時(shí)分雙工多天線系統(tǒng)中基于放大轉(zhuǎn)發(fā)的中繼信道校準(zhǔn)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種時(shí)分雙工多天線系統(tǒng)中基于放大轉(zhuǎn)發(fā)的中繼信道校準(zhǔn)方法，屬于無線通信中繼信道校準(zhǔn)【技術(shù)領(lǐng)域】，該方法包括：中繼發(fā)射上行導(dǎo)頻序列，基站接收中繼發(fā)送的導(dǎo)頻并估計(jì)信道狀態(tài)信息，基站發(fā)射下行導(dǎo)頻，中繼接收基站發(fā)送的下行導(dǎo)頻信號(hào)并進(jìn)行放大轉(zhuǎn)發(fā)，基站接收中繼放大轉(zhuǎn)發(fā)后的信號(hào)，估計(jì)整個(gè)上行下行過程的信道狀態(tài)信息，再根據(jù)之前估計(jì)的上行信道狀態(tài)信息，估算下行信道狀態(tài)信息,根據(jù)上下行信道的關(guān)系，便可對(duì)信道進(jìn)行校準(zhǔn)。該方法可以較為準(zhǔn)確度校準(zhǔn)TDD-MIMO系統(tǒng)上下行信道，通過互易性原理可以比較簡潔的得到下行信道準(zhǔn)確信息。
【專利說明】時(shí)分雙工多天線系統(tǒng)中基于放大轉(zhuǎn)發(fā)的中繼信道校準(zhǔn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無線通信中繼信道校準(zhǔn)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種無線通信領(lǐng)域 TDD-LS-MIMO的多天線基站到多天線中繼下行信道校準(zhǔn)方法 技術(shù)背景
[0002] 隨著移動(dòng)終端的不斷增加，下行數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)量也越來越大，多輸入多輸出（MIMO) 系統(tǒng)可W增大信道容量，從而引起產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)屆的廣泛關(guān)注。MIMO有兩種雙工模式，一種 是頻分雙工（F孤），另一種是時(shí)分雙工（TDD)。頻分雙工（F孤）是現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的一種雙工 模式，主要特征為上下行信道工作在不同的的頻段，然而在MIMO系統(tǒng)中，頻分雙工（F孤）在 對(duì)下行信道狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)時(shí)導(dǎo)頻開銷過于巨大。而采用時(shí)分雙工（TDD)模式，因?yàn)槠渖舷?行信道都工作在同一頻段，故上下行信道存在互易性，可根據(jù)上行信道狀態(tài)信息估計(jì)下行 信道狀態(tài)信息。然而由于上下行發(fā)射，接收器件的不完美性，導(dǎo)致信道互易性遭到破壞，利 用上行信道狀態(tài)信息，不能準(zhǔn)確的估算出下行信道的狀態(tài)信息。故需要對(duì)上下行信道進(jìn)行 校準(zhǔn)，使其滿足互易性。
[0003] 如圖1所示，Ta為基站端發(fā)射天線對(duì)系統(tǒng)的影響，Ra為基站端接收天線對(duì)系統(tǒng)的 影響，Tb為中繼端發(fā)射天線對(duì)系統(tǒng)的影響，Rc為中繼端接收天線對(duì)系統(tǒng)的影響；對(duì)TDD系統(tǒng) 進(jìn)行校準(zhǔn)的原因如下：
[0004] 由于Ta聲Ra, Rb聲Tb,故Hup聲Hd。?，Hup為上行狀態(tài)信息，Hdwn下行狀態(tài)信息。即 由于上述原因，在時(shí)分雙工系統(tǒng)中，信道互易性遭到破壞，便不能用上行信道估計(jì)下行信道 的狀態(tài)信息。
