專利名稱：一種多用戶多輸入多輸出系統(tǒng)中的信號發(fā)射方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及MIMO (Multiple Input and Multiple Output,多輸入多輸出) 無線移動通信系統(tǒng)，具體涉及一種MU-MIMO (多用戶多輸入多輸出)系統(tǒng) 中的信號發(fā)射方法。
背景技術(shù)：
多輸入多輸出系統(tǒng)由于其有效提高信道容量而成為LTE (長期演進(jìn))的 研究中一項倍受人們關(guān)注的技術(shù)。目前的MU-MIMO方法都是基于precoding (預(yù)編碼)技術(shù)的，依靠預(yù)編碼實現(xiàn)用戶間的干擾消除。
在蜂窩移動通信系統(tǒng)中，由于用戶通常分布在各個方向，加之無線移動 信道的多徑效應(yīng)，有用信號存在一定的空間分布。其一，當(dāng)基站接收信號時， 來自各個用戶的有用信號到達(dá)基站的方向可能不同，且信號與其到達(dá)角度之 間存在復(fù)雜的依賴關(guān)系；其二，當(dāng)基站發(fā)射信號時，可被用戶有效接收的也 只是部分的信號?？紤]到這一因素，調(diào)整天線方向圖使其能實現(xiàn)指向性的接 收與發(fā)射是很自然的想法，這也就是波束賦形概念的最初來源。波束賦形就 是通過調(diào)整陣列天線各陣元的激勵，來使天線波束方向圖形狀變?yōu)橹付ǖ牟?束形狀。波束賦形的目標(biāo)是根據(jù)系統(tǒng)性能指標(biāo)，形成對基帶(中頻)信號的 最佳組合或者分配。具體地說，其主要任務(wù)是補(bǔ)償無線傳播過程中由空間損 耗、多徑效應(yīng)等因素引入的信號衰落與失真，同時降低同信道用戶間的干擾。 因此對于小天線間距(0.5義)情況下的MIMO系統(tǒng)，更加適合于應(yīng)用波束 成形技術(shù)。對于MU-MIMO，可以利用多波束來進(jìn)行多用戶同時同頻發(fā)送。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種多用戶多輸入多輸出系統(tǒng)中的
信號發(fā)射方法，該方法和多天線技術(shù)及beamforming (天線波束賦形)技術(shù) 相結(jié)合，能有效地提高系統(tǒng)性能和吞吐率。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了 一種多用戶多輸入多輸出系統(tǒng)中 的信號發(fā)射方法，其特征在于，包括以下步驟
A、 確定發(fā)射端所使用的波束個數(shù)及各波束的中心角度；將各波束對應(yīng) 于一組發(fā)射權(quán)值；
B、 發(fā)射端確定各用戶設(shè)備位置對應(yīng)的波束；
C、 發(fā)射端根據(jù)每個用戶設(shè)備位置所對應(yīng)的波束所對應(yīng)的發(fā)射權(quán)值對待 發(fā)射信號進(jìn)行發(fā)射端加權(quán)并發(fā)射。
進(jìn)一步的，所述步驟C前還包括發(fā)射端根據(jù)配對準(zhǔn)則確定可以同時工 作的用戶設(shè)備；
所述步驟C中，發(fā)射端對發(fā)往可以同時工作的用戶設(shè)備的信號同時進(jìn)行 發(fā)射。
進(jìn)一步的，所述配對準(zhǔn)則為位置所對應(yīng)的波束主瓣相互之間沒有干擾 的用戶設(shè)備可以同時工作
進(jìn)一步的，所述步驟A中，將各波束對應(yīng)于一個波束序號；
所述步驟B中，發(fā)射端確定各用戶設(shè)備位置對應(yīng)的波束的方式為以下兩 種中的任意一種
一種是由發(fā)射端通過用戶設(shè)備的來波方向估計用戶設(shè)備位置的方向角， 發(fā)射端確定該用戶設(shè)備對應(yīng)于中心角度與所述方向角最接近的波束；
另一種是由用戶設(shè)備估計本設(shè)備位置的方向角，確定本設(shè)備對應(yīng)于中心 角度與所述方向角最接近的波束；用戶設(shè)備將所對應(yīng)波束的波束序號反饋給 發(fā)射端；發(fā)射端根據(jù)該波束序號確定用戶設(shè)備位置對應(yīng)的波束。
進(jìn)一步的，當(dāng)發(fā)射端使用4根天線時，所述步驟A具體為確定波束 個數(shù)為8個，各波束中心角度間的夾角均為15度；將各波束對應(yīng)于一組發(fā) 射權(quán)值及一個波束序號。
進(jìn)一步的，所述配對準(zhǔn)則為兩個用戶設(shè)備對應(yīng)的波束序號間的差值大于
