大規(guī)模天線系統(tǒng)中的信道檢測(cè)方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及大規(guī)模天線系統(tǒng)中的信道檢測(cè)方法和裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于MIMO系統(tǒng)中具有N個(gè)發(fā)射天線的基站中的方法，包括：確定NBF個(gè)以及另外M個(gè)相互正交的導(dǎo)頻圖案；在NBF個(gè)子空間上作波束成型，在每個(gè)波束上發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)，NBF個(gè)子空間的波束上的導(dǎo)頻信號(hào)在NBF個(gè)導(dǎo)頻圖案上分別發(fā)送；以使得每一個(gè)子空間中的各子方向使用相互正交的導(dǎo)頻圖案的方式，經(jīng)由所述N個(gè)發(fā)射天線中的每一個(gè)在所述M個(gè)導(dǎo)頻圖案中的至少一部分上發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)；其中NBF的值為N的10%至15%之間，M的值為N的15%至50%之間。利用大規(guī)模天線系統(tǒng)的信道的稀疏性，降低了導(dǎo)頻開銷，并能保持至少同等的系統(tǒng)性能。
【專利說(shuō)明】大規(guī)模天線系統(tǒng)中的信道檢測(cè)方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明大體上涉及移動(dòng)通信技術(shù)，更具體地，涉及多用戶多輸入多輸出（Multiple User Multiple Input Multiple Output，MU ΜΙΜΟ)傳輸技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著基站天線數(shù)量的增加，導(dǎo)頻（pilot)開銷成為越來(lái)越嚴(yán)重的問(wèn)題，尤其是對(duì) 于頻分雙工（FDD)系統(tǒng)下行鏈路的物理信道估計(jì)而言，其通常要求不同的天線采用正交的 導(dǎo)頻圖案。因此，導(dǎo)頻開銷隨著天線數(shù)量的增加而線性地增加，這嚴(yán)重削弱了更多的天線所 帶來(lái)的容量增益。大規(guī)模天線系統(tǒng)中可能在基站中使用1〇〇個(gè)以上的天線，而為所有天線 分配相互正交的導(dǎo)頻圖案非常困難。因此，精確的下行物理信道估計(jì)以及隨之進(jìn)行的許多 下行鏈路閉環(huán)ΜΙΜΟ操作，諸如預(yù)編碼（precoding)和波束成形（beamforming)等，成為嚴(yán) 峻的挑戰(zhàn)，尤其是對(duì)于頻分雙工而言。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的一個(gè)主要目的在于提供新的用于ΜΜ0系統(tǒng)的導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)送方案和信道 檢測(cè)方案，并能夠克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷。近來(lái)的多天線測(cè)量和調(diào)查顯示，大規(guī)模天線 系統(tǒng)的無(wú)線信道在很多情況下都具有稀疏性，其信道容量只由一些自由度（遠(yuǎn)少于天線數(shù) 量）來(lái)主導(dǎo)。這樣的稀疏性允許顯著地降低導(dǎo)頻開銷并同時(shí)保持精確的信道估計(jì)。使用壓 縮感知（comprehensive sensing)技術(shù)，導(dǎo)頻開銷僅隨著信道的主導(dǎo)自由度而線性地增長(zhǎng)， 而非隨著天線數(shù)量增長(zhǎng)。
[0004] 在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于多輸入多輸出系統(tǒng)中具有N個(gè)發(fā)射天線的基站 中的方法，包括：確定N bf個(gè)相互正交的導(dǎo)頻圖案以及另外Μ個(gè)相互正交的導(dǎo)頻圖案；在Nbf 個(gè)子空間上作波束成型，在每個(gè)波束上發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)，Nbf個(gè)子空間的波束上的導(dǎo)頻信號(hào)在 NBF個(gè)導(dǎo)頻圖案上分別發(fā)送；以使得每一個(gè)子空間中的各子方向使用相互正交的導(dǎo)頻圖案 的方式，經(jīng)由所述N個(gè)發(fā)射天線中的每一個(gè)在所述Μ個(gè)導(dǎo)頻圖案中的至少一部分上發(fā)送導(dǎo) 頻信號(hào)；其中N BF的值為Ν的10%至15%之間，Μ的值為Ν的15%至50%之間。在一些實(shí) 施例中，基站確定的所述NBF個(gè)和Μ個(gè)相互正交的導(dǎo)頻圖案為頻域隨機(jī)分布的。
