一種下行導(dǎo)頻信號的處理方法及系統(tǒng)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，尤其涉及的是一種下行導(dǎo)頻信號的處理方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 無線通信系統(tǒng)中，發(fā)送端和接收端采取空間復(fù)用的方式使用多根天線來獲取 更高的速率。相對于一般的空間復(fù)用方法，一種增強的技術(shù)是接收端反饋信道狀態(tài)信 息（Channel State Information, CSI)給發(fā)送端，發(fā)送端根據(jù)獲得的信道信息使用一 些發(fā)射預(yù)編碼技術(shù)，極大的提高傳輸性能。對于單用戶多輸入多輸出（Multi-input Multi-output，ΜΠω)中，直接使用信道特征矢量信息進行預(yù)編碼；對于多用戶MMO中，需 要比較準確的信道信息。在4G的一些技術(shù)如LTE，802. 16m標準規(guī)范中，信道信息的反饋主 要是利用較簡單的單一碼本的反饋方法，而MIMO的發(fā)射預(yù)編碼技術(shù)的性能更依賴于其中 碼本反饋的準確度。這里將基于碼本的信道信息量化反饋的基本原理簡要闡述如下：假設(shè) 有限反饋信道容量為Bbps/Hz，那么可用的碼字的個數(shù)為N = 2B個。信道矩陣的特征矢量 空間經(jīng)過量化構(gòu)成碼本空丨1：
發(fā)射端與接收端共同保存或?qū)崟r產(chǎn)生此碼 本（收發(fā)端相同）。根據(jù)接收端獲得的信道矩陣H，接收端根據(jù)一定準則從況中選擇一個與 信道最匹配的碼字#，并將碼字序號i反饋回發(fā)射端。這里，碼字序號稱為PMI (Precoding Matrix Indicator，預(yù)編碼矩陣指示符）。發(fā)射端根據(jù)此序號i找到相應(yīng)的預(yù)編碼碼字#， 從而獲得信道信息，#表示了信道的特征矢量信息。
[0003] 隨著無線通信技術(shù)的高速發(fā)展，用戶無線應(yīng)用越來越豐富，帶動了無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 迅速增長，據(jù)預(yù)測，未來10年間，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以每年1. 6-2倍速率增長。這給無線接入網(wǎng)絡(luò)帶 來了巨大的挑戰(zhàn)。多天線技術(shù)是應(yīng)對無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)爆發(fā)式增長挑戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)，目前4G中 支持的多天線技術(shù)僅僅支持最大8端口的水平維度波束賦形技術(shù)，還有較大的潛力進一步 的大幅提升系統(tǒng)容量。
[0004] 多天線技術(shù)的演進主要圍繞著以下幾個目標：①更大的波束賦形/預(yù)編碼增益； ②更多的空間復(fù)用層數(shù)（MU/SU)及更小的層間干擾；③更全面的覆蓋；④更小的站點間干 擾。大規(guī)模多天線Massive MHTO和三維多天線3D MHTO是下一代無線通信中MMO演進的最 主要的兩種候選技術(shù)?；贛assive M頂0技術(shù)的系統(tǒng)主要特征為：發(fā)送端側(cè)配置有大規(guī)模 天線陣列，比如loo根天線，甚至更多，在數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r候，利用MU-Mnro技術(shù)，同時同頻復(fù) 用多個用戶?？梢宰C明，無論是在視距環(huán)境的強相關(guān)信道，還是富散射下的非相關(guān)信道，任 意兩個用戶的信道之間的相關(guān)系數(shù)隨著天線數(shù)目的增加成指數(shù)形式衰減，比如當(dāng)發(fā)送端側(cè) 配置有100根天線時，任意兩個用戶的信道之間相關(guān)系數(shù)趨近于0,也即是說多用戶對應(yīng)信 道之間接近正交。另一方面，大陣列可以帶來非?？捎^的陣列增益和分集增益。3D MHTO的 主要技術(shù)特征是，在垂直維度和水平維度，均具備很好的波束賦形的能力。由于天線尺寸的 限制，不太可能在一個維度擺放上百根的天線，因此，大多數(shù)的應(yīng)用場景中當(dāng)應(yīng)用Massive M頂O技術(shù)時，3D M頂O -般也會結(jié)合使用。