或等于4。
進(jìn)一步的，當(dāng)發(fā)射端使用6根天線時，所述步驟A具體為確定波束 個數(shù)為16個，各波束中心角度間的夾角均為7.5度；將各波束對應(yīng)于一組 發(fā)射權(quán)值及一個波束序號。
進(jìn)一步的，所述配對準(zhǔn)則為兩個用戶設(shè)備對應(yīng)的波束序號間的差值大于 或等于5。
進(jìn)一步的，當(dāng)發(fā)射端使用8根天線時，所述步驟A具體為確定波束 個數(shù)為16個，各波束中心角度間的夾角均為7.5度；將各波束對應(yīng)于一組 發(fā)射權(quán)值及一個波束序號。
進(jìn)一步的，所述配對準(zhǔn)則為兩個用戶設(shè)備對應(yīng)的波束序號間的差值大于 或等于4。
本發(fā)明利用多波束來進(jìn)行多用戶同時同頻發(fā)送，可以有效地提高系統(tǒng)性 能和吞吐率。


圖1是本發(fā)明實施例所述的多用戶多輸入多輸出系統(tǒng)中的信號發(fā)射方 法的流程圖。
圖2是本發(fā)明實施例所述的多用戶多輸入多輸出系統(tǒng)中的信號發(fā)射方 法的4天線8波束分布情況示意圖3是本發(fā)明實施例所述的多用戶多輸入多輸出系統(tǒng)中的信號發(fā)射方 法的4天線2用戶使用方式示意圖4是本發(fā)明實施例所述的多用戶多輸入多輸出系統(tǒng)中的信號發(fā)射方 法的6天線16波束分布情況示意圖5是本發(fā)明實施例所述的多用戶多輸入多輸出系統(tǒng)中的信號發(fā)射方 法的8天線16波束分布情況示意具體實施例方式
本發(fā)明提供了 一種基于天線波束賦形技術(shù)的多用戶多輸入多輸出系統(tǒng) 中的信號發(fā)射方法，可以有效地提高系統(tǒng)性能和吞吐率。以下對具體實施方 式進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。
如圖l所示，本發(fā)明大致思5^為
步驟501:根據(jù)發(fā)射端的天線配置情況，確定使用幾個波束及各波束的 中心角度，各波束中心角度間的夾角可以但不限于相同；將每個波束與一個 波束序號相對應(yīng)，并且對應(yīng)于一組固定的發(fā)射權(quán)值。
通常來說，4天線時波束寬度較寬，使用各扇區(qū)8波束方式；6天線或 8天線時波束窄，使用各扇區(qū)16波束方式。
步驟502:發(fā)射端確定每個用戶設(shè)備位置對應(yīng)的波束，確定方式為以下 兩種中的任意一種
一種方式是由發(fā)射端通過用戶設(shè)備的來波方向(DOA )估計用戶設(shè)備所 在位置的方向角，發(fā)射端確定該用戶設(shè)備對應(yīng)于中心角度與所述方向角最接 近的波束一一即估計得到的方向角與哪個波束中心角度最近，就認(rèn)為該用戶 設(shè)備對應(yīng)于哪個波束；
另一種方式是由用戶設(shè)備估計本設(shè)備所在位置的方向角，確定本設(shè)備對 應(yīng)于中心角度與所述方向角最接近的波束一一 即所得到的方向角與哪個波 束中心角度最近，就認(rèn)為本設(shè)備屬于哪個波束，將所對應(yīng)波束的波束序號反 饋給發(fā)射端，發(fā)射端根據(jù)該波束序號確定用戶設(shè)備位置對應(yīng)的波束；當(dāng)扇區(qū) 中波束個數(shù)為8個時，反饋開銷為3bit (位)；扇區(qū)中波束個數(shù)為16個時， 反饋開銷為4bit。
步驟503:發(fā)射端根據(jù)配對準(zhǔn)則確定可以同時工作的用戶設(shè)備——即確 定可以配為一對的用戶設(shè)備。所述配對準(zhǔn)則是一種約束條件，其具體內(nèi)容為 位置所對應(yīng)的波束主瓣相互之間沒有干擾的用戶設(shè)備可以同時工作；根據(jù)天 線數(shù)目的不同有不同的配對準(zhǔn)則。
步驟504:發(fā)射端根據(jù)每個用戶設(shè)備位置所對應(yīng)的波束所對應(yīng)的發(fā)射權(quán) 值對待發(fā)射信號進(jìn)行發(fā)射端加權(quán)并發(fā)射，加權(quán)方法同現(xiàn)有技術(shù)；對于發(fā)往步 驟503中確定的可以同時工作的用戶設(shè)備的信號同時進(jìn)行發(fā)射。
下面用三個實施例來具體進(jìn)行說明。
實施例l，如圖2所示，當(dāng)基站為4天線的情況時 配置4天線線陣陣列，天線間距為義/,或接近義乂 (由于上下行在
不同頻點(diǎn))
