本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種虛擬多輸入多輸出通信方法、裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

mimo(multiple-inputmultiple-output，多輸入多輸出)技術(shù)是指在發(fā)射端和接收端分別設(shè)置多個(gè)發(fā)射天線和接收天線，使得信號(hào)通過(guò)發(fā)射端和接收端的多個(gè)天線傳送和接收，從而改善通信質(zhì)量。mimo能充分利用空間資源，通過(guò)多個(gè)天線實(shí)現(xiàn)多發(fā)多收，在不增加頻譜資源和天線發(fā)射功率的情況下，可以成倍的提高系統(tǒng)信道容量，是下一代通信的核心技術(shù)。盡管mimo技術(shù)在系統(tǒng)容量和頻譜利用率方面有顯著的優(yōu)勢(shì)，但對(duì)體積、功耗等都受到限制的移動(dòng)終端來(lái)說(shuō)，通過(guò)配置多根天線來(lái)與基站進(jìn)行mimo通信是不現(xiàn)實(shí)的。首先，移動(dòng)終端的體積太小，若設(shè)置多根天線，則會(huì)導(dǎo)致天線間距過(guò)小，無(wú)法滿(mǎn)足天線陣列間隔大于信道相干距離的要求。另一方面，設(shè)置多根天線會(huì)必然帶來(lái)用戶(hù)終端高功耗以及高成本的問(wèn)題。

為了解決用戶(hù)終端限于體積和成本不宜配置多天線的問(wèn)題，3gpp(3rdgenerationpartnershipproject，第三代合作伙伴計(jì)劃)lte(longtermevolution，長(zhǎng)期演進(jìn))提出一種上行虛擬mimo技術(shù)，將具有單天線的多個(gè)用戶(hù)組合起來(lái)，在同一資源塊中形成虛擬的mimo信道，同時(shí)向具有多天線的基站發(fā)送數(shù)據(jù)，從而達(dá)到mimo技術(shù)具有的性能。虛擬mimo技術(shù)的關(guān)鍵是選擇配對(duì)用戶(hù)的策略，它的優(yōu)劣直接影響系統(tǒng)性能。

現(xiàn)有技術(shù)中有些配對(duì)算法是在基站內(nèi)預(yù)設(shè)各個(gè)用戶(hù)終端的不適合配對(duì)表，每一個(gè)表中記錄有不適合與該用戶(hù)終端進(jìn)行配對(duì)的其他用戶(hù)終端的標(biāo)識(shí)信息，當(dāng)需要進(jìn)行配對(duì)時(shí)，由基站將不屬于對(duì)方不適合配對(duì)表的一對(duì)未配對(duì)用戶(hù)終端配成對(duì)。這種配對(duì)方式?jīng)]有考慮各個(gè)用戶(hù)終端的實(shí)時(shí)的情況，其配對(duì)始終基于事先設(shè)定好的不適合配對(duì)表，而在實(shí)際情況中，用戶(hù)終端的情況可能時(shí)刻都在 產(chǎn)生變化，上一時(shí)刻因位置、角度等因素?zé)o法進(jìn)行配對(duì)的用戶(hù)終端，在此刻可能又會(huì)適合彼此的配對(duì)。依據(jù)固化的配對(duì)策略可能會(huì)因選擇的配對(duì)用戶(hù)不佳，而導(dǎo)致基站與配對(duì)的用戶(hù)終端之間的通信效果差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的主要技術(shù)問(wèn)題是，提供一種虛擬多輸入多輸出通信方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中依據(jù)固有的配對(duì)策略進(jìn)行配對(duì)，沒(méi)有考慮用戶(hù)終端實(shí)時(shí)情況而引起的基站與配對(duì)的用戶(hù)終端之間通信效果差的技術(shù)問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種虛擬多輸入多輸出通信方法，包括：

獲得多個(gè)與基站進(jìn)行通信的用戶(hù)終端當(dāng)前的信道估計(jì)；

根據(jù)各所述用戶(hù)終端的信道估計(jì)和預(yù)設(shè)條件從各所述用戶(hù)終端中選擇預(yù)定數(shù)目的用戶(hù)終端，所述預(yù)定數(shù)目的用戶(hù)終端為至少兩個(gè)用戶(hù)終端；

將選擇出的各所述用戶(hù)終端虛擬成一個(gè)多輸入多輸出用戶(hù)終端，并使基站基于多輸入多輸出技術(shù)與所述多輸入多輸出用戶(hù)終端進(jìn)行通信。

在本發(fā)明一種實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)條件為：用戶(hù)終端對(duì)間水平到達(dá)角的差值大于或等于第一閾值，且垂直到達(dá)角的差值小于或等于第二閾值；所述用戶(hù)終端對(duì)包括任意兩個(gè)與基站進(jìn)行通信的所述用戶(hù)終端。

