本發(fā)明涉及移動通信技術(shù)，特別是涉及一種多天線合并和波束賦形方法和裝置。

背景技術(shù)：

波束賦形是一種基于天線陣列的信號預(yù)處理技術(shù)，波束賦形通過調(diào)整天線陣列中每個陣元的加權(quán)系數(shù)產(chǎn)生具有指向性的波束，從而能夠獲得明顯的陣列增益。因此，波束賦形技術(shù)在擴(kuò)大覆蓋范圍、改善邊緣吞吐量以及干擾抑止等方面都有很大的優(yōu)勢。

現(xiàn)有的波束賦形實現(xiàn)方案中，需要基于波束賦形因子對下行數(shù)據(jù)進(jìn)行波束賦形。在計算波束賦形因子時，是根據(jù)tdd系統(tǒng)的上下行信道互易性，利用上行導(dǎo)頻數(shù)據(jù)估計出信道向量而得到的。

隨著無線終端數(shù)據(jù)流量需求的爆炸式增長，在5g系統(tǒng)中將引入大規(guī)模天線技術(shù)，以使基站在相同的時頻資源上同時服務(wù)多個用戶，對頻譜效率等帶來明顯的好處。根據(jù)眾多資料描述，配備了大規(guī)模天線的基站，從基站到各用戶的信道表現(xiàn)出確定性，不同用戶的信道向量間漸進(jìn)表現(xiàn)出正交性，即使不采用聯(lián)合檢測技術(shù)，和傳統(tǒng)mimo相比仍然能夠獲得很好的效果。但即便這樣，由于天線規(guī)模巨大，物理層的上行數(shù)據(jù)合并計算的復(fù)雜性在實現(xiàn)層面是一個不得不面對的問題。

目前，通用的多天線數(shù)據(jù)合并方法主要有兩類，一類是集中處理的方式實現(xiàn)，如迫零均衡(zf)方法和最小均方誤差估計(mmse)方法，另一類是分散處理的方式實現(xiàn)，如最大比例合并(mrc)方法。其中，前一類方法涉及到復(fù)雜的矩陣運(yùn)算，采用集中處理的方式實現(xiàn)，如此可以獲得較準(zhǔn)確的解碼結(jié)果，但是在天線數(shù)量較大規(guī)模時，集中式矩陣運(yùn)算量大、復(fù)雜度高，對集中處理模塊的運(yùn)算能力要求高。后一類方法采用了分散處理接收數(shù)據(jù)的方式，僅需要選擇合適的合并權(quán)值進(jìn)行線性合并即可，可以降低運(yùn)算的復(fù)雜性，但是，相較于集中處理的方式，其解碼性能會有損失。由此可見，現(xiàn)有的多天線數(shù)據(jù)合并方法存在運(yùn)算量大復(fù)雜度高或者解碼性能低的問題，這樣，就會導(dǎo)致基于上行天線數(shù)據(jù)合并權(quán)值結(jié)果進(jìn)行波束賦形時會存在運(yùn)算量大、復(fù)雜度高或波束賦形性能低的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種多天線合并和波束賦形方法和裝置，易于實現(xiàn)且性能較好。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

一種多天線合并和波束賦形方法，包括：

對于每個用戶設(shè)備，按照預(yù)設(shè)的天線分組，對該用戶設(shè)備的上行接收數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，并且對于每組所述上行接收數(shù)據(jù)，采用集中式合并的方法進(jìn)行組內(nèi)數(shù)據(jù)合并，得到該組的第一級合并結(jié)果和第一級合并權(quán)值；

對于每個所述用戶設(shè)備，采用分散式合并的方法，將該用戶設(shè)備的所有組的所述第一級合并結(jié)果進(jìn)行合并，得到所述用戶設(shè)備的第二級合并結(jié)果和第二級合并權(quán)值；

對于每個所述用戶設(shè)備，利用該用戶設(shè)備的所有組的所述第一級合并權(quán)值和其所述第二級合并權(quán)值，根據(jù)上下行信道互易性，確定出該用戶設(shè)備的波束賦形權(quán)值，利用所述波束賦形權(quán)值對該用戶設(shè)備的下行數(shù)據(jù)進(jìn)行波束賦形。

一種多天線合并和波束賦形裝置，包括：

一級合并單元，用于對于每個用戶設(shè)備，按照預(yù)設(shè)的天線分組，對該用戶設(shè)備的上行接收數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，并且對于每組所述上行接收數(shù)據(jù)，采用集中式合并的方法進(jìn)行組內(nèi)數(shù)據(jù)合并，得到該組的第一級合并結(jié)果和第一級合并權(quán)值；

二級合并單元，用于對于每個所述用戶設(shè)備，采用分散式合并的方法，將該用戶設(shè)備的所有組的所述第一級合并結(jié)果進(jìn)行合并，得到所述用戶設(shè)備的第二級合并結(jié)果和第二級合并權(quán)值；

