一種雙流波束賦形方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種雙流波束賦形方法，包括如下步驟：A、根據(jù)接收的偵聽(tīng)參考信號(hào)SRS獲取上行信道估計(jì)矩陣H2×8；B、計(jì)算上行信道估計(jì)矩陣H2×8和該矩陣的共軛轉(zhuǎn)置矩陣H2×8*的乘積得到中間結(jié)果T2×2；C、對(duì)T2×2進(jìn)行奇異值分解，得到D矩陣；D、計(jì)算信道估計(jì)矩陣的共軛轉(zhuǎn)置矩陣H2×8*和所述D矩陣的矩陣乘積W8×2，公式表示為W8×2=H2×8*×D；E、對(duì)所述矩陣乘積W8×2做取相位操作，得到波束賦形權(quán)向量；F、根據(jù)計(jì)算得到的波束賦形權(quán)向量，對(duì)各用戶的發(fā)射信號(hào)進(jìn)行賦形并且將賦形后的數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)射。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有的最大功率特征分解賦形方法（EBB）方法可以顯著降低運(yùn)算量。
【專利說(shuō)明】一種雙流波束賦形方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及移動(dòng)通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種雙流波束賦形方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]波束賦形的目標(biāo)是根據(jù)系統(tǒng)性能指標(biāo)，形成對(duì)基帶(中頻)信號(hào)的最佳組合或者分配。具體地說(shuō)，其主要任務(wù)是補(bǔ)償無(wú)線傳播過(guò)程中由空間損耗、多徑效應(yīng)等因素引入的信號(hào)衰落與失真，同時(shí)降低同信道用戶間的干擾。波束賦形技術(shù)的工作原理為:從多個(gè)發(fā)送端天線發(fā)出的信號(hào)在接收天線端進(jìn)行組合。
[0003]根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同，一般可以將波束賦形方法分為上行鏈路應(yīng)用以及下行鏈路應(yīng)用。無(wú)論是哪種情況，總可以用一個(gè)時(shí)變矢量(MIMO)信道來(lái)描述用戶端與基站端的信號(hào)關(guān)系。對(duì)于上行鏈路，多個(gè)發(fā)射信號(hào)實(shí)質(zhì)上是K個(gè)用戶設(shè)備同時(shí)發(fā)送的信號(hào)，基站則使用多個(gè)天線單元接收信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行處理和檢測(cè)，這時(shí)發(fā)送端的信號(hào)分配僅在各個(gè)支路分別進(jìn)行；對(duì)于下行鏈路，基站仍可能使用多個(gè)天線單元向特定用戶發(fā)射信號(hào)，但用戶設(shè)備使用單天線檢測(cè)與其有關(guān)的信號(hào)，這時(shí)接收部分降為一維，信號(hào)組合也僅對(duì)于單路信號(hào)進(jìn)行。
[0004]對(duì)于波束賦形技術(shù)，一般其研究的范圍從發(fā)送端擴(kuò)譜與調(diào)制單元的輸出端，到接收端解擴(kuò)與解調(diào)單元的輸入端，而研究過(guò)程中又常將信號(hào)分配單元輸出端到信號(hào)組合單元輸入端之間的部分合并，統(tǒng)稱為無(wú)線移動(dòng)信道。由于無(wú)線移動(dòng)通信環(huán)境的極度復(fù)雜，無(wú)法得到其輸入輸出關(guān)系的確切描述，一般采用大量測(cè)量和理論研究相結(jié)合的方法，使用有限的參數(shù)描述該信道。采用這種方法后，就可以得到受干擾有噪信號(hào)與原始信號(hào)的關(guān)系，并據(jù)此在一定程度上恢復(fù)信號(hào)。
[0005]波束賦形的一般過(guò)程為:
[0006]⑴根據(jù)系統(tǒng)性能指標(biāo)(如誤碼率、誤幀率)的要求確定優(yōu)化準(zhǔn)則(代價(jià)函數(shù))，一般這是權(quán)重矢量與一些參數(shù)的函數(shù)；
