[發(fā)明專利]時分雙工MIMO系統(tǒng)的校準方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010127180.1
• 申請日: 2010-03-17
• 公開（公告）號: CN102195756A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘭洋;張戰(zhàn);加山英俊;大塚裕幸
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社NTT都科摩
• 主分類號: H04L1/06
• 分類號: H04L1/06;H04L25/02;H04B7/04
• 代理公司: 北京德琦知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11018
• 代理人: 王琦;王誠華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，尤指一種時分雙工(TDD)MIMO系統(tǒng)的校準方法和裝置。

背景技術(shù)

信息理論表明：在多徑無線信道下，使用適當空時碼的多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)能夠提供較SISO系統(tǒng)更大的容量。工作在MIMO天線配置下，MIMO系統(tǒng)能夠在不增加帶寬的情況下，相比SISO系統(tǒng)成倍地提升信息傳輸速率，從而極大地提高了頻譜利用率。

在基于MIMO的移動通信系統(tǒng)中，信號同時從多個發(fā)射天線上發(fā)送。為提高系統(tǒng)的傳輸速率和傳輸性能，可根據(jù)信道環(huán)境的不同采用空分復用(SDM)、空時編碼(STC)、以及空時聯(lián)合發(fā)送等技術(shù)。具體地，MIMO技術(shù)大致分為兩類：發(fā)射/接收分集和空間復用。其中，分集技術(shù)用于克服信道衰落。對于接收分集技術(shù)，攜帶相同信息的信號通過不同的路徑被發(fā)送出去，在接收端可以獲得數(shù)據(jù)符號的多個獨立衰落的復制品，從而獲得更高的接收可靠性。例如，在慢瑞利衰落信道中，當系統(tǒng)使用1根發(fā)射天線、N根接收天線時，信號通過N個不同的路徑發(fā)送；如果各個接收天線之間的衰落是獨立的，可以獲得的最大分集增益為N。同樣地，發(fā)射分集技術(shù)也是利用多條路徑的增益來提高系統(tǒng)的可靠性。例如，在一個具有M根發(fā)射天線、N根接收天線的系統(tǒng)中，如果天線對之間的路徑增益是獨立均勻分布的瑞利衰落，可以獲得的最大分集增益為M*N。可以看出，MIMO系統(tǒng)中使用的天線數(shù)目越多，得到的分集增益越大，整個系統(tǒng)的可靠性越高。

但是，對于使用VBLAST結(jié)構(gòu)的MIMO系統(tǒng)，隨著發(fā)射天線數(shù)目的增加，接收端在信號檢測方面的復雜度成指數(shù)增長。因此，現(xiàn)有的MIMO系統(tǒng)大多使用低階MIMO，也即發(fā)射天線數(shù)目小于等于4。

在現(xiàn)有方法中，對高階MIMO系統(tǒng)的校準系數(shù)進行估計的過程如圖1所示，包括以下步驟。需要指出，下述過程中將基站或者UE中的任一個稱為A端，將另一個稱為B端；或者說，將發(fā)射機稱為A端，接收機稱為B端。

步驟101：對A端到B端的鏈路進行信道估計，實現(xiàn)過程見圖2(a)和(b)。

假設(shè)在該高階MIMO系統(tǒng)中，A端和B端的天線數(shù)目均為8。因此，步驟101需要占用8個時隙。其中，時隙1的操作如圖2(a)所示，A端的天線1的天線開關(guān)打到發(fā)射信號側(cè)，使得天線1和發(fā)射信號接通，其余天線開關(guān)懸空。此時，只有天線1用于發(fā)出信號。B端的所有天線開關(guān)都打到接收信號側(cè)，用于接收A端的天線1發(fā)出的信號。

同樣地，在時隙2由A端的天線2發(fā)出信號，B端的所有天線接收。依此類推，時隙8的操作如圖2(b)所示，A端的天線8的天線開關(guān)打到發(fā)射信號側(cè)，其余天線開關(guān)懸空；B端的所有天線開關(guān)都打到接收信號側(cè)，用于接收A端的天線8發(fā)出的信號。

步驟102：對B端到A端的鏈路進行信道估計，實現(xiàn)過程見圖3(a)和(b)。

同樣地，步驟102也需要占用8個時隙。其中，時隙1的操作如圖3(a)所示，令B端的天線1發(fā)出信號，A端的所有天線都用于接收該信號；時隙8的操作如圖3(b)所示。

步驟103：A端向B端報告接收到的信號，實現(xiàn)過程見圖4，由B端計算出校準系數(shù)(calibration?factor)，此時A端發(fā)出的是該端估計到的B到A鏈路的信道信息。當然，該步驟也可以是B端向A端報告，由A端計算校準系數(shù)。

可以看出，在一個(8，8)系統(tǒng)中，執(zhí)行步驟101需要8個時隙，步驟102需要8個時隙，步驟103需要8個時隙。也就是說，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法，總共需要24個時隙，才能估計出所有的校準系數(shù)。由于高階MIMO系統(tǒng)的天線數(shù)目較大，校準時間相對也會比較長。然而，在未來的移動通信系統(tǒng)中，高階MIMO系統(tǒng)的使用將是重要的研究內(nèi)容之一。如何降低MIMO系統(tǒng)(尤其是高階MIMO系統(tǒng))中的校準時間，成為一個需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出了一種時分雙工(TDD)多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)中的校準方法和裝置，在校準性能接近傳統(tǒng)方法的同時，花費比傳統(tǒng)方法少的校準時間。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實現(xiàn)的：

一種時分雙工MIMO系統(tǒng)的校準方法，包括：

將基站和用戶終端中的任一端確定為校準端，將基站和用戶終端中的另一端確定為第二端，所述校準端設(shè)置有M根天線，所述第二端設(shè)置有N根天線，其中M和N均大于1；

對校準端到第二端的所有鏈路進行信道估計，并對第二端到校準端的所有鏈路進行信道估計；

第二端將其估計到的校準端的其中一根天線I到第二端的所有鏈路的信息報告給所述校準端；

校準端對所述M根天線進行自校準，得到自調(diào)整系數(shù)；