在本發(fā)明一種實(shí)施例中，根據(jù)各所述用戶(hù)終端的信道估計(jì)和預(yù)設(shè)條件從各所述用戶(hù)終端中選擇預(yù)定數(shù)目的用戶(hù)終端包括：

根據(jù)各所述用戶(hù)終端的信道估計(jì)計(jì)算各所述用戶(hù)終端的水平到達(dá)角與垂直到達(dá)角；

計(jì)算各所述用戶(hù)終端對(duì)間水平到達(dá)角的差值與垂直到達(dá)角的差值；

根據(jù)各所述用戶(hù)終端對(duì)間水平到達(dá)角的差值與垂直到達(dá)角的差值篩選出符合所述預(yù)設(shè)條件的用戶(hù)終端對(duì)；

從篩選出的所述用戶(hù)終端對(duì)中選擇預(yù)定數(shù)目的用戶(hù)終端。

在本發(fā)明一種實(shí)施例中，所述根據(jù)各所述用戶(hù)終端的信道估計(jì)和預(yù)設(shè)條件從各所述用戶(hù)終端中選擇預(yù)定數(shù)目的用戶(hù)終端之前還包括：

根據(jù)基站當(dāng)前解調(diào)接收信息的第一參數(shù)確定出所述預(yù)定數(shù)目，所述第一參 數(shù)包括信噪比、循環(huán)冗余校驗(yàn)碼。

在本發(fā)明一種實(shí)施例中，所述將選擇出的所述用戶(hù)終端虛擬成一個(gè)多輸入多輸出用戶(hù)終端，并使基站基于多輸入多輸出技術(shù)與所述多輸入多輸出用戶(hù)終端進(jìn)行通信之前還包括計(jì)算各天線陣元的權(quán)值，所述權(quán)值用于所述基站與所述多輸入多輸出用戶(hù)終端間的后續(xù)通信。

在本發(fā)明一種實(shí)施例中，所述計(jì)算各天線陣元的權(quán)值包括：

根據(jù)以下公式計(jì)算選擇出的各所述用戶(hù)終端垂直到達(dá)角的均值：

v為垂直到達(dá)角的均值；a為所述預(yù)定數(shù)目；vi為選擇出的各所述用戶(hù)終端的垂直到達(dá)角；

根據(jù)以下公式計(jì)算獲得各所述天線陣元的權(quán)值：

wm＝e^{-j(m-1)2πδsinv/λ}

wm為第m個(gè)垂直天線陣元的權(quán)值；λ為波長(zhǎng)；δ為天線陣元間的間距。

本發(fā)明還提供一種虛擬多輸入多輸出通信裝置，包括：

信道估計(jì)模塊，用于獲得多個(gè)與基站進(jìn)行通信的用戶(hù)終端當(dāng)前的信道估計(jì)；

用戶(hù)選擇模塊，用于根據(jù)各所述用戶(hù)終端的信道估計(jì)和預(yù)設(shè)條件從各所述用戶(hù)終端中選擇預(yù)定數(shù)目的用戶(hù)終端，所述預(yù)定數(shù)目的用戶(hù)終端為至少兩個(gè)用戶(hù)終端；

虛擬通信模塊，用于將選擇出的各所述用戶(hù)終端虛擬成一個(gè)多輸入多輸出用戶(hù)終端，并使基站基于多輸入多輸出技術(shù)與所述多輸入多輸出用戶(hù)終端進(jìn)行通信。

在本發(fā)明一種實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)條件為：用戶(hù)終端對(duì)間水平到達(dá)角的差值大于或等于第一閾值，且垂直到達(dá)角的差值小于或等于第二閾值；所述用戶(hù)終端對(duì)由任意兩個(gè)與基站進(jìn)行通信的所述用戶(hù)終端組成。

在本發(fā)明一種實(shí)施例中，所述用戶(hù)選擇模塊包括：

角度計(jì)算模塊，用于根據(jù)各所述用戶(hù)終端的信道估計(jì)計(jì)算各所述用戶(hù)終端的水平到達(dá)角與垂直到達(dá)角；

差值計(jì)算模塊，用于計(jì)算各用戶(hù)終端對(duì)間水平到達(dá)角的差值與垂直到達(dá)角的差值；

條件篩選模塊，用于根據(jù)各所述用戶(hù)終端對(duì)間水平到達(dá)角的差值與垂直到達(dá)角的差值篩選出符合所述預(yù)設(shè)條件的用戶(hù)終端對(duì)；

