[發明專利]波束形成方法及其裝置

無效

• 申請號: 200810081884.2
• 申請日: 2008-05-16
• 公開（公告）號: CN101582747A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發明（設計）人: 王海洋;張朝陽;曾云寶;馮淑蘭
• 申請（專利權）人: 浙江大學;華為技術有限公司
• 主分類號: H04L1/06
• 分類號: H04L1/06;H04L1/04;H04L27/26;H04B7/08
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 何文彬

技術領域

本發明涉及多天線無線通信技術領域，特別涉及一種波束形成方法及其裝置。

背景技術

多輸出多輸入(MIMO，Multiple?Input?Multiple?Output)技術是一種多天線無線通信技術， 在不需要占用額外的無線電頻率的條件下，利用多徑來提供更高的數據吞吐量，并同時增加 覆蓋范圍和可靠性。它可以實現空間分集以提高系統的可靠性，也可以實現空間復用支持多 個數據流同時傳輸以提高系統的有效性，因此MIMO技術極大提高了無線通信系統的容量。

利用波束成型技術(Beamforming)實現空分多址(SDMA，Space?Division?Multiple? Access)，可以充分利用空間資源，并且克服用戶間干擾，是逼近MIMO信道容量的可實現 的重要技術手段之一。

現有技術中提出了波束選擇機會式空分多址(OSDMA_S，Opportunistic?Space?Division? Multiple?Access?With?Beam?Selection，)技術，是一種基于波束選擇的多波束傳輸體制。利用 信道在一幀內幾乎不變的特性，將幀結構分成波束訓練部分和數據傳輸部分。在波束訓練部 分，每個時隙隨機產生一組正交波束，并向用戶廣播。用戶計算出每個波束的信干噪比(SINR， Signal?to?Interference?plus?Noise?Ratio)，反饋最大的SINR及其對應的波束號。基站將選擇同一 波束的用戶分成一組，將波束分配給組中SINR最大的一個用戶。在數據傳輸部分，基站選擇 訓練部分容量和最大的一組波束，對其選定的用戶進行傳輸。

在實現本發明的過程中，發明人至少發現：由于OSDMA_S技術是在時間相干信道的模 型下提出的，但是在訓練部分每次產生的波束組之間完全獨立，沒有利用信道的時間相干性， 因而對系統容量的提高有限。更重要的是，因為波束訓練要浪費傳輸時間，隨著用戶數目增 多，波束訓練部分的最佳訓練時隙個數逐漸下降，最后趨于1，即波束選擇增益的效果已經 被用戶分集增益所取代。具體來講，波束選擇增益是指，由于在波束訓練階段產生多組訓練 波束，最終選擇一組最優波束帶來的容量提高。如果將OSDMA_S用于多天線正交頻移鍵控 多址接入(MIMO-OFDMA，MIMO-Orthogonal?Frequency?Division?Multiple?Access)等寬帶多 載波系統，頻率分集增益同樣會取代波束選擇增益。也就是說，該技術的波束選擇增益會隨 用戶數目或者子載波數目的增多而迅速下降，因而OSDMA_S往往只適用于較少用戶的窄帶 系統，難以應用到較多用戶的系統與多載波系統中。

發明內容

為了提高使用智能天線陣列的系統容量，同時保持波束選擇增益在一個較高的水平，本 發明實施例提供了一種波束形成方法及其裝置。所述方法包括：

一種波束形成方法，用于產生部分隨機的波束，至少有一個子幀通過如下步驟產生波束：

在當前子幀隨機產生波束隨機自由度BRF個波束；

對所述當前子幀的前一子幀產生的正交波束按照信道容量或信道質量排序，保留M-BRF 個波束；

對所述隨機產生的BRF個波束與所述保留的M-BRF個波束進行處理，形成一個方陣；

對所述方陣在保持所述M-BRF個波束不變的條件下進行正交化，形成一個正交方陣；

將所述正交方陣作為所述當前子幀的正交波束輸出；

其中，所述M為發射天線的數目。

本發明實施例還提供了一種波束形成裝置，用于產生部分隨機的波束，所述裝置包括：

波束產生單元，用于在當前子幀隨機產生波束隨機自由度BRF個波束；

波束保留單元，用于對所述當前子幀的前一子幀產生的正交波束按照信道容量或信道質 量排序，并保留M-BRF個波束；

方陣形成單元，用于對所述波束產生單元隨機產生的BRF個波束與波束保留單元保留的 M-BRF個波束進行處理，形成一個方陣；

正交化單元，用于將所述方陣形成單元產生的方陣在保持所述M-BRF個波束不變的條件 下形成一個正交方陣，將所述正交方陣作為所述當前子幀的正交波束輸出；

其中，所述M為發射天線的數目。