[0005] 對(duì)應(yīng)于上述實(shí)施例，還提供了一種用于多輸入多輸出系統(tǒng)中用戶設(shè)備中的方法， 包括：接收來(lái)自基站的Ν個(gè)發(fā)射天線的N BF個(gè)波束上的導(dǎo)頻信號(hào)；利用稀疏信號(hào)恢復(fù)算法從 所述接收自所述NBF個(gè)波束的導(dǎo)頻信號(hào)確定虛擬信道矩陣的有效元素的到達(dá)時(shí)間的位置； 從所述接收自所述N BF個(gè)波束的導(dǎo)頻信號(hào)中分離出具有特定到達(dá)時(shí)間的成分，并從分離出 的各成分中確定所述虛擬信道矩陣的有效元素所屬的活躍子空間；接收來(lái)自基站的N個(gè)發(fā) 射天線的Μ個(gè)導(dǎo)頻圖案上的導(dǎo)頻信號(hào)；從所述Μ個(gè)導(dǎo)頻圖案的接收導(dǎo)頻信號(hào)中分離出屬于 特定活躍子空間的成分，并從分離出的各成分中恢復(fù)出相應(yīng)活躍子空間的信道響應(yīng)矩陣。
[0006] 在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種用于多輸入多輸出系統(tǒng)中具有Ν個(gè)發(fā)射天線的基站 中的方法，包括：確定Μ個(gè)相互正交的導(dǎo)頻圖案；經(jīng)由所述Ν個(gè)發(fā)射天線中的每一個(gè)在所述 Μ個(gè)導(dǎo)頻圖案中的至少一部分上發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)；其中Μ的值為N的15%至50%之間。在一 些實(shí)施例中，基站確定的所述Μ個(gè)相互正交的導(dǎo)頻圖案為頻域隨機(jī)分布的。
[0007] 對(duì)應(yīng)于上述實(shí)施例，還提供了一種用于多輸入多輸出系統(tǒng)中用戶設(shè)備中的方法， 包括：接收來(lái)自基站的Ν個(gè)發(fā)射天線的導(dǎo)頻信號(hào)；利用稀疏信號(hào)恢復(fù)算法從所述接收導(dǎo)頻 信號(hào)確定虛擬信道矩陣的有效元素的到達(dá)時(shí)間的位置；從所述接收導(dǎo)頻信號(hào)中分離出具有 特定到達(dá)時(shí)間的成分，并從分離出的各成分中確定所述虛擬信道矩陣的有效元素的到達(dá)方 向。
[0008] 在又一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于多輸入多輸出系統(tǒng)中具有Ν個(gè)發(fā)射天線的基 站中的裝置，包括：第一裝置，其配置為確定N BF個(gè)相互正交的導(dǎo)頻圖案以及另外Μ個(gè)相互正 交的導(dǎo)頻圖案；第二裝置，其配置為在NBF個(gè)子空間上作波束成型，在每個(gè)波束上發(fā)送導(dǎo)頻 信號(hào)，N BF個(gè)子空間的波束上的導(dǎo)頻信號(hào)在NBF個(gè)導(dǎo)頻圖案上分別發(fā)送；第三裝置，其配置為 以使得每一個(gè)子空間中的各子方向使用相互正交的導(dǎo)頻圖案的方式，經(jīng)由所述N個(gè)發(fā)射天 線中的每一個(gè)在所述Μ個(gè)導(dǎo)頻圖案中的至少一部分上發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)；其中N BF的值為N的 10%至15%之間，Μ的值為N的15%至50%之間。在一些實(shí)施例中，確定的所述NBF個(gè)和Μ 個(gè)相互正交的導(dǎo)頻圖案為頻域隨機(jī)分布的。
[0009] 對(duì)應(yīng)于上述實(shí)施例，還提供了一種用于多輸入多輸出系統(tǒng)中用戶設(shè)備中的裝置， 包括：接收裝置，其配置為接收來(lái)自基站的Ν個(gè)發(fā)射天線的N BF個(gè)波束上的導(dǎo)頻信號(hào)以及接 收來(lái)自所述N個(gè)發(fā)射天線的Μ個(gè)導(dǎo)頻圖案上的導(dǎo)頻信號(hào)；到達(dá)時(shí)間檢測(cè)裝置，其配置為利用 稀疏信號(hào)恢復(fù)算法從所述接收自所述N BF個(gè)波束的導(dǎo)頻信號(hào)確定虛擬信道矩陣的有效元素 的到達(dá)時(shí)間的位置；子空間檢測(cè)裝置，其配置為從所述接收自所述N BF個(gè)波束的導(dǎo)頻信號(hào)中 分離出具有特定到達(dá)時(shí)間的成分，并從分離出的各成分中確定所述虛擬信道矩陣的有效元 素所屬的活躍子空間；信道恢復(fù)裝置，其配置為從所述Μ個(gè)導(dǎo)頻圖案的接收導(dǎo)頻信號(hào)中分 離出屬于特定活躍子空間的成分，并從分離出的各成分中恢復(fù)出相應(yīng)活躍子空間的信道響 應(yīng)矩陣。