用戶(hù)選擇模塊，用于從篩選出的所述用戶(hù)終端對(duì)中選擇預(yù)定數(shù)目的用戶(hù)終端。

在本發(fā)明一種實(shí)施例中，還包括：

數(shù)目獲取模塊，用于在根據(jù)各所述用戶(hù)終端的信道估計(jì)和預(yù)設(shè)條件從各所述用戶(hù)終端中選擇預(yù)定數(shù)目的用戶(hù)終端之前，根據(jù)基站當(dāng)前解調(diào)接收信息的第一參數(shù)確定出所述預(yù)定數(shù)目，所述第一參數(shù)包括信噪比、循環(huán)冗余校驗(yàn)碼。

在本發(fā)明一種實(shí)施例中，還包括：

權(quán)值計(jì)算模塊，用于在將選擇出的所述用戶(hù)終端虛擬成一個(gè)多輸入多輸出用戶(hù)終端，并使基站基于多輸入多輸出技術(shù)與所述多輸入多輸出用戶(hù)終端進(jìn)行通信之前，計(jì)算各天線陣元的權(quán)值，所述權(quán)值用于后續(xù)通信。

在本發(fā)明一種實(shí)施例中，還所述權(quán)值計(jì)算模塊包括：

均值計(jì)算子模塊，用于根據(jù)以下公式計(jì)算選擇出的各所述用戶(hù)終端垂直到達(dá)角的均值：

v為垂直到達(dá)角的均值；a為所述預(yù)定數(shù)目；vi為選擇出的各所述用戶(hù)終端的垂直到達(dá)角；

權(quán)值計(jì)算子模塊，用于根據(jù)以下公式計(jì)算獲得各所述天線陣元的權(quán)值：

wm＝e^{-j(m-1)2πδsinv/λ}

wm為第m個(gè)垂直天線陣元的權(quán)值；λ為波長(zhǎng)；δ為天線陣元間的間距。

本發(fā)明還提供一種虛擬多輸入多輸出通信系統(tǒng)，包括多個(gè)用戶(hù)終端和基站，所述基站中包含如上所述的虛擬多輸入多輸出通信裝置。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提供的虛擬多輸入多輸出通信方法，通過(guò)獲取各用戶(hù)終端當(dāng)前的信 道估計(jì)，能夠?qū)崟r(shí)考慮各用戶(hù)終端的情況。在這種情況下，根據(jù)預(yù)設(shè)條件選出預(yù)定數(shù)目的用戶(hù)終端虛擬成一個(gè)多輸入多輸出用戶(hù)終端，并讓這個(gè)多輸入多輸出用戶(hù)終端與基站根據(jù)多輸入多輸出技術(shù)進(jìn)行通信。這種配對(duì)選擇的策略基于實(shí)時(shí)的信道估計(jì)，考慮了各用戶(hù)終端當(dāng)前的情況，能夠提高基站與虛擬出的多輸入多輸出用戶(hù)終端之間通信效果。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一中提供的虛擬多輸入多輸出通信方法的一種流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例一中提供的選擇預(yù)定數(shù)目的用戶(hù)終端的一種流程圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例一中提供的計(jì)算各天線陣元權(quán)值的一種流程圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例二中提供的虛擬多輸入多輸出通信裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例二中提供的虛擬多輸入多輸出通信裝置的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為圖4或圖5中用戶(hù)選擇模塊的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例二中提供的虛擬多輸入多輸出通信裝置的又一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為圖7中權(quán)值計(jì)算模塊的一種結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施方式結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例一：

本實(shí)施例提供一種虛擬多輸入多輸出通信方法，請(qǐng)參考圖1，該方法包括：

s101、獲得多個(gè)與基站進(jìn)行通信的用戶(hù)終端的信道估計(jì)。

所謂信道估計(jì)，就是從接收數(shù)據(jù)中將假定的某個(gè)信道模型的模型參數(shù)估計(jì)出來(lái)的過(guò)程。獲取信道估計(jì)一般通過(guò)導(dǎo)頻進(jìn)行。

s102、根據(jù)各用戶(hù)終端的信道估計(jì)值和預(yù)設(shè)條件從各用戶(hù)終端中選擇預(yù)定 數(shù)目的用戶(hù)終端。

在本實(shí)施例中，由于是基于mimo技術(shù)進(jìn)行通信，因此選擇出的用戶(hù)終端至少為兩個(gè)，也就是說(shuō)預(yù)定數(shù)目大于等于2。至于如何確定究竟需要選擇多少個(gè)用戶(hù)終端，這需要根據(jù)基站當(dāng)前解調(diào)接收信號(hào)的第一參數(shù)而定，例如基站當(dāng)前解調(diào)一幀接收信號(hào)，然后得出了該幀信號(hào)的snr(signal-noiseratio，信噪比)和crc(cyclicredundancycode，循環(huán)冗余碼)，則基站根據(jù)snr和crc確定預(yù)定數(shù)目究竟為多少，這時(shí)第一參數(shù)就包括snr和crc。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白的是，第一參數(shù)還可以包括其他影響信號(hào)質(zhì)量的參數(shù)進(jìn)行確定。