波束賦形單元，用于對于每個所述用戶設(shè)備，利用該用戶設(shè)備的所有組的所述第一級合并權(quán)值和其所述第二級合并權(quán)值，根據(jù)上下行信道互易性，確定出該用戶設(shè)備的波束賦形權(quán)值，利用所述波束賦形權(quán)值對該用戶設(shè)備的下行數(shù)據(jù)進(jìn)行波束賦形。

綜上所述，本發(fā)明提出的多天線合并和波束賦形方法和裝置，采用二級合并處理的方式，先對每個用戶的上行信號按天線組進(jìn)行分組，在組內(nèi)采用集中式合并方法進(jìn)行合并，然后再將所有組的合并結(jié)果按照分散式合并的方法進(jìn)行合并，如此，利用二級合并，既可以利用集中合并處理的優(yōu)點(diǎn)提高合并結(jié)果的準(zhǔn)確性，又可以利用分散合并處理的優(yōu)點(diǎn)降低合并的復(fù)雜性，由于僅是在組內(nèi)采用集中合并方法，因此，可以有效減少集中合并處理的數(shù)據(jù)量，降低運(yùn)算復(fù)雜性，有效規(guī)避集中合并處理的瓶頸。由此可見，本發(fā)明易于實現(xiàn)且性能較好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的方法流程示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例的裝置流程示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

本發(fā)明的核心思想是：對天線進(jìn)行分組，先對各組內(nèi)天線接收信號采用集中處理的方式合并，然后再將各組的合并數(shù)據(jù)采用分散處理的方式合并，如此，可以利用集中處理的優(yōu)點(diǎn)提高合并結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時還可以利用分散處理的優(yōu)點(diǎn)降低合并的復(fù)雜性。

圖1為本發(fā)明實施例的流程示意圖，如圖1所示，該實施例主要包括：

步驟101、對于每個用戶設(shè)備，按照預(yù)設(shè)的天線分組，對該用戶設(shè)備的上行接收數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，并且對于每組所述上行接收數(shù)據(jù)，采用集中式合并的方法進(jìn)行組內(nèi)數(shù)據(jù)合并，得到該組的第一級合并結(jié)果和第一級合并權(quán)值。

本步驟，用于對用戶設(shè)備的上行接收數(shù)據(jù)進(jìn)行第一級合并，該第一級合并是以組為單位執(zhí)行的，即在每組內(nèi)采用集中式合并的方法進(jìn)行合并，這樣，在具有大規(guī)模天線的tdd-lte系統(tǒng)中(一種典型的場景是基站部署幾十或上百根天線，同時與多個終端通信)，一方面，可以利用集中合并處理的優(yōu)點(diǎn)提高合并結(jié)果的準(zhǔn)確性，另一方面，將集中式合并數(shù)據(jù)規(guī)模控制在一個組的范圍內(nèi)，可以有效減少集中合并處理的數(shù)據(jù)量，降低運(yùn)算復(fù)雜性，有效規(guī)避集中合并處理的瓶頸。

所述天線分組，是預(yù)先對基站側(cè)的大規(guī)模天線進(jìn)行分組得到的，每組具體包含的天線數(shù)，可由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)用于集中處理的硬件的處理能力進(jìn)行設(shè)置。

較佳地，所述集中式合并的方法可以為迫零均衡zf方法或最小均方誤差估計mmse方法。

具體地，在組內(nèi)利用上述集中式合并的方法進(jìn)行合并時，得到一組的第一級合并權(quán)值后，將根據(jù)該第一級合并權(quán)值計算出該組的第一級合并結(jié)果，該進(jìn)行合并的具體過程為本領(lǐng)域技術(shù)人員所掌握，在此不再贅述。

步驟102、對于每個所述用戶設(shè)備，采用分散式合并的方法，將該用戶設(shè)備的所有組的所述第一級合并結(jié)果進(jìn)行合并，得到所述用戶設(shè)備的第二級合并結(jié)果和第二級合并權(quán)值。

本步驟，用于采用分散式合并方法將步驟101中得到的各組的第一級合并結(jié)果進(jìn)行合并處理，得到第二級合并結(jié)果和第二級合并權(quán)值。這樣，就完成了對用戶設(shè)備的上行數(shù)據(jù)的合并，此后，再利用第一級合并權(quán)值和第一級合并權(quán)值，根據(jù)tdd信道互易性，即可得到用戶設(shè)備的波束賦形權(quán)值。

具體地，所述分散式合并的方法可以為最大比例合并mrc方法，在具體合并時，先得到第二級合并權(quán)值，然后再利用第二級合并權(quán)值，得到第二級合并結(jié)果。