一個發(fā)射端一一如基站分為3個扇區(qū)，每個扇區(qū)120度，此時將120度 的空間范圍內(nèi)共分為8個波束，如果采用反饋方式確定波束序號則需要3bit 反饋開銷，兩相鄰波束中心角度之間的間隔均為15° 。
如圖2所示，本實施例中所固定的8個波束的中心角度分別為波束l 是-52.5° ，波束2是-37.5° ，波束3是-22.5° ，波束4是-7.5° ，波 束5是7.5° ，波束6是22.5。，波束7是37.5。，波束8是52.5。。每個 波束有其對應(yīng)的固定的一組發(fā)射天線4又值。
實際應(yīng)用中，各波束中心角度的具體值可以但不限于為上述的值。
發(fā)射端獲得用戶設(shè)備所在位置的方位角度信息的方式有兩種，可以選擇 其中一種進(jìn)行工作
第一種，利用上行鏈路的信息估計得到UE (用戶設(shè)備)所在位置的方 位角度，從8個固定波束的中心角度中選擇與所估計得到的方向角度最接近 的波束方向，確定此方向角所對應(yīng)波束的波束序號；
第二種，UE估計自身所在位置對應(yīng)的空間角度，從8個固定波束的中 心角度方向中選擇與所估計得到的方向角度最接近的波束方向，確定此方向 角所對應(yīng)波束的波束序號，并將該波束序號反饋至發(fā)射端，此時需要3bit 反饋開銷。
每個波束方向?qū)?yīng)著一組固定的權(quán)值，所述發(fā)射端根據(jù)所選擇的波束的 權(quán)值對待發(fā)射信號進(jìn)行加權(quán)后發(fā)射。
如圖3所示，配對準(zhǔn)則——也就是同時調(diào)度2個用戶設(shè)備的條件為 Num—user2 - Num—userl>=4，其中，Num—userl為 一個用戶設(shè)備位置對應(yīng)的 波束序號，Num—user2為另一個用戶設(shè)備位置對應(yīng)的波束序號；由此可見4
天線8固定波束方式下最多能夠容納2個用戶設(shè)備同時使用，在圖3中，就 是位置對應(yīng)于波束2和波束6的用戶設(shè)備可以同時發(fā)射。
實施例2,如圖4所示，為6天線情況
對于6天線情況的方法與原理與4天線情況幾乎完全相同，區(qū)別在于 天線數(shù)目由變?yōu)?、并且一個扇區(qū)120度空間內(nèi)共分16個波束，波束序號 也增加至16個，反饋波束號需要4bit，兩相鄰波束中心角度之間的間隔均 為7.5。。
16個波束的中心角度為波束11是-56.25° ,波束12是-48.75° , 波束13是-41.25° ，波束14是-33.75° ，波束15是-26.25° ,波束16 是-18.75。,波束17是-11.25。,波束18是-3.75° ,波束19是3.75。， 波束20是11.25° ,波束21是18.75° ,波束22是26.25° ,波束23是33. 75 ° ，波束24是41. 25° ，波束25是48.75。，波束26是56.25。。實際應(yīng)用 中，各波束中心角度的具體值可以但不限于為上述的值。
本實施例中，同時調(diào)度2個用戶的條件為Num—user2 - Num—userl>=5 ， 其中，Num—user 1為 一個用戶設(shè)備位置對應(yīng)的波束序號，Num—user2為另一 個用戶設(shè)備位置對應(yīng)的波束序號。
實施例3,如圖5所示，為8天線情況
對于8天線情況的方法與原理與6天線情況幾乎完全相同，16個波束 的中心角度也為波束31是-56.25° ，波束32是-48.75。，波束33是-41. 25° ，波束34是-33. 75° ，波束35是-26.25° ,波束36是-18.75 ° ，波束37是-11.25° ，波束38是-3.75° ,波束39是3.75° ,波束40 是11.25° ,波束41是18.75° ,波束42是26.25° ,波束43是33.75。，波束44 是41.25° ，波束45是48.75° ，波束46是56.25° 。實際應(yīng)用中，各波束 中心角度的具體值可以但不限于為上述的值。
唯一的區(qū)別在于同時調(diào)度2個用戶的條件為Num一user2 -Num—userl>=4,其中，Num—userl為一個用戶設(shè)備位置對應(yīng)的波束序號，
Num—user2為另 一個用戶設(shè)備位置對應(yīng)的波束序號。
本發(fā)明實施例所述內(nèi)容利用多波束來進(jìn)行多用戶同時同頻發(fā)送，可以有 效地提高系統(tǒng)性能和吞吐率。