下面對(duì)如何根據(jù)預(yù)設(shè)條件從多個(gè)與基站進(jìn)行通信的用戶(hù)終端中選擇用戶(hù)終端的細(xì)節(jié)進(jìn)行說(shuō)明，請(qǐng)結(jié)合圖2，圖2是從多個(gè)與基站進(jìn)行通信的用戶(hù)終端中選擇預(yù)定數(shù)目的用戶(hù)終端的流程圖：

s201、根據(jù)各用戶(hù)終端的信道估計(jì)計(jì)算各用戶(hù)終端的水平到達(dá)角與垂直到達(dá)角。

基站通過(guò)導(dǎo)頻可以獲得每個(gè)用戶(hù)終端的信道估計(jì)，然后根據(jù)每個(gè)用戶(hù)終端的信道估計(jì)，使用batlett(巴特利特算法)、capon(最小方差無(wú)畸變響應(yīng)波束形成算法)、music(multiplesginalclassification，多信號(hào)分類(lèi)算法)或esprit(estimatingsignalparametersviarotationalinvariancetechniques，基于旋轉(zhuǎn)不變技術(shù)的信號(hào)參數(shù)估計(jì)算法)等算法可以估計(jì)每個(gè)用戶(hù)終端的水平到達(dá)角和垂直到達(dá)角。

s202、計(jì)算各用戶(hù)終端對(duì)間水平到達(dá)角的差值與垂直到達(dá)角的差值。

一個(gè)用戶(hù)終端對(duì)由任意兩個(gè)與基站進(jìn)行通信的用戶(hù)終端組成，也就是說(shuō)計(jì)算任意兩個(gè)用戶(hù)終端間水平到達(dá)角與垂直到達(dá)角的差值。

s203、根據(jù)各用戶(hù)終端對(duì)間水平到達(dá)角的差值與垂直到達(dá)角的差值篩選出符合預(yù)設(shè)條件的用戶(hù)終端對(duì)。

假設(shè)用戶(hù)終端n垂直到達(dá)角為vn，水平方向到達(dá)角位hn，對(duì)應(yīng)的用戶(hù)終端m的垂直到達(dá)角為vm，水平方向到達(dá)角為hm，則用戶(hù)終端n和m需要滿(mǎn)足以下條件才有進(jìn)行虛擬mimo配對(duì)的資格：

|hm-hn|≥x，|vm-vn|≤y

其中x為第一閾值，y為第二閾值，第一閾值和第二閾值屬于臨界值，當(dāng)兩 個(gè)用戶(hù)終端間水平到達(dá)角的差值大于第一閾值時(shí)，差值越大，則配對(duì)后的通信效果越好，若水平到達(dá)角的差值小于第一閾值時(shí)，則差值越小，配對(duì)后通信效果越差。當(dāng)用戶(hù)終端對(duì)間垂直到達(dá)角的差值大于第二閾值時(shí)，差值越大，通信效果越差，當(dāng)用戶(hù)終端對(duì)間垂直到達(dá)角的差值小于第二閾值時(shí)，差值越小，通信效果越好。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，一般將x設(shè)置為10，將y設(shè)置為3較為合適，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，上述數(shù)值只是根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定的，并不是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的必要選擇。

s204、從篩選出的用戶(hù)終端對(duì)中選擇預(yù)定數(shù)目的用戶(hù)終端。

在進(jìn)行選擇之前需要事先根據(jù)基站解調(diào)接收信號(hào)的信噪比與循環(huán)冗余碼等參數(shù)確定應(yīng)當(dāng)選擇多少用戶(hù)終端進(jìn)行配對(duì)才能達(dá)到最佳效果。值得注意的是，這個(gè)確定預(yù)定數(shù)目的過(guò)程只要保證在s204之前完成即可，與s201、s202和s203之間并沒(méi)有嚴(yán)格的時(shí)序限定。

若滿(mǎn)足預(yù)設(shè)條件的用戶(hù)終端有4個(gè)，而基站解調(diào)接收信號(hào)后確定應(yīng)當(dāng)選擇兩個(gè)用戶(hù)終端進(jìn)行配對(duì)是當(dāng)前情景需要的，那么從這4個(gè)用戶(hù)終端中選擇兩個(gè)時(shí)，可以任意選擇也可根據(jù)其他既定原則進(jìn)行選擇。

s103、將選擇出的各用戶(hù)終端虛擬成一個(gè)多輸入多輸出用戶(hù)終端，并使基站基于多輸入多輸出技術(shù)與該多輸入多輸出用戶(hù)終端進(jìn)行通信。

