技術特征：

1.一種射頻電路失配情況下大規(guī)模MIMO下行無線通信方法，適用于TDD大規(guī)模MIMO無線通信系統(tǒng)，其特征在于，該方法包括如下步驟：

(1)射頻電路增益系數(shù)獲?。和ㄟ^在收發(fā)天線前端射頻電路設增益系數(shù)測量單元，所述測量單元向射頻電路發(fā)送參考信號并接收信號反饋估計基站側(cè)和用戶側(cè)的絕對射頻電路增益系數(shù)；或者，通過基站側(cè)參考天線與其它天線之間收發(fā)參考信號獲取雙向信道估計，進而獲取基站側(cè)相對射頻電路增益系數(shù)，以及參考天線與用戶之間收發(fā)參考信號獲取上下行信道參數(shù)，進而獲取用戶側(cè)相對射頻電路增益系數(shù)；

(2)用戶下行信道估計：各用戶在同一時頻資源上發(fā)送各自上行導頻信號，基站依據(jù)收到的導頻信號以及獲取到的基站側(cè)和用戶側(cè)的射頻電路增益系數(shù)進行各用戶的下行信道估計，并獲取估計誤差統(tǒng)計信息；其中下行信道估計采用基于絕對射頻電路增益系數(shù)結(jié)合上行信道估計的方式計算獲取，或者采用基于相對射頻電路增益系數(shù)結(jié)合上行信道估計的方式計算獲??；

(3)下行魯棒預編碼數(shù)據(jù)傳輸：在下行數(shù)據(jù)傳輸階段，基站利用獲取的下行信道估計以及下行信道估計誤差的統(tǒng)計信息，得到向各用戶信號發(fā)送數(shù)據(jù)所需的魯棒預編碼矩陣，實施魯棒預編碼，在同一時頻資源上向各用戶同時發(fā)送數(shù)據(jù)信號。

2.根據(jù)權利要求1所述的射頻電路失配情況下大規(guī)模MIMO下行無線通信方法，其特征在于：所述的TDD大規(guī)模MIMO無線通信系統(tǒng)中基站側(cè)天線陣列包含十個以上的天線單元，各天線單元之間的間距小于載波的波長，每個天線單元可采用單極化或多極化天線。

3.根據(jù)權利要求1所述的射頻電路失配情況下大規(guī)模MIMO下行無線通信方法，其特征在于：步驟(1)中的絕對射頻電路增益系數(shù)由下式計算：

${\widehat{\mathrm{\χ}}}_t=\frac{1}{{\mathrm{\σ}}_x^m}{y}_t^m{\left(x_t^m\right)}^{*}$

其中，為增益系數(shù)測量單元發(fā)送參考信號功率，表示增益系數(shù)測量單元在第t個周期內(nèi)向天線m前端射頻電路模塊發(fā)送的參考信號，為增益系數(shù)測量單元接收到參考信號，表示基站側(cè)或者用戶側(cè)的發(fā)射天線或者接收天線前端射頻電路增益系數(shù)的估計值。

4.根據(jù)權利要求1所述的射頻電路失配情況下大規(guī)模MIMO下行無線通信方法，其特征在于：步驟(1)中的基站側(cè)的相對射頻電路增益系數(shù)由下式計算：

${\hat{q}}_{bm}=\frac{{\hat{h}}_{m\→0}}{{\hat{h}}_{0\→m}}$

其中，為基站側(cè)第m根天線的相對射頻電路增益系數(shù)估計，為基站側(cè)第m根天線到參考天線的信道估計，由下式計算：

${\hat{h}}_{0\→m}=\frac{1}{{\mathrm{\σ}}_x^{brc}}{y}_{t,m}^{brc}{\left(x_{t,0}^{brc}\right)}^{*}$

其中，為發(fā)送參考信號功率，為參考天線在第t個周期內(nèi)發(fā)送的參考信號，為第m天線接收到的參考天線發(fā)送的參考信號；

為參考天線到第m根天線的信道估計，由下式計算：

${\hat{h}}_{m\→0}=\frac{1}{{\mathrm{\σ}}_x^{brc}}{y}_{t,0,m}^{brc}{\left(x_{t,m}^{brc}\right)}^{*}$

其中，為在第t個周期內(nèi)第m根天線向參考天線發(fā)送的參考信號，為在第t個周期內(nèi)參考天線接收到的第m根天線發(fā)送的參考信號。

5.根據(jù)權利要求1所述的射頻電路失配情況下大規(guī)模MIMO下行無線通信方法，其特征在于：步驟(1)中的用戶側(cè)射頻電路相對增益系數(shù)由下式獲?。?/p>