[0007]⑵采用一定的方法獲得需要的參數(shù)；
[0008]⑶選用一定的方法求解該優(yōu)化準(zhǔn)則下的最佳解，得到權(quán)重矢量的值。
[0009]現(xiàn)有的針對(duì)雙流的波束賦形方法主要是最大功率特征分解賦形方法(EBB)，其具體方法描述如下:
[0010]首先對(duì)空間相關(guān)矩陣Rxx進(jìn)行特征分解:
[0011][V, D]=eig(Rxx) (I)
[0012]空間相關(guān)矩陣Rxx的維度為基站的陣列天線單元數(shù)，通常為8。然后找到最大特征值和次大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量，即為所求的權(quán)值。
[0013]從上式可以看出，EBB方法的賦形效果完全取決于信道估計(jì)的準(zhǔn)確程度，而無(wú)需預(yù)先知道各個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)的導(dǎo)向矢量，并跟信道的徑數(shù)無(wú)關(guān)。如果信道中有多條徑，并且各自對(duì)應(yīng)的來(lái)波方向比較分散，那么利用EBB方法可以給出多條徑的賦形效果。
[0014]EBB方法雖然能適應(yīng)多徑環(huán)境和多種極化配置的環(huán)境，但是由于其實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度較高，運(yùn)算量較大因此在實(shí)際應(yīng)用中受到一定的限制。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明提供了 一種雙流波束賦形方法及裝置，可以通過(guò)較低的運(yùn)算量實(shí)現(xiàn)對(duì)雙流數(shù)據(jù)的波束賦形，復(fù)雜度較低。
[0016]本發(fā)明實(shí)施例提供一種雙流波束賦形方法，包括如下步驟:
[0017]A、根據(jù)接收的偵聽(tīng)參考信號(hào)SRS獲取上行信道估計(jì)矩陣H2x8 ；
[0018]B、計(jì)算上行信道估計(jì)矩陣H2x8和該矩陣的共軛轉(zhuǎn)置矩陣H2x8*的乘積得到中間結(jié)果 T2X2 ;
[0019]C、對(duì)T2x2進(jìn)行奇異值分解，得到D矩陣；
[0020]D、計(jì)算信道估計(jì)矩陣的共軛轉(zhuǎn)置矩陣H2x8*和所述D矩陣的矩陣乘積W8X2，公式表示為 W8x2=H2x8* X D ；
[0021]E、對(duì)所述矩陣乘積W8x2做取相位操作，得到波束賦形權(quán)向量；
[0022]F、根據(jù)計(jì)算得到的波束賦形權(quán)向量，對(duì)各用戶的發(fā)射信號(hào)進(jìn)行賦形并且將賦形后的數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)射。
[0023]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種基站，該基站包括物理上行共享信道PUSCH接收模塊，所述I3USCH接收模塊包括分組快速傅立葉變換FFT單元、參考信號(hào)生成單元、解資源映射單元、信道估計(jì)單元、解調(diào)單元、SRS信道估計(jì)單元,權(quán)向量計(jì)算單元、解擾單元和解業(yè)務(wù)映射單元，
[0024]權(quán)向量計(jì)算單元包括:
[0025]第一子單元，用于計(jì)算來(lái)自SRS信道估計(jì)單元的上行信道估計(jì)矩陣H2x8和該矩陣的共軛轉(zhuǎn)置矩陣H2x8*的乘積得到中間結(jié)果T2x2 ；
[0026]第二子單元，用于對(duì)所述第一子單元得到的T2x2進(jìn)行奇異值分解，得到D矩陣；
[0027]第三子單元，用于計(jì)算信道估計(jì)矩陣的共軛轉(zhuǎn)置矩陣H2x8*和所述D矩陣的矩陣乘積W8x2，公式表示為W8x2=H2x8* X D ；
[0028]第四子單元，用于對(duì)所述矩陣乘積W8x2做取相位操作，得到波束賦形權(quán)向量。