在本實(shí)施例的一種優(yōu)選示例中，為了使后續(xù)的通信效果更好，在步驟s103之前還需要進(jìn)一步計(jì)算各天線陣元的權(quán)值，這些天線陣元的權(quán)值用于基站與多輸入多輸出用戶(hù)終端之間的通信。計(jì)算各天線陣元權(quán)值的過(guò)程請(qǐng)參考圖3：

s301、計(jì)算選擇出的各用戶(hù)終端垂直到達(dá)角的均值。

若最終選擇出了a、b、c、d四個(gè)用戶(hù)終端進(jìn)行虛擬mimo配對(duì)，這四個(gè)用戶(hù)終端的垂直到達(dá)角分別為8、6、7、9，那么根據(jù)以下公式：

其中，v為垂直到達(dá)角的均值；a為預(yù)定數(shù)目，在這里即為4；vi為選擇出的各用戶(hù)終端的垂直到達(dá)角；根據(jù)計(jì)算可得：

v＝(8+6+7+9)/4＝7.5

s302、計(jì)算獲得各天線陣元的權(quán)值。

計(jì)算各天線陣元權(quán)值時(shí)依據(jù)以下公式進(jìn)行：

wm＝e^{-j(m-1)2πδsinv/λ}

wm為第m垂直個(gè)天線陣元的權(quán)值；λ為波長(zhǎng)；δ為天線陣元間的間距。

下面結(jié)合一個(gè)具體的示例對(duì)本實(shí)施例提供的虛擬多輸入多輸出通信方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：

假設(shè)與基站進(jìn)行通信的一共有八個(gè)用戶(hù)終端，用戶(hù)終端的編號(hào)分別為1-8，這八個(gè)用戶(hù)終端的垂直到達(dá)角依次為-10，8，6，-5，1，-7，12，-9。水平到達(dá)角依次為20，-12，18，30，1，-33，-23，-40。

選擇垂直到達(dá)角相差較小水平到達(dá)角相差較大的用戶(hù)終端。若將第一閾值設(shè)置為10，第二閾值設(shè)置為3，則任意兩個(gè)用戶(hù)終端之間的水平到達(dá)角的差值應(yīng)大于或等于10，垂直到達(dá)角的差值應(yīng)小于或等于3。根據(jù)上一幀接收數(shù)據(jù)的解調(diào)后獲得的信噪比、循環(huán)冗余碼、噪聲大小等因素確定應(yīng)當(dāng)選擇多少用戶(hù)終端進(jìn)行虛擬mimo配對(duì)，確定預(yù)定數(shù)目的工作可以由mac層來(lái)完成。若確定預(yù)定數(shù)目為2，則選擇編號(hào)為2和3的用戶(hù)終端。

用戶(hù)終端2和用戶(hù)終端3的垂直到達(dá)角分別為8和6，垂直到達(dá)角的均值為7.5，根據(jù)公式

wm＝e^{-j(m-1)2πδsinv/λ}

可以計(jì)算出基站側(cè)每一垂直天線陣元的權(quán)值，假如基站側(cè)設(shè)置了4個(gè)垂直天線陣元，則這4個(gè)垂直天線陣元的權(quán)值為[1,e^{-2πjδsin7.5/λ},e^{-4πjδsin7.5/λ},e^{-6πjδsin7.5/λ}]。

被選擇出的用戶(hù)終端2和3虛擬成了一個(gè)多輸入多輸出用戶(hù)終端，基站在與用戶(hù)終端2和3的后續(xù)通信過(guò)程中，可以將這兩個(gè)用戶(hù)終端視作一個(gè)具備兩根天線的虛擬用戶(hù)終端，僅為這一個(gè)虛擬用戶(hù)終端分配一份時(shí)頻資源，這樣的做法有利于資源配置，提高通信系統(tǒng)的信道容量。

當(dāng)基站在與包含上述虛擬出的多輸入多輸出用戶(hù)終端以?xún)?nèi)的用戶(hù)終端進(jìn)行通信，在天線陣元接收到一幀頻域數(shù)據(jù)之后，基站利用計(jì)算出的各天線陣元的權(quán)值對(duì)各天線陣元接收到的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行垂直加權(quán)處理，然后將處理后的頻域數(shù)據(jù)做合并，例如將64個(gè)天線陣元合并成16個(gè)天線陣元，最后在水平方向?qū)? 這些用戶(hù)終端發(fā)送的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)。解調(diào)的方法一般包括zf(zero-forcing，迫零檢測(cè)算法)、sic(successiveinterferencecancellation，串行干擾消除算法)以及mmse(minimummeansquareerror，最小均方誤差算法)等。