[0010] 在再一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于多輸入多輸出系統(tǒng)中具有Ν個(gè)發(fā)射天線的基 站中的裝置，包括：第一裝置，其配置為確定Μ個(gè)相互正交的導(dǎo)頻圖案；第二裝置，其配置為 經(jīng)由所述Ν個(gè)發(fā)射天線中的每一個(gè)在所述Μ個(gè)導(dǎo)頻圖案中的至少一部分上發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)； 其中Μ的值為Ν的15%至50%之間。在一些實(shí)施例中，確定的所述Μ個(gè)相互正交的導(dǎo)頻圖 案為頻域隨機(jī)分布的。
[0011] 對(duì)應(yīng)于上述實(shí)施例，提供了一種用于多輸入多輸出系統(tǒng)中用戶設(shè)備中的裝置，包 括：接收裝置，其配置為接收來(lái)自基站的Ν個(gè)發(fā)射天線的導(dǎo)頻信號(hào)；到達(dá)時(shí)間檢測(cè)裝置，其 配置為利用稀疏信號(hào)恢復(fù)算法從所述接收導(dǎo)頻信號(hào)確定虛擬信道矩陣的有效元素的到達(dá) 時(shí)間的位置；到達(dá)方向檢測(cè)裝置，其配置為從所述接收導(dǎo)頻信號(hào)中分離出具有特定到達(dá)時(shí) 間的成分，并從分離出的各成分中確定所述虛擬信道矩陣的有效元素的到達(dá)方向。
[0012] 以上概述了本發(fā)明的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)以使得本發(fā)明以下的詳細(xì)說(shuō)明更易于理解。 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在下文中描述，其形成了本發(fā)明的權(quán)利要求的主題。本領(lǐng)域技 術(shù)人員應(yīng)能理解，所揭示的概念和實(shí)施例可以容易地被用作修改或設(shè)計(jì)其他的用于實(shí)現(xiàn)與 本發(fā)明相同的目的的結(jié)構(gòu)或流程的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)理解，這樣的等同構(gòu)造并未 背離所附權(quán)利要求書的精神和范圍。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013] 結(jié)合附圖，以下關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明將更易于理解。本發(fā)明以舉 例的方式予以說(shuō)明，并非受限于附圖，附圖中類似的附圖標(biāo)記指示相似的元件。
[0014] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于多輸入多輸出系統(tǒng)中具有N個(gè)發(fā)射天 線的基站中的方法流程圖；
[0015] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于多輸入多輸出系統(tǒng)中用戶設(shè)備中的 方法流程圖；
[0016] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的用于多輸入多輸出系統(tǒng)中具有N個(gè)發(fā)射 天線的基站中的方法流程圖；
[0017] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的用于多輸入多輸出系統(tǒng)中用戶設(shè)備中 的方法流程圖；
[0018] 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于多輸入多輸出系統(tǒng)中具有N個(gè)發(fā)射天 線的基站中的裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0019] 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于多輸入多輸出系統(tǒng)中用戶設(shè)備中的 裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0020] 圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的用于多輸入多輸出系統(tǒng)中具有N個(gè)發(fā)射 天線的基站中的裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0021] 圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的用于多輸入多輸出系統(tǒng)中用戶設(shè)備中 的裝置結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 附圖的詳細(xì)說(shuō)明意在作為本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明，而非意在代表本發(fā)明 能夠得以實(shí)現(xiàn)的僅有形式。應(yīng)理解的是，相同或等同的功能可以由意在包含于本發(fā)明的精 神和范圍之內(nèi)的不同實(shí)施例完成。
