[發明專利]大規模MIMO陣列的信道降維方法及系統

在審

• 申請號: 201510934166.5
• 申請日: 2015-12-15
• 公開（公告）號: CN106899335A
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發明（設計）人: 莫建林
• 申請（專利權）人: 聯芯科技有限公司;大唐半導體設計有限公司
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04B7/06
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 孟金喆,胡彬

技術領域

本發明涉及通信領域，尤其涉及一種大規模MIMO陣列的信道降維方法及系統。

背景技術

大規模MIMO陣列系統是5G演進的一個重要發展方向。其中，所述大規模MIMO陣列主要指天線數量大于等于8的天線陣列所能提供的MIMO陣列。但由于大規模天線的使用，在實際設計中會帶來現有的低維度MIMO系統設計中不存在的問題。如需要過多的資源進行大規模的信道訓練和反饋等。同時由于這些問題，直接使用現有的MIMO設計技術變得不合理。

為了將現有技術移植到大規模MIMO陣列中，以便盡量重用現有技術，需要對現有方案進行改進。

發明內容

本發明提供一種大規模MIMO陣列的信道降維方法及系統，用于解決現有技術中的MIMO陣列不適于直接應用到今后的大規模MIMO陣列中的問題。

基于上述目的，本發明提供一種大規模MIMO陣列的信道降維方法，包括：按照預設單位矩陣，初始預設數量的簇中的各信道矩陣的中心點；按照各移動終端的特征統計值相距所述中心點的矩陣距離就近原則，以及各簇之間無重疊的統計特征值的原則，將所連接的各移動終端進行分簇；基于分簇后的各移動終端的特征統計值更新各簇的中心點，并按照更新后的中心點重復執行對各特 征統計值的分簇步驟，直至更新后的各簇中心點收斂為止；基于分入各簇中的特征統計值生成各簇的預編碼矩陣，并基于所確定的各簇的預編碼矩陣，構建對應各簇的信道模型。

優選地，所述預設單位矩陣為單位DFT矩陣；所述特征統計值為二階統計值。

優選地，所述矩陣距離就近原則為其中，為距離，Γ_n為分配到第k簇中的第n個特征統計值，Θ_k,j-1為第j次更新前的第k簇的中心點。

優選地，所述基于分簇后的各移動終端的特征統計值，更新各簇的中心點的方式包括：按照公式：更新第k簇的中心點，其中，j為更新次數，Ψ_k為第k簇中由非零特征向量構成的矩陣，Γ_k,i為第k簇中第i個特征統計值，N_k為第k簇中的移動終端的數量。

優選地，所述預編碼矩陣基于由各簇中非零統計特征值構成的矩陣構成；對應的，所述基于所確定的各簇的預編碼矩陣，構建對應各簇的信道模型的方式包括：基于所確定的各簇預編碼矩陣，構建消除簇間干擾后的信道模型。

基于上述目的，本發明還提供一種大規模MIMO陣列的信道降維系統，包括：初始化模塊，用于按照預設單位矩陣，初始預設數量的簇中的各信道矩陣的中心點；分簇模塊，用于按照各移動終端的特征統計值相距所述中心點的矩陣距離就近原則，以及各簇之間無重疊的統計特征值的原則，將所連接的各移動終端進行分簇；中心點確定模塊，用于基于分簇后的各移動終端的特征統計值更新各簇的中心點；按照更新后的中心點重復執行所述分簇模塊和中心點確定模塊，直至更新后的各簇中心點收斂為止；信道模型生成模塊，用于基于分 入各簇中的特征統計值生成各簇的預編碼矩陣，并基于所確定的各簇的預編碼矩陣，構建對應各簇的信道模型。

優選地，所述預設單位矩陣為單位DFT矩陣；所述特征統計值為二階統計值。

優選地，所述矩陣距離就近原則為其中，為距離，Γ_n為分配到第k簇中的第n個特征統計值，Θ_k,j-1為第j次更新前的第k簇的中心點。

優選地，所述中心點確定模塊用于按照公式：更新第k簇的中心點，其中，j為更新次數，Ψ_k為第k簇中由非零特征向量構成的矩陣，Γ_k,i為第k簇中第i個特征統計值，N_k為第k簇中的移動終端的數量。

優選地，所述預編碼矩陣基于由各簇中非零統計特征值構成的矩陣構成；對應的，所述信道模型生成模塊用于基于所確定的各簇預編碼矩陣，構建消除簇間干擾后的信道模型。

如上所述，本發明的大規模MIMO陣列的信道降維方法及系統，具有以下有益效果：按照移動終端的統計特征值將各移動終端劃歸到不同的簇中，能夠有效的將大規模的MIMO陣列按照使用最接近的信道矩陣進行劃分，以得到對大規模MIMO陣列信道進行降維的目的，再采用降維后的信道模型中的各信道矩陣對簇中移動終端的業務數據的傳輸，有效解決現有信道模型無法適用于大規模的MIMO陣列信道的問題；另外，采用矩陣距離就近原則來分配各移動終端，有利于降低簇間干擾；此外，利用各簇的統計特征值來生成各簇的預編碼矩陣，能夠有效地降低、甚至消除信道的簇間干擾。