實(shí)施例二：

本實(shí)施例提供一種虛擬多輸入多輸出通信裝置，實(shí)施例一中的虛擬多輸入多輸出通信方法能夠在本實(shí)施例提供的虛擬多輸入多輸出通信裝置上運(yùn)行使用，請(qǐng)結(jié)合圖4，虛擬多輸入多輸出通信裝置40包括信道估計(jì)模塊401、用戶(hù)選擇模塊402和虛擬通信模塊403。信道估計(jì)模塊401通過(guò)導(dǎo)頻獲得多個(gè)與基站進(jìn)行通信的用戶(hù)終端的信道估計(jì)。用戶(hù)選擇模塊402用于根據(jù)預(yù)設(shè)條件從多個(gè)與基站進(jìn)行通信的用戶(hù)終端中選擇預(yù)定數(shù)目的用戶(hù)終端。虛擬通信模塊403將選擇出的用戶(hù)終端虛擬成一個(gè)多輸入多輸出用戶(hù)終端，并基于多輸入多輸出技術(shù)與該多輸入多輸出用戶(hù)終端進(jìn)行通信。

在本實(shí)施例中，由于是基于mimo技術(shù)進(jìn)行通信，因此用戶(hù)選擇模塊402選擇出的用戶(hù)終端至少為兩個(gè)，也就是說(shuō)預(yù)定數(shù)目大于等于2。在本是實(shí)施例提供的一種示例中，如圖5所示，虛擬多輸入多輸出通信裝置40包括信道估計(jì)模塊401、用戶(hù)選擇模塊402和虛擬通信模塊403以外，還包括數(shù)目獲取模塊404，數(shù)目獲取模塊404用于確定究竟需要選擇多少個(gè)用戶(hù)終端，數(shù)目獲取模塊404確定預(yù)定數(shù)目時(shí)，根據(jù)基站當(dāng)前解調(diào)接收信號(hào)的第一參數(shù)而定，例如基站當(dāng)前解調(diào)一幀接收信號(hào)得出該幀信號(hào)的snr和crc，則數(shù)目獲取模塊404根據(jù)snr和crc確定預(yù)定數(shù)目究竟為多少，這時(shí)第一參數(shù)就包括snr和crc。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白的是，數(shù)目獲取模塊404確定預(yù)定數(shù)目所依據(jù)的第一參數(shù)還可以包括其他影響信號(hào)質(zhì)量的參數(shù)，如噪聲值的大小。

請(qǐng)結(jié)合圖6，圖6是上述圖4或圖5中用戶(hù)選擇模塊402的一種示意圖，用戶(hù)選擇模塊402包括角度計(jì)算模塊4021、差值計(jì)算模塊4022以及條件篩選模塊4023和用戶(hù)選擇模塊4024。

角度計(jì)算模塊4021用于確定各與基站進(jìn)行通信的用戶(hù)終端的水平到達(dá)角與垂直到達(dá)角。在確定水平到達(dá)角和垂直到達(dá)角的方式包括多種，其中角度計(jì)算模塊4021可以通過(guò)導(dǎo)頻獲得每個(gè)用戶(hù)終端的信道估計(jì)，然后根據(jù)每個(gè)用戶(hù)終端的信道估計(jì)，使用batlett、capon、music或esprit等算法估計(jì)出每個(gè)用戶(hù)終端的水平到達(dá)角和垂直到達(dá)角。

差值計(jì)算模塊4022計(jì)算各用戶(hù)終端對(duì)間水平到達(dá)角的差值與垂直到達(dá)角的差值。在這里，一個(gè)用戶(hù)終端對(duì)由任意兩個(gè)與基站進(jìn)行通信的用戶(hù)終端組成，也就是說(shuō)，差值計(jì)算模塊4022實(shí)質(zhì)上是計(jì)算任意兩個(gè)用戶(hù)終端間水平到達(dá)角與垂直到達(dá)角的差值。

條件篩選模塊4023用于根據(jù)預(yù)先設(shè)定的條件，從差值計(jì)算模塊4022計(jì)算出的結(jié)果中篩選出水平到達(dá)角的差值大于或等于第一閾值，且垂直到達(dá)角的差值小于或等于第二閾值的用戶(hù)終端對(duì)。