較佳地，本步驟中，對于每個所述用戶設(shè)備，可以按照得到該用戶設(shè)備的第二級合并權(quán)值，其中，k為用戶設(shè)備編號，w²k為用戶設(shè)備k的第二級合并權(quán)值，所述hnk^l為用戶設(shè)備k與第l組天線中的第n根天線之間的信道增益,l＝1，2，...，l，l為天線分組數(shù)，k為所述用戶設(shè)備的總數(shù)，所述n為每組天線中的天線數(shù)。

較佳地，對于每個所述用戶設(shè)備，可以按照得到該用戶設(shè)備的第二級合并權(quán)值

其中，所述k為用戶設(shè)備編號，w²k為用戶設(shè)備k的第二級合并權(quán)值，為所述用戶設(shè)備k的第l組上行接收數(shù)據(jù)對應(yīng)的所述第一級合并結(jié)果。

步驟103、對于每個所述用戶設(shè)備，利用該用戶設(shè)備的所有組的所述第一級合并權(quán)值和其所述第二級合并權(quán)值，根據(jù)上下行信道互易性，確定出該用戶設(shè)備的波束賦形權(quán)值，利用所述波束賦形權(quán)值對該用戶設(shè)備的下行數(shù)據(jù)進(jìn)行波束賦形。

本步驟，利用tdd系統(tǒng)的上下行信道互易性，基于上述步驟得到的第一、二級合并權(quán)值，即可得到用戶設(shè)備的波束賦形權(quán)值。

較佳地，對于每個所述用戶設(shè)備，可以按照wk＝w¹kw²k^h，進(jìn)行所述波束賦形。

其中，w¹k＝[w¹k1w¹k2...w¹kl]，w¹kl為用戶設(shè)備k的第l組上行接收數(shù)據(jù)對應(yīng)的所述第一級合并權(quán)值，w²k為用戶設(shè)備k的所述第二級合并權(quán)值。

圖2為與上述方法相對應(yīng)的一種多天線合并和波束賦形裝置，如圖2所示，該裝置包括：

一級合并單元，用于對于每個用戶設(shè)備，按照預(yù)設(shè)的天線分組，對該用戶設(shè)備的上行接收數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，并且對于每組所述上行接收數(shù)據(jù)，采用集中式合并的方法進(jìn)行組內(nèi)數(shù)據(jù)合并，得到該組的第一級合并結(jié)果和第一級合并權(quán)值。

二級合并單元，用于對于每個所述用戶設(shè)備，采用分散式合并的方法，將該用戶設(shè)備的所有組的所述第一級合并結(jié)果進(jìn)行合并，得到所述用戶設(shè)備的第二級合并結(jié)果和第二級合并權(quán)值。

波束賦形單元，用于對于每個所述用戶設(shè)備，利用該用戶設(shè)備的所有組的所述第一級合并權(quán)值和其所述第二級合并權(quán)值，根據(jù)上下行信道互易性，確定出該用戶設(shè)備的波束賦形權(quán)值，利用所述波束賦形權(quán)值對該用戶設(shè)備的下行數(shù)據(jù)進(jìn)行波束賦形。

較佳地，所述集中式合并的方法為迫零均衡zf方法或最小均方誤差估計mmse方法，所述分散式合并的方法為最大比例合并mrc方法。

較佳地，所述二級合并單元，用于對于每個所述用戶設(shè)備，按照得到該用戶設(shè)備的第二級合并權(quán)值，其中，k為用戶設(shè)備編號，w²k為用戶設(shè)備k的第二級合并權(quán)值，所述hnk^l為用戶設(shè)備k與第l組天線中的第n根天線之間的信道增益,l＝1，2，...，l，l為天線分組數(shù)，k為所述用戶設(shè)備的總數(shù)，所述n為每組天線中的天線數(shù)。

較佳地，所述二級合并單元，用于對于每個所述用戶設(shè)備，按照得到該用戶設(shè)備的第二級合并權(quán)值其中，所述k為用戶設(shè)備編號，w²k為用戶設(shè)備k的第二級合并權(quán)值，為所述用戶設(shè)備k的第l組上行接收數(shù)據(jù)對應(yīng)的所述第一級合并結(jié)果。

較佳地，所述波束賦形單元，用于對于每個所述用戶設(shè)備，按照wk＝w¹kw²k^h，進(jìn)行所述波束賦形，其中，w¹k＝[w¹k1w¹k2...w¹kl]，w¹kl為用戶設(shè)備k的第l組上行接收數(shù)據(jù)對應(yīng)的所述第一級合并權(quán)值，w²k為用戶設(shè)備k的所述第二級合并權(quán)值。

通過上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明可以將大量的集中式的計算分解成可以并行處理的多組，每組由多根天線組成，組內(nèi)進(jìn)行相對復(fù)雜的集中式合并處理，組之間進(jìn)行簡單的分散式合并，可以避免大量數(shù)據(jù)的集中處理，且保證性能損失不大。

綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。