[0005] 對于Massive MHTO來說，由于大量天線的引入，傳統(tǒng)的方法：每根天線發(fā)送信道 下行測量導(dǎo)頻 CSI_RS(Channel State Information-Reference Signal，信道狀態(tài)信息參 考信號），接收端檢測CSI-RS并通過信道估計獲得每個傳輸資源對應(yīng)的信道矩陣，根據(jù)信 道矩陣獲得最佳的基帶上每個頻域子帶預(yù)編碼矢量和寬帶的最佳傳輸層數(shù)信息，然后基于 前面介紹的碼本反饋技術(shù)進行反饋，這種方式在Massive MHTO中應(yīng)用時存在比較大的問 題。主要體現(xiàn)在，導(dǎo)頻開銷會隨發(fā)射天線數(shù)目增多而增加，天線數(shù)多時導(dǎo)頻開銷非常巨大， 除此之外，由于反饋時使用的碼本中需要包含非常多的碼字，碼字的選擇十分困難，造成接 收端復(fù)雜度大大增加，幾乎無法實現(xiàn)，或者需要付出巨大的成本代價。碼本反饋的開銷也很 大，使得反饋鏈路開銷巨大。因此一般來說，對于Massive ΜΠΚ)，更好的方式是使用波束選 擇技術(shù)或者波束訓(xùn)練技術(shù)來獲得最佳的波束賦形預(yù)編碼權(quán)值，這里的波束賦形預(yù)編碼權(quán)值 可以是對時域上的射頻信號進行加權(quán)賦形，形成波束，使得能量更加集中。
[0006] 下面描述一下波束賦形和波束選擇技術(shù)的一些基本原理：發(fā)送端發(fā)射多個經(jīng)過波 束賦形（beam forming)的波束導(dǎo)頻（Pilot Beam), -般發(fā)送波束賦形也可以稱為預(yù)編碼 (precoding),或者是發(fā)送加權(quán)處理,這種Pi lot Beam是多個天線上的發(fā)送信號進行加權(quán)合 并后形成的，對應(yīng)于多根發(fā)送天線。多個Pilot Beam的發(fā)射資源位置與導(dǎo)頻的編號（Beam ID)的綁定關(guān)系可以通過信令配置或收發(fā)端事先的約定來獲知。接收端檢測多個Pilot Beam的發(fā)送位置，選擇出一個或多個較強的波束，并通過上行反饋告知發(fā)送端。發(fā)送端基于 接收端的反饋信息，基于導(dǎo)頻上的波束賦形權(quán)值，對數(shù)據(jù)傳輸進行波束賦形。
[0007] 為了節(jié)約導(dǎo)頻開銷和提高反饋效率，波束選擇可以進一步擴展到二級波束選擇。 Pilot Beam可以進一步分為Sector Beam(第一級波束導(dǎo)頻，粗波束）和Finer Beam(第二 級波束導(dǎo)頻，窄波束），發(fā)送端首選發(fā)送Sector Beam,接收端選出最好的Sector Beam,然后 發(fā)送端發(fā)送該Sector Beam下包含的Finer Beam,接收端再反饋最佳的Finer Beam的信 息。發(fā)送端基于接收端反饋的信息進行波束賦形。除了發(fā)送端系統(tǒng)可以發(fā)射波束導(dǎo)頻進行 下行的賦形權(quán)值的選擇及訓(xùn)練，接收端也可以發(fā)送波束導(dǎo)頻進行上行賦形權(quán)值的選擇及訓(xùn) 練。可以采用與下行的波束選擇技術(shù)類似的方案獲取上行的信道信息。
[0008] 在比較理想的TDD系統(tǒng)，上下行互易性可用時，一般發(fā)送下行導(dǎo)頻即可通過互易 性獲得上行的最佳預(yù)編碼權(quán)值，發(fā)送上行導(dǎo)頻即可通過互易性獲得下行的最佳預(yù)編碼權(quán) 值。但對于一個FDD系統(tǒng)或者一個互易性不好的TDD系統(tǒng)，在現(xiàn)有技術(shù)中，對于上行和下行， 如果均采用較大規(guī)模的天線，那么對于收發(fā)兩端都需要采用上述波束選擇技術(shù)進行多個波 束導(dǎo)頻發(fā)送，然后進行波束選擇。對于下行來說，發(fā)送端由于服務(wù)多個用戶終端，這些波束 導(dǎo)頻可以一定程度共享，波束的數(shù)目對開銷雖然有一定的影響，但影響不大。但對于用戶終 端UE來說，由于數(shù)目眾多，而且由于每個UE都要發(fā)送多個波束供發(fā)送端選擇，此時會造成 上行大量的導(dǎo)頻開銷，嚴重影響系統(tǒng)的有效資源利用率。