[0023] 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)能理解，此處描述的手段和功能可以使用結(jié)合程控微處理器和 通用計(jì)算機(jī)的軟件功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，和/或使用特定應(yīng)用集成電路（ASIC)來(lái)實(shí)現(xiàn)。還應(yīng)理解的 是，盡管本發(fā)明主要以方法和裝置的形式進(jìn)行說(shuō)明，本發(fā)明也可以具體化為計(jì)算機(jī)程序產(chǎn) 品以及包含計(jì)算機(jī)處理器和聯(lián)接到處理器的存儲(chǔ)器的系統(tǒng)，其中存儲(chǔ)器用可以完成此處揭 示的功能的一個(gè)或多個(gè)程序來(lái)編碼。
[0024] 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)能理解，本文中所稱的基站或基站設(shè)備例如但不限于LTE系統(tǒng) 或者LTE-A系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)B (Node B)或者進(jìn)化節(jié)點(diǎn)B (evolved Node B，eNB)，本發(fā)明的技 術(shù)方案也不限于適用LTE系統(tǒng)或者LTE-A系統(tǒng)。
[0025] 第一種方案適合于到達(dá)方向的分布具有分簇特性的信道。一個(gè)基站配置有N發(fā)射 天線的線性天線陣列，采用子載波數(shù)量為NFFT的正交頻分復(fù)用（0FDM)系統(tǒng)。無(wú)線多徑信 道由P個(gè)傳播路徑組成，每一個(gè)傳播路徑的到達(dá)時(shí)間（ToA)為T k、到達(dá)方向?yàn)?k、復(fù)數(shù)幅 度為Pk(k= 1?p)。信道響應(yīng)的頻域表示于是可以表示為
[0026]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于多輸入多輸出系統(tǒng)中具有N個(gè)發(fā)射天線的基站中的方法，包括： 確定NBF個(gè)相互正交的導(dǎo)頻圖案以及另外Μ個(gè)相互正交的導(dǎo)頻圖案； 在NBF個(gè)子空間上作波束成型，在每個(gè)波束上發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)，NBF個(gè)子空間的波束上的導(dǎo) 頻信號(hào)在NBF個(gè)導(dǎo)頻圖案上分別發(fā)送； 以使得每一個(gè)子空間中的各子方向使用相互正交的導(dǎo)頻圖案的方式，經(jīng)由所述N個(gè)發(fā) 射天線中的每一個(gè)在所述Μ個(gè)導(dǎo)頻圖案中的至少一部分上發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)； 其中NBF的值為Ν的10%至15%之間，Μ的值為Ν的15%至50%之間。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述NBF個(gè)和Μ個(gè)導(dǎo)頻圖案為頻域隨機(jī)分布 的。
3. -種用于多輸入多輸出系統(tǒng)中用戶設(shè)備中的方法，包括： 接收來(lái)自基站的Ν個(gè)發(fā)射天線的NBF個(gè)波束上的導(dǎo)頻信號(hào)； 利用稀疏信號(hào)恢復(fù)算法從所述接收自所述NBF個(gè)波束的導(dǎo)頻信號(hào)確定虛擬信道矩陣的 有效元素的到達(dá)時(shí)間的位置； 從所述接收自所述NBF個(gè)波束的導(dǎo)頻信號(hào)中分離出具有特定到達(dá)時(shí)間的成分，并從分 離出的各成分中確定所述虛擬信道矩陣的有效元素所屬的活躍子空間； 接收來(lái)自所述基站的N個(gè)發(fā)射天線的Μ個(gè)導(dǎo)頻圖案上的導(dǎo)頻信號(hào)； 從所述Μ個(gè)導(dǎo)頻圖案的接收導(dǎo)頻信號(hào)中分離出屬于特定活躍子空間的成分，并從分離 出的各成分中恢復(fù)出相應(yīng)活躍子空間的信道響應(yīng)矩陣。