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的 情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應(yīng)的改變和變形， 但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種多用戶多輸入多輸出系統(tǒng)中的信號發(fā)射方法，其特征在于，包括以下步驟A、確定發(fā)射端所使用的波束個數(shù)及各波束的中心角度；將各波束對應(yīng)于一組發(fā)射權(quán)值；B、發(fā)射端確定各用戶設(shè)備位置對應(yīng)的波束；C、發(fā)射端根據(jù)每個用戶設(shè)備位置所對應(yīng)的波束所對應(yīng)的發(fā)射權(quán)值對待發(fā)射信號進(jìn)行發(fā)射端加權(quán)并發(fā)射。
2、 如權(quán)利要求1所述的信號發(fā)射方法，其特征在于，所述步驟C前還 包括發(fā)射端根據(jù)配對準(zhǔn)則確定可以同時工作的用戶設(shè)備；所述步驟C中，發(fā)射端對發(fā)往可以同時工作的用戶設(shè)備的信號同時進(jìn)行 發(fā)射。
3、 如權(quán)利要求2所述的信號發(fā)射方法，其特征在于，所述配對準(zhǔn)則為 位置所對應(yīng)的波束主瓣相互之間沒有干擾的用戶設(shè)備可以同時工作
4、 如權(quán)利要求1所述的信號發(fā)射方法，其特征在于，所述步驟A中， 將各波束對應(yīng)于一個波束序號；所述步驟B中，發(fā)射端確定各用戶設(shè)備位置對應(yīng)的波束的方式為以下兩 種中的任意一種一種是由發(fā)射端通過用戶設(shè)備的來波方向估計用戶設(shè)備位置的方向角， 發(fā)射端確定該用戶設(shè)備對應(yīng)于中心角度與所述方向角最接近的波束；另一種是由用戶設(shè)備估計本設(shè)備位置的方向角，確定本設(shè)備對應(yīng)于中心 角度與所述方向角最接近的波束；用戶設(shè)備將所對應(yīng)波束的波束序號反饋給 發(fā)射端；發(fā)射端根據(jù)該波束序號確定用戶設(shè)備位置對應(yīng)的波束。
5、 如權(quán)利要求2所述的信號發(fā)射方法，其特征在于，當(dāng)發(fā)射端使用4根 天線時，所述步驟A具體為確定波束個數(shù)為8個，各波束中心角度間的 夾角均為15度；將各波束對應(yīng)于一組發(fā)射權(quán)值及一個波束序號。
6、 如權(quán)利要求5所述的信號發(fā)射方法，其特征在于，所述配對準(zhǔn)則為 兩個用戶設(shè)備對應(yīng)的波束序號間的差值大于或等于4。
7、 如權(quán)利要求2所述的信號發(fā)射方法，其特征在于，當(dāng)發(fā)射端使用6根 天線時，所述步驟A具體為確定波束個數(shù)為16個，各波束中心角度間的 夾角均為7.5度；將各波束對應(yīng)于一組發(fā)射權(quán)值及一個波束序號。
8、 如權(quán)利要求7所述的信號發(fā)射方法，其特征在于，所述配對準(zhǔn)則為 兩個用戶設(shè)備對應(yīng)的波束序號間的差值大于或等于5。
9、 如權(quán)利要求2所述的信號發(fā)射方法，其特征在于，當(dāng)發(fā)射端使用8根 天線時，所述步驟A具體為確定波束個數(shù)為16個，各波束中心角度間的 夾角均為7.5度；將各波束對應(yīng)于一組發(fā)射權(quán)值及一個波束序號。
10、 如權(quán)利要求9所述的信號發(fā)射方法，其特征在于，所述配對準(zhǔn)則為 兩個用戶設(shè)備對應(yīng)的波束序號間的差值大于或等于4 。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多用戶多輸入多輸出系統(tǒng)中的信號發(fā)射方法，包括以下步驟A.確定發(fā)射端所使用的波束個數(shù)及各波束的中心角度；將各波束對應(yīng)于一組發(fā)射權(quán)值；B.發(fā)射端確定各用戶設(shè)備位置對應(yīng)的波束；C.發(fā)射端根據(jù)每個用戶設(shè)備位置所對應(yīng)的波束所對應(yīng)的發(fā)射權(quán)值對待發(fā)射信號進(jìn)行發(fā)射端加權(quán)并發(fā)射。本發(fā)明利用多波束來進(jìn)行多用戶同時同頻發(fā)送，可以有效地提高系統(tǒng)性能和吞吐率。
文檔編號H04B7/06GK101374007SQ20071015178
公開日2009年2月25日 申請日期2007年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月20日
發(fā)明者王衍文, 陽 郭 申請人:中興通訊股份有限公司