[0029]從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明利用2X2矩陣的特征分解得到波束賦形權(quán)向量，代替現(xiàn)有技術(shù)EBB方法中的8X8矩陣的特征分解，所以降低了計(jì)算量。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的PUSCH發(fā)送模塊的組成示意圖；
[0031]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的PUSCH接收模塊的組成示意圖；
[0032]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的雙流波束賦形方法流程圖；
[0033]圖4為本發(fā)明方案與EBB方法的仿真性能對(duì)比示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]為使本發(fā)明技術(shù)方案的技術(shù)原理、特點(diǎn)以及技術(shù)效果更加清楚，以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明方案進(jìn)行詳細(xì)闡述。
[0035]本發(fā)明實(shí)施例所使用的物理上行共享信道(PUSCH)發(fā)送模塊以及PUSCH接收模塊分別如圖1和圖2所示。其中，PUSCH發(fā)送模塊位于終端側(cè)，包括:業(yè)務(wù)映射單元101、加擾單元102、調(diào)制單元103、分組離散傅立葉變換(DFT)單元104、參考信號(hào)生成單元105、SRS發(fā)送單元106、資源映射單元107和SC-FDMA基帶處理單元108。PUSCH發(fā)送模塊與現(xiàn)有技
術(shù)保持一致。
[0036]PUSCH接收模塊位于基站側(cè)，包括:快速傅立葉變換FFT單元201、參考信號(hào)生成單元202、解資源映射單元203、信道估計(jì)單元204、解調(diào)單元205、SRS信道估計(jì)單元206，權(quán)向量計(jì)算單元207、解擾單元208，解業(yè)務(wù)映射單元209。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別在于權(quán)向量計(jì)算單元207的處理與現(xiàn)有技術(shù)不同。
[0037]權(quán)向量計(jì)算單元207包括:
[0038]第一子單元，用于計(jì)算來(lái)自SRS信道估計(jì)單元206的上行信道估計(jì)矩陣H2x8和該矩陣的共軛轉(zhuǎn)置矩陣H2x8*的乘積得到中間結(jié)果T2x2 ；
[0039]第二子單元，用于對(duì)所述第一子單元得到的T2x2進(jìn)行奇異值分解，得到D矩陣；
[0040]第三子單元，用于計(jì)算信道估計(jì)矩陣的共軛轉(zhuǎn)置矩陣H2x8*和所述D矩陣的矩陣乘積W8x2，公式表示為W8x2=H2x8* X D ；
[0041]第四子單元，用于對(duì)所述矩陣乘積W8x2做取相位操作，得到波束賦形權(quán)向量。
[0042]本發(fā)明實(shí)施例提供的雙流波束賦形方法流程如圖3所示，包括如下步驟:
[0043]步驟301:根據(jù)接收的偵聽(tīng)參考信號(hào)(SRS, Sounding Reference Signal)獲取上行信道估計(jì)矩陣。
[0044]本步驟中，SRS信號(hào)包括本小區(qū)的有用信號(hào)、外小區(qū)的干擾信號(hào)及噪聲，其中，本小區(qū)的有用信號(hào)包括多用戶的 發(fā)射數(shù)據(jù)和訓(xùn)練序列。小區(qū)基站的各天線單元接收SRS信號(hào)，利用接收的多用戶的訓(xùn)練序列部分進(jìn)行信道沖擊響應(yīng)的估計(jì)，形成上行信道估計(jì)矩陣。關(guān)于利用SRS信號(hào)得到上行信道估計(jì)矩陣的流程，具體可參見(jiàn)相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)，在此不再贅述。
[0045]本發(fā)明實(shí)施例中，將獲取的上行信道估計(jì)矩陣記為Hk,N，其中，k為用戶發(fā)射SRS信號(hào)的天線單元數(shù)，N為基站的天線單元數(shù)。由于本發(fā)明實(shí)施例中信號(hào)為雙流，因此k=2 ；N=8,表示基站的陣列天線單元數(shù)為8。