[0009] 因此，如何在FDD系統(tǒng)或互易性不好的其他通信系統(tǒng)中，減少上行導(dǎo)頻開銷，成為 了一個重要的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種下行導(dǎo)頻信號的處理方法及系統(tǒng)，能夠有 效地減少通信系統(tǒng)中的導(dǎo)頻開銷。
[0011] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種下行導(dǎo)頻信號的處理方法，該方法包 括：
[0012] 接收端檢測下行測量導(dǎo)頻端口，獲得各接收天線上每個下行測量導(dǎo)頻端口對應(yīng)的 接收信號；
[0013] 根據(jù)所述接收信號進行有效下行測量導(dǎo)頻端口篩選；
[0014] 計算每個有效下行測量導(dǎo)頻端口的最佳接收權(quán)值矢量，根據(jù)所述最佳接收權(quán)值矢 量結(jié)合上下行工作頻率計算得到上行預(yù)編碼權(quán)值矢量用于數(shù)據(jù)預(yù)編碼；或者，根據(jù)所述最 佳接收權(quán)值矢量結(jié)合上下行工作頻率計算得到N個上行預(yù)編碼權(quán)值矢量用于上行導(dǎo)頻預(yù) 編碼，所述N為上行預(yù)編碼導(dǎo)頻發(fā)送個數(shù)，N為大于或等于1的整數(shù)。
[0015] 進一步地，該方法還包括下述特點：
[0016] 根據(jù)所述最佳接收權(quán)值矢量結(jié)合上下行工作頻率計算得到一個上行預(yù)編碼權(quán)值 矢量用于數(shù)據(jù)預(yù)編碼；或者，N = 1時，根據(jù)所述最佳接收權(quán)值矢量結(jié)合上下行工作頻率計 算得到一個上行預(yù)編碼權(quán)值矢量用于上行導(dǎo)頻預(yù)編碼，包括：
[0017] 根據(jù)上下行頻率和有效下行測量導(dǎo)頻端口的最佳接收權(quán)值矢量得到對應(yīng)的各有 效下行測量導(dǎo)頻端口最佳上行發(fā)送權(quán)值矢量；
[0018] 將所述各有效下行測量導(dǎo)頻端口的最佳上行發(fā)送權(quán)值矢量進行加權(quán)合并得到一 個上行預(yù)編碼權(quán)值矢量用于數(shù)據(jù)預(yù)編碼，或用于上行導(dǎo)頻預(yù)編碼。
[0019] 進一步地,該方法還包括下述特點：
[0020] 各下行測量導(dǎo)頻端口由發(fā)送端同一組天線使用不同預(yù)編碼權(quán)值發(fā)送形成。
[0021] 進一步地,該方法還包括下述特點：
[0022] 根據(jù)所述接收信號進行有效下行測量導(dǎo)頻端口篩選，包括：根據(jù)接收信號的功率 大小或信噪比進行有效下行測量導(dǎo)頻端口篩選。
[0023] 進一步地,該方法還包括下述特點：
[0024] 根據(jù)所述最佳接收權(quán)值矢量結(jié)合上下行工作頻率計算得到上行預(yù)編碼權(quán)值矢量 用于數(shù)據(jù)預(yù)編碼；或者，根據(jù)所述最佳接收權(quán)值矢量結(jié)合上下行工作頻率計算得到N個上 行預(yù)編碼權(quán)值矢量用于上行導(dǎo)頻預(yù)編碼，包括：
[0025] 根據(jù)有效下行測量導(dǎo)頻端口的最佳接收權(quán)值矢量得到對應(yīng)的各有效下行測量導(dǎo) 頻端口最佳上行發(fā)送權(quán)值矢量，將上行工作頻率與下行工作頻率的比值與所述最佳上行發(fā) 送權(quán)值矢量的相位相乘。
[0026] 進一步地,該方法還包括下述特點：
[0027] 根據(jù)所述最佳接收權(quán)值矢量結(jié)合上下行工作頻