假設(shè)用戶(hù)終端n垂直到達(dá)角為vn，水平方向到達(dá)角位hn，對(duì)應(yīng)的用戶(hù)終端m的垂直到達(dá)角為vm，水平方向到達(dá)角為hm，則用戶(hù)終端n和m之間水平到達(dá)角與垂直到達(dá)角必須需要滿(mǎn)足以下條件才有進(jìn)行虛擬mimo配對(duì)的資格：

|hm-hn|≥x，|vm-vn|≤y

其中x為第一閾值，y為第二閾值，第一閾值和第二閾值屬于臨界值，當(dāng)兩個(gè)用戶(hù)終端間水平到達(dá)角的差值大于第一閾值時(shí)，差值越大，則配對(duì)后的通信效果越好，若水平到達(dá)角的差值小于第一閾值時(shí)，則差值越小，配對(duì)后通信效果越差。當(dāng)用戶(hù)終端對(duì)間垂直到達(dá)角的差值大于第二閾值時(shí)，差值越大，通信效果越差，當(dāng)用戶(hù)終端對(duì)間垂直到達(dá)角的差值小于第二閾值時(shí)，差值越小，通信效果越好。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，一般將x設(shè)置為10，將y設(shè)置為3較為合適，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，上述數(shù)值只是根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定的，并不是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的必要選擇。

用戶(hù)選擇模塊4024從用戶(hù)終端對(duì)中選擇預(yù)定數(shù)目的用戶(hù)終端。用戶(hù)選擇模塊4024在進(jìn)行選擇時(shí)需要依據(jù)實(shí)現(xiàn)確定的預(yù)定數(shù)目，確定用戶(hù)數(shù)目的過(guò)程可以由圖5中的數(shù)目獲取模塊404完成，值得注意的是，數(shù)目獲取模塊404確定預(yù)定數(shù)目的過(guò)程只要保證在用戶(hù)選擇模塊4024從用戶(hù)終端對(duì)中選擇預(yù)定數(shù)目的用戶(hù)終端之前完成即可，與角度計(jì)算模塊4021、差值計(jì)算模塊4022以及條件篩選模塊4023執(zhí)行的相應(yīng)流程之間并沒(méi)有嚴(yán)格的時(shí)序限定。

若條件篩選模塊4023篩選出的滿(mǎn)足預(yù)設(shè)條件的用戶(hù)終端有4個(gè)，而數(shù)目獲取模塊404在基站解調(diào)接收信號(hào)后確定應(yīng)當(dāng)選擇兩個(gè)用戶(hù)終端進(jìn)行配對(duì)是當(dāng)前情景需要的，那么用戶(hù)選擇模塊4024從這4個(gè)用戶(hù)終端中選擇兩個(gè)時(shí)，可以任意選擇也可根據(jù)其他既定原則進(jìn)行選擇。

在用戶(hù)選擇模塊4024從用戶(hù)終端對(duì)中選擇預(yù)定數(shù)目的用戶(hù)終端后，由虛擬 通信模塊403將選擇出的用戶(hù)終端虛擬成一個(gè)多輸入多輸出用戶(hù)終端，并使基站基于多輸入多輸出技術(shù)與該多輸入多輸出用戶(hù)終端進(jìn)行通信。

在本實(shí)施例的一種優(yōu)選示例中，為了使基站與虛擬出的多輸入多輸出用戶(hù)終端之間后續(xù)的通信效果更好，如圖7所示，虛擬多輸入多輸出通信裝置40還包括權(quán)值計(jì)算模塊405，權(quán)值計(jì)算模塊405用于進(jìn)一步計(jì)算各天線陣元的權(quán)值。對(duì)于用戶(hù)選擇模塊402、虛擬通信模塊403以及數(shù)目獲取模塊404的設(shè)置方式，請(qǐng)參考上述示例以及圖4-6所示，這里不再贅述，下面結(jié)合圖8對(duì)本實(shí)例中的權(quán)值計(jì)算模塊405的優(yōu)點(diǎn)和細(xì)節(jié)做詳細(xì)闡述。

權(quán)值計(jì)算模塊405包括均值計(jì)算子模塊4051，均值計(jì)算子模塊4051用于計(jì)算選擇出的各用戶(hù)終端垂直到達(dá)角的均值，此外，還包括用于計(jì)算獲得各天線陣元的權(quán)值的權(quán)值計(jì)算子模塊4052。

若用戶(hù)選擇模塊402最終選擇出了a、b、c、d四個(gè)用戶(hù)終端進(jìn)行虛擬mimo配對(duì)，這四個(gè)用戶(hù)終端的垂直到達(dá)角分別為8、6、7、9，那么均值計(jì)算子模塊4051根據(jù)以下公式可以計(jì)算出各用戶(hù)終端的垂直到達(dá)角：