${\hat{q}}_{uk}=\frac{{\hat{g}}_{0\→k}}{{\hat{g}}_{k\→0}}$

其中，為用戶k的相對射頻電路增益系數(shù)估計，表示參考天線到用戶k的下行信道估計，由下式計算：

${\hat{g}}_{0\→k}=\frac{1}{{\mathrm{\σ}}_x^{ucr}}{y}_{0\→k}^{ucr}{\left(x_0^{ucr}\right)}^{*}$

其中，為參考信號功率，為用戶k接收到的參考信號，為參考天線發(fā)送的下行參考信號；

表示用戶k到參考天線的上行信道估計，由下式計算：

${\hat{g}}_{k\→0}=\frac{1}{{\mathrm{\σ}}_k^{ucr}}{y}_{k\→0}^{ucr}{\left(x_k^{ucr}\right)}^{*}$

其中，為參考天線接收到的參考信號，為用戶k向基站發(fā)射上行參考信號。

6.根據(jù)權利要求1所述的射頻電路失配情況下大規(guī)模MIMO下行無線通信方法，其特征在于：步驟(2)中基于絕對射頻電路增益系數(shù)進行下行信道估計具體為：基于基站側(cè)接收天線絕對射頻電路增益系數(shù)估計發(fā)送天線絕對射頻電路增益系數(shù)估計用戶k接收天線絕對射頻電路增益系數(shù)發(fā)送天線絕對射頻電路增益系數(shù)以及基站接收到的用戶發(fā)送的導頻信號Y^tr通過下面三種方式中任一方式獲取下行信道估計：

方式一：先由下式獲取用戶k無線信道部分估計：

${\hat{v}}_k=\frac{1}{{\mathrm{\σ}}_x^{tr}}{C}_k^w{(\underset{j=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{C}_j^w+\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}^{tr}}I)}^{-1}{Y}^{tr}{\left(x_k^{tr}\right)}^{*}$

然后由下式獲取下行信道估計：

${\hat{g}}_k^{dl}={\hat{T}}_b{\hat{v}}_k{\hat{r}}_{uk}$

其中，為用戶k無線信道估計，為用戶k無線信道的協(xié)方差矩陣，ρ^tr為導頻訓練信噪比，為用戶k發(fā)送的正交導頻序列，為用戶k發(fā)送導頻序列功率；

方式二：先由下式獲取用戶k上行信道估計：

${\hat{g}}_k^{ul}=\frac{1}{{\mathrm{\σ}}_x^{tr}}{C}_k^{ul}{(\underset{j=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{C}_j^{ul}+\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}^{tr}}I)}^{-1}{Y}^{tr}{\left(x_k^{tr}\right)}^{*}$

然后由下式獲取下行信道估計：

${\hat{g}}_k^{dl}={\hat{T}}_b{\hat{R}}_b^{-1}{\hat{g}}_k^{ul}{\hat{t}}_{uk}^{-1}{\hat{r}}_{uk}$

式中，為用戶j上行信道的協(xié)方差矩陣；

方式三：直接由下式獲取用戶k下行信道估計

${\hat{g}}_k^{dl}=\frac{1}{{\mathrm{\σ}}_x^{tr}}{\left({\hat{r}}_{uk}{\hat{t}}_{uk}^{-1}\right)}^{*}{C}_k^{dl}{\left({\hat{R}}_b^{-1}{\hat{T}}_b\right)}^T{\left(\underset{j=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{C}_j^{dl}+\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}^{tr}}I\right)}^{-1}{Y}^{tr}{\left(x_k^{tr}\right)}^{*}$

式中，為用戶j下行信道的協(xié)方差矩陣；

下行信道估計誤差的協(xié)方差矩陣按下式計算：

$C_{{\tilde{g}}_k^{dl}}={\hat{T}}_b\[C_k^w-C_k^w{(\underset{j=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{C}_j^w+\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}^{tr}}I)}^{-1}{C}_k^w\]{\hat{R}}_u.$

7.根據(jù)權利要求1所述的射頻電路失配情況下大規(guī)模MIMO下行無線通信方法，其特征在于：步驟(2)中基于相對射頻電路增益系數(shù)進行下行信道估計具體為：基于基站側(cè)相對射頻電路增益系數(shù)估計用戶k相對射頻電路增益系數(shù)估計以及上行信道估計獲取下行信道估計，用戶k的下行信道估計根據(jù)下式計算：

${\hat{g}}_k^{dl}={\hat{Q}}_b{\hat{g}}_k^{ul}{\hat{q}}_{uk}$

其中為用戶k上行信道估計，由下式計算：

${\hat{g}}_k^{ul}=\frac{1}{{\mathrm{\σ}}_x^{tr}}{C}_j^{ul}{(\underset{j=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{C}_j^{ul}+\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}^{tr}}I)}^{-1}{Y}^{tr}{\left(x_k^{tr}\right)}^{*}$