[0005] -般校準(zhǔn)原理為：需要求出Ta ? Rb與Ra ? Tb關(guān)系即可，不必求出每一個(gè)的具體值。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是為推進(jìn)無線通信領(lǐng)域的時(shí)分雙工多輸入多輸出（TDD-MIMO)技術(shù) 的應(yīng)用，提出的一種時(shí)分雙工多天線系統(tǒng)中基于放大轉(zhuǎn)發(fā)的中繼信道校準(zhǔn)方法，該方法可 W較為準(zhǔn)確度校準(zhǔn)T孤-MIMO系統(tǒng)上下行信道，通過互易性原理可W比較簡潔的得到下行 信道準(zhǔn)確信息。
[0007] 本發(fā)明提出的一種時(shí)分雙工多天線系統(tǒng)中基于放大轉(zhuǎn)發(fā)的中繼信道校準(zhǔn)方法， 其特征在于，該方法包括：中繼發(fā)射上行導(dǎo)頻序列，基站接收中繼發(fā)送的導(dǎo)頻并估計(jì)信道 狀態(tài)信息，基站發(fā)射下行導(dǎo)頻，中繼接收基站發(fā)送的下行導(dǎo)頻并進(jìn)行放大轉(zhuǎn)發(fā)，基站接收中 繼放大轉(zhuǎn)發(fā)后的信號(hào)，估計(jì)整個(gè)上行下行過程的信道狀態(tài)信息，再根據(jù)之前估計(jì)的上行信 道狀態(tài)信息，估算下行信道狀態(tài)信息，根據(jù)上下行信道的關(guān)系，便可對(duì)信道進(jìn)行校準(zhǔn)。本發(fā) 明上述方法具體包括如下步驟；設(shè)町。為上行狀態(tài)信息，下行狀態(tài)信息，各式中下標(biāo)UP 表不上打，dowm表不下打；
[000引1)中繼站巧巧端m根天線同時(shí)發(fā)送不同的上行正交導(dǎo)頻Xj., Xj.為第j根天線發(fā) 送的導(dǎo)頻，Xj = [Xj[0], Xj[l],. . . Xj[TUp-l]]T,每個(gè)正交導(dǎo)頻的長度為Tup, Tup > m，m、j均 為正整數(shù)；正交導(dǎo)頻按化damard矩陣構(gòu)造，
[0009] 化damard矩陣的每一行組成一個(gè)導(dǎo)頻Xj ;
[0010] 2)基站炬巧端n根天線同時(shí)對(duì)中繼巧巧端發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行檢測，第i根BS天線 得到檢測信號(hào)=柄[0]，y;山，...y;[Tup-1]]T，檢測信號(hào)長度為Tup,Tup > m，m為正整 數(shù)；
[0011] 3)基站端每根天線接收中繼站端的每根天線發(fā)出的信號(hào)，表示為：
[001引y = xHup+rV，B細(xì),，E揉。。，Dup為高斯白噪聲矩陣，
[001引設(shè)中繼站端的正交導(dǎo)頻集合為X，X = [X。X2, ... Xm],基站端的檢測信號(hào)為y, y = 扔，72,... y。]，X，y為已知量，則根據(jù)最小均方誤差準(zhǔn)則MMSE可得Hup的估計(jì)值H,,,,，
[0014] 如式所示；

【權(quán)利要求】
1. 一種時(shí)分雙工多天線系統(tǒng)中基于放大轉(zhuǎn)發(fā)的中繼信道校準(zhǔn)方法，其特征在于，該方 法包括：中繼發(fā)射上行導(dǎo)頻序列，基站接收中繼發(fā)送的導(dǎo)頻并估計(jì)信道狀態(tài)信息，基站發(fā) 射下行導(dǎo)頻，中繼接收基站發(fā)送的下行導(dǎo)頻并進(jìn)行放大轉(zhuǎn)發(fā)，基站接收中繼放大轉(zhuǎn)發(fā)后的 信號(hào)，估計(jì)整個(gè)上行下行過程的信道狀態(tài)信息，再根據(jù)之前估計(jì)的上行信道狀態(tài)信息，估算 下行信道狀態(tài)信息，根據(jù)上下行信道的關(guān)系，便可對(duì)信道進(jìn)行校準(zhǔn)。