其中，v為垂直到達(dá)角的均值；a為預(yù)定數(shù)目，在這里即為4；vi為選擇出的。

計(jì)算可得：

v＝(8+6+7+9)/4＝7.5

權(quán)值計(jì)算子模塊4052計(jì)算各天線陣元的權(quán)值時(shí)，依據(jù)以下公式進(jìn)行：

wm＝e^{-j(m-1)2πδsinv/λ}

wm為第m個(gè)垂直天線陣元的權(quán)值；λ為波長(zhǎng)；δ為天線陣元間的間距。

下面結(jié)合一個(gè)具體示例對(duì)圖7中的虛擬多輸入多輸出通信裝置40做進(jìn)一步說(shuō)明。

假設(shè)與基站進(jìn)行通信的一共有八個(gè)用戶(hù)終端，用戶(hù)終端的編號(hào)分別為1-8，這八個(gè)用戶(hù)終端的垂直到達(dá)角依次為-10，8，6，-5，1，-7，12，-9。水平到達(dá)角依次為20，-12，18，30，1，-33，-23，-40。

用戶(hù)選擇模塊402選擇垂直到達(dá)角相差較小水平到達(dá)角相差較大的用戶(hù)終端。若將第一閾值設(shè)置為10，第二閾值設(shè)置為3，則任意兩個(gè)用戶(hù)終端之間的水平到達(dá)角的差值應(yīng)大于或等于10，垂直到達(dá)角的差值應(yīng)小于或等于3。數(shù)目獲取模塊404根據(jù)上一幀接收數(shù)據(jù)的解調(diào)后獲得的信噪比、循環(huán)冗余碼、噪聲大小等因素確定應(yīng)當(dāng)選擇多少用戶(hù)終端進(jìn)行虛擬mimo配對(duì)，確定預(yù)定數(shù)目的工作也可以由mac層來(lái)完成。若數(shù)目獲取模塊404確定預(yù)定數(shù)目為2，則用戶(hù)選擇模塊402選擇編號(hào)為2和3的用戶(hù)終端。

用戶(hù)終端2和用戶(hù)終端3的垂直到達(dá)角分別為8和6，權(quán)值計(jì)算模塊405中的均值計(jì)算子模塊計(jì)算出用戶(hù)終端2和3之間，垂直到達(dá)角的均值為7.5，權(quán)值計(jì)算子模塊根據(jù)公式：

wm＝e^{-j(m-1)2πδsinv/λ}

可以計(jì)算出基站側(cè)每一垂直天線陣元的權(quán)值，假如基站側(cè)設(shè)置了4個(gè)垂直天線陣元，則這4個(gè)垂直天線陣元的權(quán)值為[1,e^{-2πjδsin7.5/λ},e^{-4πjδsin7.5/λ},e^{-6πjδsin7.5/λ}]。

虛擬通信模塊403可以將被選擇出的用戶(hù)終端2和3虛擬成一個(gè)多輸入多輸出用戶(hù)終端，使基站在與用戶(hù)終端2和3的后續(xù)通信過(guò)程中，可以將這兩個(gè)用戶(hù)終端視作一個(gè)具備兩根天線的虛擬用戶(hù)終端，僅為這一個(gè)虛擬用戶(hù)終端分配一份時(shí)頻資源，這樣的做法有利于資源配置，提高通信系統(tǒng)的信道容量。

當(dāng)基站在與包含上述虛擬出的多輸入多輸出用戶(hù)終端以?xún)?nèi)的用戶(hù)終端進(jìn)行通信，在天線陣元接收到一幀頻域數(shù)據(jù)之后，基站利用計(jì)算出的各天線陣元的權(quán)值對(duì)各天線陣元接收到的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行垂直加權(quán)處理，然后將處理后的頻域數(shù)據(jù)做合并，例如將64個(gè)天線陣元合并成16個(gè)天線陣元，最后在水平方向?qū)@些用戶(hù)終端發(fā)送的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)。解調(diào)的方法一般包括zf、sic以及mmse等。

實(shí)施例三：

本實(shí)施例提供一種虛擬多輸入多輸出通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個(gè)用戶(hù)終端和基站，在基站中設(shè)置實(shí)施例二中提供的任意一種類(lèi)型的虛擬多輸入多輸出通信裝置。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用 通用的計(jì)算裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，它們可以集中在單個(gè)的計(jì)算裝置上，或者分布在多個(gè)計(jì)算裝置所組成的網(wǎng)絡(luò)上，可選地，它們可以用計(jì)算裝置可執(zhí)行的程序代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而，可以將它們存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)(rom/ram、磁碟、光盤(pán))中由計(jì)算裝置來(lái)執(zhí)行，并且在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟，或者將它們分別制作成各個(gè)集成電路模塊，或者將它們中的多個(gè)模塊或步驟制作成單個(gè)集成電路模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。所以，本發(fā)明不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。