[發(fā)明專利]多天線系統(tǒng)的協(xié)作分集互易性校準(zhǔn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510790168.1
• 申請(qǐng)日: 2015-11-17
• 公開（公告）號(hào): CN105471523B
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王東明;魏浩;尤肖虎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B17/12
• 分類號(hào): H04B17/12;H04B7/0408;H04B7/0413
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32249
• 代理人: 陳國(guó)強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及時(shí)分雙工通信模式下多天線多用戶空分多址無線通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，多天線技術(shù)被提出以實(shí)現(xiàn)更高頻譜效率。移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)MIMO系統(tǒng)包括以下兩種場(chǎng)景：(1)集中式系統(tǒng)，小區(qū)中心有一個(gè)裝備多個(gè)天線的BS。(2)分布式系統(tǒng)，小區(qū)中布設(shè)多個(gè)RAU，所有RAU之間存在信息交互的鏈路。

在MIMO系統(tǒng)中，發(fā)送側(cè)需要知道準(zhǔn)確下行信道信息，進(jìn)行下行預(yù)編碼，服務(wù)多個(gè)用戶，提高系統(tǒng)性能。采用時(shí)分雙工(Time Division Duplexing，TDD)通信模式，BS或者RAU可以利用信道互易性，通過估計(jì)的上行信道信息來得到下行信道信息。

然而，一個(gè)完整的通信信道不僅包括空中的無線信道，還包括發(fā)送機(jī)和接收機(jī)的射頻(Radio Frequency，RF)電路。由于溫度、濕度等周圍環(huán)境的影響，收發(fā)兩端RF電路的增益并不對(duì)稱。而RF增益的失配將會(huì)破壞通信信道的互易性。因此，必須要進(jìn)行互易性校準(zhǔn)。

為了實(shí)現(xiàn)多用戶MIMO系統(tǒng)互易性校準(zhǔn)，提出多天線系統(tǒng)的協(xié)作分集互易性校準(zhǔn)方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，健壯性較強(qiáng)的多天線系統(tǒng)的協(xié)作分集互易性校準(zhǔn)方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種多天線系統(tǒng)的協(xié)作分集互易性校準(zhǔn)方法，該方法適用的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)MIMO系統(tǒng)包括以下兩種場(chǎng)景：(1)集中式系統(tǒng)，小區(qū)中心有一個(gè)裝備多個(gè)天線的基站，(2)分布式系統(tǒng)，小區(qū)中布設(shè)有多個(gè)無線接入單元，需要校準(zhǔn)的無線接入單元之間存在信息交互的鏈路；在TDD通信模式下，基站或者無線接入單元利用估計(jì)的上行信道狀態(tài)信息進(jìn)行下行預(yù)編碼，同時(shí)服務(wù)多個(gè)用戶；

校準(zhǔn)過程如下：

步驟A，在第q個(gè)校準(zhǔn)時(shí)隙中，每根天線依次無線廣播校準(zhǔn)信號(hào)，其它天線接收校準(zhǔn)信號(hào)，設(shè)為第i根天線發(fā)送第j根天線接收的校準(zhǔn)信號(hào)，q＝1,…,Q；

步驟B，步驟A的校準(zhǔn)信號(hào)收發(fā)過程，一共進(jìn)行Q次，Q為預(yù)先設(shè)置的分集階數(shù)；

步驟C，初始化校準(zhǔn)系數(shù)，所有天線的校準(zhǔn)系數(shù)依次進(jìn)行迭代更新，設(shè)系統(tǒng)中下行時(shí)發(fā)送側(cè)共有M根天線，c＝[c₁,…c_m,…c_M]為每個(gè)天線的校準(zhǔn)系數(shù)，它通過如下算法得到：

利用Q個(gè)校準(zhǔn)時(shí)隙中所接收的校準(zhǔn)信號(hào)構(gòu)成矩陣Ψ_Q，其元素為

而校準(zhǔn)系數(shù)c即為矩陣Ψ_Q的最小特征值對(duì)應(yīng)的最小特征向量。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的多天線系統(tǒng)的協(xié)作分集互易性校準(zhǔn)方法，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)校準(zhǔn)時(shí)，發(fā)送側(cè)的天線互相進(jìn)行校準(zhǔn)信號(hào)的發(fā)送與接收，并根據(jù)接收信號(hào)計(jì)算出校準(zhǔn)系數(shù)，無需額外的校準(zhǔn)硬件電路。

(2)校準(zhǔn)過程無需用戶的參與，也無需用戶進(jìn)行信道狀態(tài)信息的反饋，即校準(zhǔn)過程對(duì)用戶是透明的。

(3)校準(zhǔn)算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，可以克服信道增益的波動(dòng)，健壯性強(qiáng)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的多天線系統(tǒng)的協(xié)作分集互易性校準(zhǔn)方法的集中式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)的示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的多天線系統(tǒng)的協(xié)作分集互易性校準(zhǔn)方法的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)的示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的多天線系統(tǒng)的協(xié)作分集互易性校準(zhǔn)方法的校準(zhǔn)流程圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的多天線系統(tǒng)的協(xié)作分集互易性校準(zhǔn)方法，16×4MIMO系統(tǒng)中，系統(tǒng)和速率與校準(zhǔn)信號(hào)SNR關(guān)系的仿真實(shí)驗(yàn)圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的多天線系統(tǒng)的協(xié)作分集互易性校準(zhǔn)方法，16×4MIMO系統(tǒng)中，系統(tǒng)和速率與分集階數(shù)關(guān)系的仿真實(shí)驗(yàn)圖。

圖中，BS為基站，UE為用戶終端，RAU為無線接入單元，BPU為分支處理單元，F(xiàn)iber為光纖。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

(1)多用戶MIMO系統(tǒng)下行預(yù)編碼信號(hào)模型