4. 一種用于多輸入多輸出系統(tǒng)中具有Ν個(gè)發(fā)射天線的基站中的方法，包括： 確定Μ個(gè)相互正交的導(dǎo)頻信號(hào)； 經(jīng)由所述Ν個(gè)發(fā)射天線中的每一個(gè)在所述Μ個(gè)導(dǎo)頻圖案中的至少一部分上發(fā)送導(dǎo)頻信 號(hào)； 其中Μ的值為Ν的15%至50%之間。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述Μ個(gè)導(dǎo)頻圖案為頻域隨機(jī)分布的。
6. -種用于多輸入多輸出系統(tǒng)中用戶設(shè)備中的方法，包括： 接收來(lái)自基站的Ν個(gè)發(fā)射天線的導(dǎo)頻信號(hào)； 利用稀疏信號(hào)恢復(fù)算法從所述接收導(dǎo)頻信號(hào)確定虛擬信道矩陣的有效元素的到達(dá)時(shí) 間的位置； 從所述接收導(dǎo)頻信號(hào)中分離出具有特定到達(dá)方向的成分，并從分離出的各成分中確定 所述虛擬信道矩陣的有效元素的到達(dá)方向。
7. -種用于多輸入多輸出系統(tǒng)中具有Ν個(gè)發(fā)射天線的基站中的裝置，包括： 第一裝置，其配置為確定NBF個(gè)相互正交的導(dǎo)頻圖案以及另外Μ個(gè)相互正交的導(dǎo)頻圖 案； 第二裝置，其配置為在NBF個(gè)子空間上作波束成型，在每個(gè)波束上發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)，所述 NBF個(gè)子空間的波束上的導(dǎo)頻信號(hào)在所述NBF個(gè)導(dǎo)頻圖案上分別發(fā)送； 第三裝置，其配置為以使得每一個(gè)子空間中的各子方向使用相互正交的導(dǎo)頻圖案的方 式，經(jīng)由所述N個(gè)發(fā)射天線中的每一個(gè)在所述Μ個(gè)導(dǎo)頻圖案中的至少一部分上發(fā)送導(dǎo)頻信 號(hào)； 其中NBF的值為Ν的10%至15%之間，Μ的值為Ν的15%至50%之間。
8. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述NBF個(gè)和Μ個(gè)導(dǎo)頻圖案為頻域隨機(jī)分布 的。
9. 一種用于多輸入多輸出系統(tǒng)中用戶設(shè)備中的裝置，包括： 接收裝置，其配置為接收來(lái)自基站的Ν個(gè)發(fā)射天線的NBF個(gè)波束上的導(dǎo)頻信號(hào)以及接收 來(lái)自所述N個(gè)發(fā)射天線的Μ個(gè)導(dǎo)頻圖案上的導(dǎo)頻信號(hào)；到達(dá)時(shí)間檢測(cè)裝置，其配置為利用稀 疏信號(hào)恢復(fù)算法從所述接收自所述NBF個(gè)波束的導(dǎo)頻信號(hào)確定虛擬信道矩陣的有效元素的 到達(dá)時(shí)間的位置； 子空間檢測(cè)裝置，其配置為從所述接收自所述NBF個(gè)波束的導(dǎo)頻信號(hào)中分離出具有特 定到達(dá)時(shí)間的成分，并從分離出的各成分中確定所述虛擬信道矩陣的有效元素所屬的活躍 子空間； 信道恢復(fù)裝置，其配置為從所述Μ個(gè)導(dǎo)頻圖案的接收導(dǎo)頻信號(hào)中分離出屬于特定活躍 子空間的成分，并從分尚出的各成分中恢復(fù)出相應(yīng)活躍子空間的信道響應(yīng)矩陣。
10. -種用于多輸入多輸出系統(tǒng)中具有Ν個(gè)發(fā)射天線的基站中的裝置，包括： 第一裝置，其配置為確定Μ個(gè)相互正交的導(dǎo)頻信號(hào)； 第二裝置，其配置為經(jīng)由所述Ν個(gè)發(fā)射天線中的每一個(gè)在所述Μ個(gè)導(dǎo)頻圖案中的至少 一部分上發(fā)送導(dǎo)頻圖案； 其中Μ的值為Ν的15%至50%之間。
11. 如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述Μ個(gè)導(dǎo)頻圖案為頻域隨機(jī)分布的。
12. -種用于多輸入多輸出系統(tǒng)中用戶設(shè)備中的裝置，包括： 接收裝置，其配置為接收來(lái)自基站的Ν個(gè)發(fā)射天線的導(dǎo)頻信號(hào)； 到達(dá)時(shí)間檢測(cè)裝置，其配置為利用稀疏信號(hào)恢復(fù)算法從所述接收導(dǎo)頻信號(hào)確定虛擬信 道矩陣的有效元素的到達(dá)時(shí)間的位置； 到達(dá)方向檢測(cè)裝置，其配置為從所述接收導(dǎo)頻信號(hào)中分離出具有特定到達(dá)方向的成 分，并從分離出的各成分中確定所述虛擬信道矩陣的有效元素的到達(dá)方向。
【文檔編號(hào)】H04L27/26GK104113396SQ201310134377
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2013年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月17日
【發(fā)明者】吳克穎 申請(qǐng)人:上海貝爾股份有限公司