一種波束賦形方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及移動通信技術(shù)，特別是涉及一種波束賦形方法。
【背景技術(shù)】
[0002]3GPP LTE R8/R9版本的系統(tǒng)中，根據(jù)不同應用場景定義了 TM1-TM8等八種傳輸模式，比如TM3模式采用大延遲分集，主要用于終端UE高速運動場景；TM4模式采用閉環(huán)空間復用，用于提高傳輸數(shù)據(jù)率；TM8模式采用雙流波束賦形，主要提高小區(qū)邊緣覆蓋和用戶數(shù)據(jù)率等。為了進一步提高下行鏈路傳輸容量，3GPP LTE RlO版本添加了 TM9傳輸模式，將雙流波束賦形擴展至四流波束賦形，包括基于碼本的波束賦形與基于非碼本的波束賦形。
[0003]TM9基于非碼本的單用戶四流波束賦形傳輸模式下，基站配置8天線，終端配置4天線，基站通過上行SRS信號得到4*8的多天線信道估計，然后根據(jù)TDD模式上下行信道的互易性，通過上行信道估計H計算下行波束賦形權(quán)向量W(8*4向量)。基站得到四流波束賦形權(quán)向量W之后，分別對下行傳輸數(shù)據(jù)和UE專用導頻進行相同賦形因子的預編碼操作。通過非碼本波束賦形，下行鏈路充分利用了多天線信道空間相關(guān)信息，終端接收機既能可靠接收基站發(fā)送的多個數(shù)據(jù)流信息，又能最大程度地逼近下行多天線理論信道容量。
[0004]目前通常采用基于特征根的波束賦形(EBB)方法計算波束賦形權(quán)向量，該方法中，根據(jù)信道估計H及其共軛轉(zhuǎn)置矩陣Hh，按照Rxx=Hh X H，得到相關(guān)矩陣Rxx，然后計算相關(guān)矩陣Rxx的特征值及其對應特征向量。通常Rxx是8*8的相關(guān)矩陣，秩小于或等于4，只需要求解Rxx最大的四個特征值對應的特征向量(每個特征值對應8*1的特征向量，共四個特征向量)，即得到下行非碼本的波束賦形因子W(8*4矩陣)。
[0005]在實際應用中，通過8*8相關(guān)矩陣Rxx計算特征向量的復雜度較大，需要占用很大的計算單元，因此，基于上述波束賦形方法對下行數(shù)據(jù)進行處理，會增加功耗開銷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種波束賦形方法，該方法可以有效降低波束賦形的復雜度。
[0007]為了達到上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為:
[0008]一種波束賦形方法，包括:
[0009]a、基站按照Txx=HXHh,計算當前信道相關(guān)矩陣Txx，其中，H為當前信道的上行信道估計，Hh為所述H的共軛轉(zhuǎn)置矩陣；
[0010]b、所述基站對所述信道相關(guān)矩陣Txx，進行奇異值(SVD)分解，得到酉陣U ；
[0011]C、所述基站利用所述酉陣U，按照W=HhXU計算當前的波束賦形權(quán)向量W，利用所述W對下行數(shù)據(jù)進行波束賦形處理。
[0012]綜上所述，本發(fā)明提出的波束賦形方法，通過調(diào)整構(gòu)建相關(guān)矩陣的方式，來降低相關(guān)矩陣的復雜度，并根據(jù)相關(guān)矩陣的秩分布，采用奇異值(SVD)方法，獲得波束賦形權(quán)向量W，并根據(jù)TDD系統(tǒng)上下行信道互易特性，利用所述W對下行數(shù)據(jù)進行波束賦形處理，可以有效降低波束賦形的復雜度。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明實施例一的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0014]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步地詳細描述。
[0015]本發(fā)明的核心思想是:調(diào)整構(gòu)建相關(guān)矩陣的方式，以降低相關(guān)矩陣的復雜度，并根據(jù)相關(guān)矩陣的秩分布，采用奇異值(SVD)方法，獲得波束賦形權(quán)向量，從而可以達到降低波束賦形的復雜度、保證系統(tǒng)下行通信性能的目的。
[0016]圖1為本發(fā)明實施例一的流程示意圖，如圖1所示，該實施例主要包括:
[0017]步驟101、基站按照Txx=HXHh,計算當前信道相關(guān)矩陣Txx，其中，H為當前信道的上行信道估計，Hh為所述H的共軛轉(zhuǎn)置矩陣。
[0018]這里，考慮到基站配置的發(fā)送天線數(shù)量大于終端配置的接收天線的數(shù)量，本步驟中按照Txx=HXHh,來計算相關(guān)矩陣Τχχ，可以有效減少相關(guān)矩陣的規(guī)模，從而可以降低獲取相應的波束賦形權(quán)向量的算法復雜度，進而提高波束賦形處理的效率。例如，當基站配置8天線，終端配置4天線時，按照Txx=HXHh,所得到的相關(guān)矩陣Txx將為4*4矩陣，因此相比于傳統(tǒng)方法所得到8*4的相關(guān)矩陣Rxx，其算法復雜度將大大降低。
[0019]步驟102、所述基站對所述信道相關(guān)矩陣Txx，進行奇異值(SVD)分解，得到酉陣U。
[0020]較佳地，本步驟中為了保證SVD算法的性能，可以對常規(guī)的SVD分解進行優(yōu)化，分成兩步計算構(gòu)成酉陣U的特征向量，具體可以采用下述方法得到所述酉陣U:
[0021]步驟1021χ、計算所述信道相關(guān)矩陣Txx的最大和第二大特征值分別對應的特征向量vl和ν2。
[0022]本步驟的具體計算方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員所掌握，在此不再贅述。
[0023]步驟1022x、對所述Txx求逆,得到逆矩陣Txx_inv ;計算所述逆矩陣Txx_inv的第二大和最大特征值分別對應的特征向量v3和v4。
[0024]本步驟的具體計算方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員所掌握，在此不再贅述。
[0025]步驟1023、利用所述vl、v2、v3和v4，得到合成的信道相關(guān)矩陣特征向量集合V, V= [vl，v2, v3, v4]，將所述V作為所述酉陣U。
[0026]這里的波束賦形權(quán)向量共有4列，分別對應四流波束賦形。需要說明的是，根據(jù)矩陣理論，逆矩陣的最大特征值與原矩陣的最小特征值互為倒數(shù)，對應的特征向量相同，因此，v3和v4即為Txx的除vl和v2之外的剩余兩個特征向量?；诖?可以利用所述vl、v2、v3和v4,得到合成的信道相關(guān)矩陣特征向量集合V: V=[vl, v2, v3, v4]。
[0027]另外，上述方法中利用vl，v2與v3，v4合成一個V，只是一個具體用例，在實際應用中，為了提高計算精度，也可以先計算信道相關(guān)矩陣Txx的前三個最大特征值分別對應的特征向量vl, v2, v3,然后利用Txx的逆矩陣計算出v4,最后合成一個V=[vl, v2, v3, v4]。具體地，可用下述步驟1021y和1022y替代上述步驟1021x、1022x。
[0028]步驟1021y、計算所述信道相關(guān)矩陣Txx的最大、第二大和第三大特征值分別對應的特征向量vl、v2和v3。
[0029]步驟1022y、對所述Txx求逆,得到逆矩陣Txx_inv ;計算所述逆矩陣Txx_inv的最大特征值對應的特征向量v4。
[0030]步驟103、所述基站利用所述酉陣U，按照W=HhXU計算當前的波束賦形權(quán)向量W，利用所述W對下行數(shù)據(jù)進行波束賦形處理。
[0031]這里根據(jù)波束賦形特性，每個流對應一個波束賦形列向量，而且列向量的每一個天線都會進行能量歸一化處理，因此列向量的每一個天線賦形因子只需要保留相位特性，此處U和V可以等效互換。
[0032]本步驟中波束賦形處理的具體方法為本領(lǐng)域人員所掌握，在此不再贅述。
[0033]通過上述方案可以看出，本發(fā)明可以大幅度降低波束賦形的復雜度、降低實現(xiàn)成本。
[0034]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、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種波束賦形方法，其特征在于，包括: a、基站按照Τχχ=ΗΧΗη，計算當前信道相關(guān)矩陣Txx，其中，H為當前信道的上行信道估計，Hh為所述H的共軛轉(zhuǎn)置矩陣； b、所述基站對所述信道相關(guān)矩陣Txx，進行奇異值(SVD)分解，得到酉陣U； C、所述基站利用所述酉陣U，按照W=HhXU計算當前的波束賦形權(quán)向量W，利用所述W對下行數(shù)據(jù)進行波束賦形處理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟b包括: blx、計算所述信道相關(guān)矩陣Txx的最大和第二大特征值分別對應的特征向量Vl和v2 ； b2x、對所述Txx求逆,得到逆矩陣Txx_inv ;計算所述逆矩陣Txx_inv的第二大和最大特征值分別對應的特征向量v3和v4 ； b3x、利用所述vl、v2、v3和v4,按照V= [vl, v2, v3, v4]得到合成的信道相關(guān)矩陣特征向量集合V，將所述V作為所述酉陣U。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟b包括: bly、計算所述下行相關(guān)矩陣Txx的最大、第二大和第三大特征值分別對應的特征向量vl、v2 和 v3 ； b2y、對所述Txx求逆,得到逆矩陣Txx_inv ;計算所述逆矩陣Txx_inv的最大特征值對應的特征向量v4 ； b3y、利用所述vl、v2、v3和v4,按照V= [vl, v2, v3, v4]得到合成的信道相關(guān)矩陣特征向量集合V，將所述V作為所述酉陣U。
【專利摘要】本申請公開了一種波束賦形方法，包括：按照Txx=H×HH,計算當前信道相關(guān)矩陣Txx,其中，H為當前信道的上行信道估計，HH為所述H的共軛轉(zhuǎn)置矩陣；對所述信道相關(guān)矩陣Txx，進行奇異值（SVD）分解，得到酉陣U；利用所述酉陣U，按照W=HH×U計算當前的波束賦形權(quán)向量W，并根據(jù)TDD系統(tǒng)上下行信道互易特性，利用所述W對下行數(shù)據(jù)進行波束賦形處理。采用本發(fā)明可以有效降低波束賦形的復雜度。
【IPC分類】H04B7/06, H04B7/08
【公開號】CN104980206
【申請?zhí)枴緾N201410144213
【發(fā)明人】黃德球, 張瑞, 呂伯軒, 王緒振, 馮紹鵬, 雷旭
【申請人】普天信息技術(shù)有限公司
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2014年4月11日