[發明專利]用于大規模MIMO系統的波束形成的方法和設備

有效

• 申請號: 201611194059.4
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN108233994B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 王磊;蔡振浩;趙昆;張勛勇;徐洋
• 申請（專利權）人: 上海諾基亞貝爾股份有限公司
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04B7/0413;H04B7/0417;H04B7/0408
• 代理公司: 北京啟坤知識產權代理有限公司 11655
• 代理人: 趙晶

本發明的目的是提供一種用于大規模MIMO系統的波束形成的方法與設備。具體地，對擬經天線陣列傳輸的S路數據流進行水平方向基帶波束形成處理，得到T路數據流；對T路數據流進行垂直方向數字波束形成處理，以將T路數據流按預定規則映射至相應通道上；對每一通道上的數據流進行模擬波束形成處理，以將每一通道上的數據流映射至天線陣列的相應陣元上進行發送。與現有技術相比，本發明實現了以下有益效果：將RF波束形成和在FH與天線限制下的BB波束形成的優勢結合，提供了BB算法選擇及RF波束設計的很好的靈活性，平衡了BB與RF之間的復雜性和性能，并實現了在sub?6GHz中的大規模MIMO。

技術領域

本發明涉及通信技術領域，尤其涉及一種用于大規模MIMO系統的波束形成的技術。

背景技術

當今，RF(射頻)波束形成被應用于在大于6GHz的mmWAVE(毫米波)頻帶中大規模MIMO(多輸入多輸出，Multiple Input Multiple Output)部署的解決方案。而小于6GHz中的大規模MIMO方案需考慮信道特性、FH(Fronthual，前傳)容量、天線結構以及波束形成算法。

毫米波中，RF波束形成采用LEN(透鏡)天線或相位陣列天線來為不同用戶形成波束。但在小于6GHz(sub-6GHz)頻帶中，因信道具有大角度擴展，RF波束形成需要比毫米波中的天線數量多，以區分用戶。在低頻帶中，多天線將引起較大天線規模。同時，在信道具有大角度擴展下，RF波束形成不能很好地抑制用戶間的干擾。因此，不得不使用具有增強的信號處理算法的基帶波束形成。

4G(第四代移動通信)中，天線數量為8，帶寬20MHz，選擇的是基帶波束形成。但在5G(第五代移動通信)中，將由超過64個天線且同時具有100MHz帶寬，FH無法支持如此高的數據速率。如將L1層處理直接移至RF，FH傳輸能夠避免，但RF模塊的復雜性不能被接受。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種用于大規模MIMO系統的波束形成的方法與設備。

根據本發明的一個方面，提供了一種用于大規模MIMO系統的波束形成方法，其中，該大規模MIMO系統中的天線為M行N列的天線陣列，該天線陣列中的每一天線對中的每個陣元被交叉極化，其中，該方法包括以下步驟：

a對擬經所述天線陣列傳輸的S路數據流進行水平方向基帶波束形成處理，得到T路數據流；

b對所述T路數據流進行垂直方向數字波束形成處理，以將所述T路數據流按預定規則映射至相應通道上，其中，該預定規則包括：所述T路數據流與其映射的通道之間滿足以下關系：

AP(n)×W_DBF0+AP(n+16)×W_DBF1＝Tx(4n,4n+1,4n+2,4n+3),n＝0…S-1，AP(n)、AP(n+16)分別表示所述T路數據流中的第n、n+16路數據流，W_DBF0、W_DBF1分別表示AP(n)、AP(n+16)的數字波束加權系數，Tx(4n,4n+1,4n+2,4n+3)表示被映射的通道；

c對每一通道上的數據流進行模擬波束形成處理，以將每一通道上的數據流映射至所述天線陣列的相應陣元上進行發送。

根據本發明的另一方面，還提供了一種用于大規模MIMO系統的波束形成設備，其中，該大規模MIMO系統中的天線為M行N列的天線陣列，該天線陣列中的每一天線對中的每個陣元被交叉極化，其中，該設備包括：

基帶波束形成裝置，用于對擬經所述天線陣列傳輸的S路數據流進行水平方向基帶波束形成處理，得到T路數據流；

數字波束形成裝置，用于對所述T路數據流進行垂直方向數字波束形成處理，以將所述T路數據流按預定規則映射至相應通道上，其中，該預定規則包括：所述T路數據流與其映射的通道之間滿足以下關系：