[發明專利]用于大規模MIMO系統的全向傳輸方法與裝置

有效

• 申請號: 201480081268.0
• 申請日: 2014-08-28
• 公開（公告）號: CN107113124B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 高西奇;孟鑫;仲文
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04L5/00
• 分類號: H04L5/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

本發明提出大規模MIMO系統中全向預編碼傳輸方法，可用于同步和控制信息傳輸，降低控制信息傳輸的導頻開銷與系統復雜度。該傳輸方法采用低維空時編碼來產生K維矢量信號，并基于該K維矢量信號，采用一個全向預編碼矩陣W來產生用于經大量天線發射的M維矢量信號，其中矩陣W包括M行K列，且K小于M。

技術領域

本發明涉及一種在基站側使用大規模天線陣列的蜂窩移動通信系統，尤其涉及在大規模MIMO系統中降低導頻開銷并提高系統性能的下行全向傳輸方法。

背景技術

在多用戶MIMO通信中，大規模MIMO是一個新興的研究領域。在傳統的多用戶系統中，基站的天線數低于10，而在大規模MIMO系統中，基站的天線數可以達到64甚至更多，且同時服務數十(例如，40)個用戶或移動終端。

與傳統的MIMO系統相比，大規模MIMO系統具有諸多優勢。例如，隨著天線數目增加，每個天線單元的尺寸與成本都可降低。此外，因為大量天線單元可提供更多空間自由度，每個小區的基站可以同時與小區內眾多用戶在同一時頻資源上進行通信，這樣就大幅提升了頻譜效率。并且使用大量天線單元可以使得基站與用戶的上下行傳輸具有更好的空間指向性，由此顯著降低了基站和移動終端的發射功率，提升了系統功率效率。并且，當基站天線數量足夠多時，各個用戶與基站間的隨機信道可以趨近正交，能夠消除小區間和用戶間的干擾以及噪聲的影響。綜上所述的諸多優勢使得大規模MIMO系統具有極佳的應用前景。

盡管具有上述技術優勢，現有傳輸方法可能限制大規模MIMO的應用。例如在蜂窩系統中，公共信道具有非常重要的作用?；径说脑S多信息都需經由公共信道傳遞給用戶，諸如同步信號、小區參考信號、控制信令及多媒體廣播多播業務(MBMS)等?？偟膩碚f，公共信道要求全向可靠的傳輸，以確保小區覆蓋。然而，大多數現有傳輸方法，例如單天線發射、循環延遲分集(CDD)及空時分組碼(STBC)，可能與大規模MIMO系統不兼容。以單天線傳輸方法為例，基站從多根天線中選定一根天線來發射信號。此時，所選的單根天線必須配置有比其它天線更大更昂貴的功放，這樣才能達到與所有天線都被使用情況下相同的功率覆蓋范圍。然而，該方法無法在大規模MIMO系統中工作。因為大規模MIMO采用了大量天線，其中每根天線都使用小功率功放，因此任何一根天線都無足夠功率以當作上文所述的單天線使用。類似的，包括空時編碼(STBC)和循環時延分集(CDD)在內的被LTE系統廣泛采用的方法，在大規模MIMO系統中都不適用。此外，隨著天線數增加，導頻開銷也隨之增加的問題也成為大規模MIMO系統的一個設計挑戰。

因此，便需要設計一種適用于大規模MIMO系統的全向傳輸方法，該方法既不會增加導頻開銷，也不會降低系統效率。

發明內容

在本申請所公開提供的實施例中，應該理解到，所揭露的方法，在沒有超過本申請的思想和范圍內，可以通過其他的方式實現。當前的實施例只是一種示范性的例子，不應該作為限制，所給出的具體內容不應該限制本申請的目的，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。

本發明提供了適用于大規模MIMO系統的全向傳輸方法，基站端發送信號在各空間方向的功率相同，以保證全向覆蓋，且具有低導頻開銷和低實現復雜度。基站端各天線單元上的發射信號功率相同，以最大化各射頻通道和大規模天線陣列的功率效率。另外，分集度可以達到所采用的低維空時編碼的分集度。

所述的實施例包括：基站產生一個或多個K維矢量信號，該K維矢量信號至少包括一個K維數據信號和一個K維導頻信號。該K維數據信號由空時編碼方法產生。上述K維信號采用全向預編碼矩陣產生一個或多個M維信號，其中K小于M。而后將該M維信號經由上述大規模MIMO系統的M根天線發送。