到的相位參數(shù)CO，按照預(yù)設(shè)的第二算法，計(jì)算基于空間相 關(guān)性和干擾抑制的接收端的波束賦形權(quán)重矢量w seis，包括：
[0023] wSCIA 的集合，其中，為N根天線中每一根天線的波束賦形權(quán)重矢 量因子，i為N根天線中每一根天線所對(duì)應(yīng)的序號(hào)，且
[0024]
，其中，,1.12 ;和丨丨麻部丨丨2分 別為所述W和所述的二范數(shù)，為復(fù)相位，羅為所述M根天線所對(duì)應(yīng)的序號(hào)的集合， H為所述N根天線所對(duì)應(yīng)的序號(hào)的集合。
[0025] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例還公開(kāi)了一種基站，所述基站為頻分雙工大規(guī)模 天線系統(tǒng)中的基站，包括：確定模塊、發(fā)送模塊、第一計(jì)算模塊、第二計(jì)算模塊、第三計(jì)算模 塊和波束賦形模塊，其中，
[0026] 所述確定模塊，用于確定用于發(fā)送第一導(dǎo)頻符號(hào)的天線，其中，所確定的天線的根 數(shù)M小于所述基站的所有天線的根數(shù)N ;
[0027] 所述發(fā)送模塊，用于在所確定的M根天線上發(fā)送所述第一導(dǎo)頻符號(hào)給接收端，并 在所有的N根天線上發(fā)送第二導(dǎo)頻符號(hào)給接收端，以使接收端根據(jù)接收到的所述第一導(dǎo)頻 符號(hào)，確定所述M根天線對(duì)應(yīng)的信道狀態(tài)信息瓦，將經(jīng)過(guò)信道后的第二導(dǎo)頻符號(hào)和所述信 道狀態(tài)信息F,反饋給基站，其中，所述第一導(dǎo)頻符號(hào)為未攜帶w se的導(dǎo)頻符號(hào)，所述第二導(dǎo) 頻符號(hào)為攜帶有wse的導(dǎo)頻符號(hào)，所述wse為基于空間相關(guān)性的接收端的波束賦形權(quán)重矢量， 所述經(jīng)過(guò)信道后的第二導(dǎo)頻符號(hào)為攜帶有wse的導(dǎo)頻信號(hào)hw sc;
[0028] 所述第一計(jì)算模塊，用于根據(jù)接收端反饋的所述信道狀態(tài)信息計(jì)算基于干擾 抑制的接收端的波束賦形權(quán)重矢量你 ZF ;
[0029] 所述第二計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述第一計(jì)算模塊計(jì)算得到的所述^p以及接收到 的所述導(dǎo)頻符號(hào)hw se，按照預(yù)設(shè)的第一算法，計(jì)算相位參數(shù)co ;
[0030] 所述第三計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述第二計(jì)算模塊計(jì)算得到的相位參數(shù)C0，按照預(yù) 設(shè)的第二算法，計(jì)算基于空間相關(guān)性和干擾抑制的接收端的波束賦形權(quán)重矢量w SCIS;
[0031] 所述波束賦形模塊，用于根據(jù)所述第三計(jì)算模塊計(jì)算得到的％"5進(jìn)行波束賦形。
[0032] 較佳的，
其中，
[0033]R是接收端的空間相關(guān)矩陣，VA_(R)表示R的最大特征值對(duì)應(yīng)的特征矢量，矩陣 R的權(quán)重分量的定義如下：
[0034]
[0035] [R]pq為矩陣R的第p行第q列的分量，[h]。和[h] q分別為所述N根天線對(duì)應(yīng)的 信道狀態(tài)信息h的第p個(gè)和第q個(gè)分量，[hf表示[h] p的共輒轉(zhuǎn)置，符號(hào)E {x}表示隨機(jī)變 量x的期望值。
[0036] 較佳的，所述第一計(jì)算模塊，具體用于：
[0037] 根據(jù)接收端反饋的所述信道狀態(tài)信息計(jì)算基于干擾抑制的接收端的波束賦形 權(quán)重矢量訪ZF = SH (E5H廣，其中，SF1為E的共輒轉(zhuǎn)置。
[0038] 較佳的，所述第二計(jì)算模塊，具體用于：
[0039] 根據(jù)所述第一計(jì)算模塊計(jì)算得到的接收端的波束賦形權(quán)重向量#ZF以及接收到 的所述導(dǎo)頻符號(hào)hwse，計(jì)算相位參數(shù):M = Z(hWse - - ，其中，
[0040] #是wse在所確定的M根天線中每一根天線相對(duì)應(yīng)的權(quán)重