2. 如權(quán)利要求1所述校準(zhǔn)方法，其特征在于，該方法具體包括如下步驟：設(shè)Hup為上 行狀態(tài)信息，Hd_下行狀態(tài)信息，各式中下標(biāo)up表示上行，dowm表示下行； 1) 中繼站端m根天線同時(shí)發(fā)送不同的上行正交導(dǎo)頻&為第j根天線發(fā)送的導(dǎo)頻， Xj = [x」[0]，Xj[l]，. . . Xj[Tup-l]]T，每個(gè)正交導(dǎo)頻的長度為Tup，T up彡m，m、j均為正整數(shù)； 正交導(dǎo)頻按Hadamard矩陣構(gòu)造， Hadamard矩陣的每一行組成一個(gè)導(dǎo)頻Xj ; 2) 基站端n根天線同時(shí)對(duì)中繼站端發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行檢測，第i根BS天線得到檢測信號(hào) yi? Yi = [Yi [〇]，Yi [1]，? ? ? Yi [Tup-I] ]T，檢測信號(hào)長度為 Tup，Tup 彡 m，m 為正整數(shù)； 3) 基站端每根天線接收中繼站端的每根天線發(fā)出的信號(hào)，表示為： y = icH琴+n琴（Ilitewn e ^為高斯白噪聲矩陣， 設(shè)中繼站端的正交導(dǎo)頻集合為X，X= [X1, x2，... xm]，基站端的檢測信號(hào)為y，y = [yp y2,... yn]x，y為已知量，則根據(jù)最小均方誤差準(zhǔn)則MMSE得到Hup的估計(jì)值倉胃，如式所
根據(jù)步驟3)得到的fiup ,以等間隔選擇基站的K個(gè)發(fā)射天線K〈 = m，發(fā)送K個(gè)下行正 交導(dǎo)頻^ Td = m，Td為導(dǎo)頻發(fā)送的時(shí)間；K個(gè)下行正交導(dǎo)頻 按Hadamard矩陣構(gòu)造，Hadamard矩陣的每一行為一個(gè)正交導(dǎo)頻；所述基站端的K根天線從 小到大依次編號(hào)發(fā)送正交導(dǎo)頻給中斷站，編號(hào)與Hadamard行號(hào)是一一對(duì)應(yīng)的； 4) 中繼站端RS天線得到的檢測信號(hào)<，y/= [yj[0]，yj[l]，...yj[T-l]]T(T彡K)，j =1，2.. m;中繼站端每根天線接收基站端的每根天線發(fā)出的信號(hào)，表示為： f = xdHd_, +nd_e tfx")其中，ndOTn為高斯白噪聲矩陣；
端； 6)中繼站每根天線接收基站的每根天線發(fā)出的下行信號(hào)，同時(shí)基站每根天線接收中繼 站的每根天線發(fā)出的上行信號(hào)，基站BS端k根天線檢測來自RS端發(fā)來的信號(hào)為yal1，yal1 表示為：yall = AxdHall+And_Hall+nup，n d_，nup 為高斯白噪聲矩陣，式 中，UaIi Odow Ii ? 麗二，設(shè) AHall 一 I，故7311 一 AxdHall+nd_+nUI^過最小均方誤差準(zhǔn)則（MMSE)
元素，a彡m, b彡k 為Hd_中對(duì)應(yīng)元素，a彡m, b彡k ; 8)利用得出的校準(zhǔn)因子P根據(jù)上行信道狀態(tài)信息估計(jì)下行狀態(tài)信息。
【文檔編號(hào)】H04L25/02GK104363062SQ201410591847
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】粟欣, 劉強(qiáng), 王韜, 曾捷 申請(qǐng)人:清華大學(xué)