[0046]步驟302:計(jì)算信道估計(jì)矩陣H2x8和該矩陣的共軛轉(zhuǎn)置矩陣H2x8*的乘積得到中間結(jié)果T2X2。
[0047]步驟303:對(duì)所述中間結(jié)果T2x2進(jìn)行奇異值分解(SVD)，得到D矩陣。
[0048]步驟304:計(jì)算信道估計(jì)矩陣的共軛轉(zhuǎn)置矩陣H2x8*和所述D矩陣的矩陣乘積評(píng)8><2，公式表示為 WsX2-?X8* X D。
[0049]步驟305:對(duì)所述矩陣乘積W8x2做取相位操作，得到波束賦形權(quán)向量。
[0050]步驟306:根據(jù)計(jì)算得到的波束賦形權(quán)向量，對(duì)各用戶的發(fā)射信號(hào)進(jìn)行賦形并且將賦形后的數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)射。
[0051]本發(fā)明提供的雙流波束賦形方法在同等條件下，性能與EBB方法相當(dāng)，且適用與多種極化配置的方案。圖4示出了在空間信道拓展模型(SCME，Spatial Channel ModelExtension)、雙極化天線配置條件下的本發(fā)明方案與EBB方法的仿真性能。其中，橫坐標(biāo)為信噪比(SNR),單位為分貝(dB),縱坐標(biāo)為數(shù)據(jù)吞吐量(Throughput),單位為比特/秒/赫茲(bit/s/Hz)。從圖4中可以看出，在信噪比相同的情況下，本發(fā)明方案的數(shù)據(jù)吞吐量均大于EBB方法，表明本發(fā)明方案在實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度和運(yùn)算量上都明顯的低于EBB方法。
[0052]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙流波束賦形方法，其特征在于，包括如下步驟:A、根據(jù)接收的偵聽(tīng)參考信號(hào)SRS獲取上行信道估計(jì)矩陣H2x8；B、計(jì)算上行信道估計(jì)矩陣H2x8和該矩陣的共軛轉(zhuǎn)置矩陣H2x8*的乘積得到中間結(jié)果C、對(duì)T2x2進(jìn)行奇異值分解，得到D矩陣；D、計(jì)算信道估計(jì)矩陣的共軛轉(zhuǎn)置矩陣H2x8*和所述D矩陣的矩陣乘積W8X2，公式表示為W8X2=H2x8*XD ；E、對(duì)所述矩陣乘積W8x2做取相位操作，得到波束賦形權(quán)向量；F、根據(jù)計(jì)算得到的波束賦形權(quán)向量，對(duì)各用戶的發(fā)射信號(hào)進(jìn)行賦形并且將賦形后的數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)射。
2.—種基站，該基站包括物理上行共享信道PUSCH接收模塊，所述I3USCH接收模塊包括分組快速傅立葉變換FFT單元、參考信號(hào)生成單元、解資源映射單元、信道估計(jì)單元、解調(diào)單元、SRS信道估計(jì)單元，權(quán)向量計(jì)算單元、解擾單元和解業(yè)務(wù)映射單元，其特征在于，權(quán)向量計(jì)算單元包括:第一子單元，用于計(jì)算來(lái)自SRS信道估計(jì)單元的上行信道估計(jì)矩陣H2x8和該矩陣的共軛轉(zhuǎn)置矩陣H2x8*的乘積得到中間結(jié)果T2x2 ；第二子單元，用于對(duì)所述第一子單元得到的T2x2進(jìn)行奇異值分解，得到D矩陣；第三子單元，用于計(jì)算信道估計(jì)矩陣的共軛轉(zhuǎn)置矩陣H2x8*和所述D矩陣的矩陣乘積WsX2，公式表示為 W8X2_H2xg*XD ；第四子單元，用于對(duì)所述矩陣乘積W8x2做取相位操作，得到波束賦形權(quán)向量。
【文檔編號(hào)】H04L25/02GK103457647SQ201210181742
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2012年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月4日
【發(fā)明者】呂伯軒 申請(qǐng)人:普天信息技術(shù)研究院有限公司