[發(fā)明專利]LTE中的三維波束賦形方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110379694.0
• 申請日: 2011-11-25
• 公開（公告）號: CN102412885A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李曉輝;吳極;張金釗
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種LTE(Long?Term?Evolution，長期演進)中的三維波束賦形方法。

背景技術(shù)

波束賦形技術(shù)被廣泛應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)中，其主要任務(wù)是補償無線傳播過程中由空間損耗、多徑效應(yīng)等因素引入的信號衰落與失真，同時降低同信道用戶間的干擾，提高系統(tǒng)容量。現(xiàn)有的波束賦形技術(shù)僅能通過控制水平天線陣元的波束賦形權(quán)值來實現(xiàn)波束在水平方向上跟隨目標(biāo)用戶移動，可以看成二維空間的跟蹤。在垂直方向上的賦形權(quán)值是固定值，即垂直方向上波束固定，因此無法實現(xiàn)在垂直方向上跟蹤用戶。而在實際的系統(tǒng)中，不同位置用戶在垂直方向上的信道信息是有差異的，在垂直方向上采用固定的賦形取值的方法會帶來波束賦形增益的損失，因此有必要研究同時進行水平和垂直方向上的波束賦形方法，使得波束在三維空間上跟蹤目標(biāo)用戶。

目前，LTE提案中提出了在垂直方向上采用固定下傾角的方案，即對小區(qū)內(nèi)每一個用戶在垂直方向上提供固定的波束。這種方案相當(dāng)于固定垂直方向上的賦形權(quán)值，使得垂直方向上的波束變得細(xì)窄，在一定程度上可以減小對鄰小區(qū)的干擾，提高系統(tǒng)吞吐量。

采用固定下傾角的方案，雖然在一定程度上可以提高小區(qū)的吞吐量，但由于此技術(shù)對小區(qū)內(nèi)所有用戶采用同樣的下傾角，使得天線的輻射方向圖主瓣只能對準(zhǔn)小區(qū)內(nèi)某一個方向的用戶，而其他偏離主瓣的用戶的接收功率會降低，從而使得這部分用戶的業(yè)務(wù)體驗受到影響。另外，垂直方向上提供固定波束的方法，使得相鄰小區(qū)之間在垂直方向上很難實現(xiàn)波束調(diào)度和干擾協(xié)調(diào)，對進一步降低鄰小區(qū)之間的干擾帶來障礙。

縮略語和關(guān)鍵術(shù)語定義

2D??2dimensional2維

3D??3dimensional3維

LTE?Long?Term?Evolution長期演進

DFT?Discrete?Fourier?Transformation離散傅立葉變化

ISD?Inter-Site?Distance小區(qū)間距

CDF?Cumulative?Distribution?Function累積分布函數(shù)

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述已有方法的不足，提出一種LTE中的三維(3D)波束賦形方法。

一種LTE中的三維波束賦形方法，包括以下步驟：

步驟1，基站端采用陣列天線結(jié)構(gòu)，并且垂直方向上的每一個天線接一個可用于波束賦形的端口，實現(xiàn)各天線陣元的賦形權(quán)值均可調(diào)，用矩陣W_n×m表示賦形權(quán)值矩陣，其中n表示天線陣列的行數(shù)，m表示天線陣列的列數(shù)，接收端采用k根接收天線；

步驟2，終端在接收到信號后，進行3D信道估計，得到3維3D信道矩陣H_n×m×k，其中H_n×m×k(i，j，l)，i∈1，2，...，n，j∈1，2，...，m，l∈1，2，...，k表示第l個接收天線和天線陣列中第i行、第j列個天線之間的信道，H_n×m×k(:，:，l)，l∈1，2，...，k表示第l個接收天線和發(fā)射天線陣列之間的大小為n×m的信道矩陣；

根據(jù)3維3D信道矩陣H_n×m×k選擇水平維和垂直維預(yù)編碼矩陣，水平維和垂直維均使用DFT碼本，碼本形式分別如下列公式：

Codebook_H為水平預(yù)編碼碼本，Codebook_V為垂直維預(yù)編碼碼本，N表示DFT碼本的列數(shù)；

預(yù)編碼矩陣的選擇方案分為采用天線分組和不采用天線分組兩種，天線不分組時，進行步驟2a)；天線分組時，進行步驟2b)；

步驟2a)，天線不分組時，在3維3D信道H_n×m×k中，取出每一根接收天線對應(yīng)的大小為n×m的信道矩陣的第i行行向量H_n×m×k(i，:，l)，l∈1，2，...，k，其中i從1，2，...，n中隨機選取，構(gòu)成大小為k×m的水平預(yù)編碼選擇矩陣H_h，即