[發明專利]一種大規模天線陣列的信號合并方法

有效

• 申請號: 201310288820.0
• 申請日: 2013-07-10
• 公開（公告）號: CN103312641A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 吳炳洋;王軒;蘇彩鑾;張昕;肖仁良
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04B7/04
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務所 32250
• 代理人: 齊旺

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，尤其是涉及一種大規模天線陣列的信號合并方法。

背景技術

未來無線通信要求在當前通信系統的基礎上大幅度提高數據傳輸速率，提供更加豐富的數據服務，大規模多收多發（Massive?MIMO，或Large?Scale?MIMO）將成為實現這些需求的關鍵技術之一。大規模多收多發技術是指在無線通信系統的終端設置非常大數量的天線來實現高速數據傳輸，根據當前的無線通信系統結構及其發展前景，大規模天線主要用于通信系統的網絡側終端，所裝配的天線數量可能達到上百個甚至更多，這些天線通過光纖等設施連接到同一信息處理設備進行聯合信息處理。裝配了大規模天線的基站在相同的時頻資源能夠利用信道在空間上的分割為多個用戶終端提供服務，空分復用用戶一般比基站天線數量小一個數量級。

采用大規模天線的無線通信系統為通信鏈路提供了更多的自由度，能夠將數據傳輸速率提高到當前通信系統的幾十至上百倍，通信的質量也由于分集度的增加而更加穩定可靠。大規模天線技術所帶來的另外一個顯著的好處是能夠大幅度降低通信所需要的發射功率。大規模天線系統中每天線的發射功率會比當前的系統小兩個或以上數量級。

和傳統的MIMO技術相比，大規模MIMO具有一些獨特的性質，例如當通信系統的基站端裝置的天線達到一定的數量時，從基站到各用戶終端的無線信道表現出確定性的特征，背景噪聲對通信的影響漸進消失，對應不同用戶終端的信道向量之間呈現漸近的正交性等。根據這些特性，即使最簡單的發送或接收方法，如最大比合并（MRC），也能達到或接近最佳的性能。而在傳統的MIMO中，要獲得良好的性能，需要采取一些比較復雜的發送或接收的方法如迫零（ZF）、最小均方誤差（MMSE）、干擾抵消等。大規模MIMO是繼MIMO之后出現的又一個大幅度提升通信系統性能的手段，該技術已成為現代無線通信研究的熱點。

假設基站端的天線數目為M，用戶數目為K，上行接收信號可表示為以下的M×1向量形式：

y=Σk=1Khkxk+n---(1)]]>

其中，x_k是用戶k的發送信號，h_k是用戶k與基站的M個天線之間的信道向量，n是各接收天線獨立同分布的加性噪聲向量。如果基站已經獲得了用戶k與基站之間的信道信息那么用戶k的信號可以采用如下的最大比合并方法進行檢測：

x^k=h^kHy---(2)]]>

其中表示的共軛轉置。假設對應各用戶的信道線性無關或者只有一個用戶，如果估計的信道信息和真實信道信息相同，那么這種合并方法可以獲得最大的接收信噪比。