其中ρ^tr為導頻訓練信噪比，為用戶k發(fā)送的正交導頻序列，Y^tr為基站接收到的用戶發(fā)送的導頻信號，為用戶k發(fā)送導頻序列功率，為用戶j上行信道的協(xié)方差矩陣，K為用戶數(shù)；

下行信道估計誤差協(xié)方差矩陣由下式獲?。?/p>

$C_{{\tilde{g}}_k^{dl}}={\hat{Q}}_b{C}_{{\tilde{g}}_k^{ul}}{\hat{q}}_{uk}$

其中為用戶k上行信道估計誤差，由下式計算：

$C_{{\tilde{g}}_k^{ul}}=C_k^{ul}-C_k^{ul}{(\underset{j=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{C}_k^{ul}+\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}^{tr}}I)}^{-1}{C}_k^{ul}.$

8.根據(jù)權利要求1所述的射頻電路失配情況下大規(guī)模MIMO下行無線通信方法，其特征在于：步驟(3)中的魯棒預編碼矩陣由下式計算：

$B=\frac{1}{\mathrm{\γ}}{\[{({\hat{G}}^{dl}{\left({\hat{G}}^{dl}\right)}^H+\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{C}_{{\tilde{g}}_k^{dl}}+\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}^{dl}}I)}^{-1}{\hat{G}}^{dl}\]}^{*}$

其中，為下行信道估計，為用戶k下行信道估計，為下行信道估計誤差協(xié)方差矩陣，ρ^dl為各用戶下行傳輸?shù)钠骄l(fā)射信噪比，γ為基站側(cè)發(fā)射功率約束參數(shù)，由下式計算：

$\mathrm{\γ}=\sqrt{\frac{tr\left\{{\left({\hat{G}}^{dl}\right)}^H{({\hat{G}}^{dl}{\left({\hat{G}}^{dl}\right)}^H+\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{C}_{{\tilde{g}}_k^{dl}}+\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}^{dl}}I)}^{-2}{\hat{G}}^{dl}\right\}}{K}}$

其中tr{.}表示矩陣求跡運算。

9.根據(jù)權利要求1所述的射頻電路失配情況下大規(guī)模MIMO下行無線通信方法，其特征在于：還包括基站基于絕對射頻電路增益系數(shù)預測用戶遍歷速率的步驟，所述測用戶遍歷速率由下式計算：

其中，為用戶k的下行信干噪比預測，由下式計算：

其中，

其中，

式中，Ψ由下式計算，

$\mathrm{\Ψ}={(\frac{1}{N}\underset{j=1}{\overset{K}{\Σ}}\frac{|r_{uk}{|}^2{T}_b^{*}{C}_{{\mathrm{eq}}_j}^T{T}_b}{1+e_j}+\frac{1}{N}{C}_{{\tilde{g}}_k^{dl}}+\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}^{dl}}{I}_N)}^{-1}$

e[e₁,e₂,…,e_K]中的元素定義為對于t＝1,2,…

$e_k^{\left(t\right)}=\frac{1}{N}tr\left\{\right|r_{uk}{|}^2{T}_b^{*}{C}_{{\mathrm{eq}}_k}^T{T}_b{(\frac{1}{N}\underset{j=1}{\overset{K}{\Σ}}\frac{|r_{uk}{|}^2{T}_b^{*}{C}_{{\mathrm{eq}}_j}^T{T}_b}{1+e_j^{(t-1)}}+\frac{1}{N}{C}_{{\tilde{g}}_k^{dl}}+\frac{1}{{\mathrm{\ρ}}^{dl}}{I}_N)}^{-1}\}$

且初值當小于給定迭代終止值時，迭代停止，函數(shù)和分別定義為：

其中，Ψ′_I＝Ψ′(I)，其中Ψ′(D)為關于D的函數(shù)定義為：

${\mathrm{\Ψ}}^{\′}\left(D\right)=\mathrm{\Ψ}\[\frac{1}{N}\underset{j=1}{\overset{K}{\Σ}}\frac{T_b^{*}{C}_{{\mathrm{eq}}_j}^T{T}_b{e}_j^{\′}\left(D\right)}{{(1+e_j)}^2}+D\]\mathrm{\Ψ}$

其中e′(D)＝[e′₁(D)…e′_K(D)]^T由下式計算：

e′(D)＝[I_n-J]^-1q(D)

其中，J和q(D)由下式計算：

${\[J\]}_{i,j}=\frac{\frac{1}{N}tr\left\{T_b^{*}{C}_i^T{T}_b{\mathrm{\ΨT}}_b^{*}{C}_j^T{T}_b\mathrm{\Ψ}\right\}}{N{\[1+e_j\]}^2},1\≤i,j\≤K$

${\[q\left(D\right)\]}_i=\frac{1}{N}tr\left\{T_b^{*}{C}_i^T{T}_b\mathrm{\Ψ}D\mathrm{\Ψ}\right\},1\≤i\≤K.$