一種雙流波束賦形方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種雙流波束賦形方法和裝置，以解決目前的波束賦形方法中波束指向性差、賦形效果差的問題。其中，方法包括：接收終端發(fā)送的探測參考信號SRS，其中所述SRS在發(fā)送時被所述終端將所占用的寬帶劃分為多個子帶；根據(jù)所述SRS，分別確定所述寬帶對應(yīng)的寬帶賦形向量，以及每個子帶對應(yīng)的子帶賦形向量；根據(jù)所述寬帶對應(yīng)的寬帶賦形向量或所述每個子帶對應(yīng)的子帶賦形向量，分別確定每個子帶對應(yīng)的兩個極化方向的賦形向量；針對每個子帶，采用該子帶對應(yīng)的兩個極化方向的賦形向量進行雙流波束賦形。本發(fā)明的雙流波束賦形方法的波束指向性較強、賦形效果較好。
【專利說明】一種雙流波束賦形方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種雙流波束賦形方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]波束賦形是一種應(yīng)用于小間距天線陣列的多天線傳輸技術(shù)，主要原理是利用陣列信號的強相關(guān)性及波的干涉原理產(chǎn)生強方向性的輻射方向圖，使輻射方向圖的主瓣自適應(yīng)地指向用戶終端的來波方向，從而提高信噪比、系統(tǒng)容量及覆蓋范圍。雙流波束賦形技術(shù)應(yīng)用于信號散射體比較充分的條件下，是智能天線波束賦形技術(shù)和MIMO (Multiple-1nputMultiple-Out-put,多輸入多輸出)空間復(fù)用技術(shù)的結(jié)合。在TD_LTE(Time Division-LongTerm Evolution,分時長期演進)系統(tǒng)中，可以利用TDD (Time Division Duplexing,時分雙工)上下行信道的對稱性，同時傳輸兩組賦形數(shù)據(jù)流來實現(xiàn)空間復(fù)用，即實現(xiàn)雙流波束賦形。
[0003]目前的波束賦形方法主要采用的是EBB(Eigenvalue Based Beamforming,基于特征值的波束賦形)方法和GOB (Grid Of Beam，波束掃描)方法。
[0004]EBB方法是一種自適應(yīng)更新波束的方法，能夠很好地匹配信道變化。其過程為:基站利用終端天線發(fā)送的SRS (Sounding Reference Signal,探測參考信號),對多個PRB(physical resource block,物理資源塊)對應(yīng)的信道協(xié)方差矩陣進行平均,然后進行特征值分解獲得兩個數(shù)據(jù)流的賦形向量。
[0005]而目前的TD-LTE系統(tǒng)中商用終端不支持SRS輪流發(fā)送，因此基站無法獲取2*1信道的信號(I為基站天線個數(shù))，利用EBB方法進行特征值分解計算賦形向量時，只能利用1*1的信道的信號，從而導(dǎo)致第二個賦形向量對應(yīng)的信號功率小，波束指向性差，使得雙流波束賦形效果差。
[0006]針對EBB方法存在的上述問題，同時考慮到目前基站采用的智能天線為雙極化天線，可以利用極化分集獲得雙流波束賦形效果，據(jù)此提出GOB方法。其過程為:首先估計出終端的DOA (Direction Of Arrival,波達方向)角度,然后根據(jù)DOA角度從預(yù)先配置好的陣列矢量中獲取一組1*1 (I為基站天線個數(shù))的GOB賦形向量，最后分別獲取兩個極化方向的賦形向量用于兩個數(shù)據(jù)流。
[0007]GOB方法相比于EBB方法在性能上有比較大的改善。但是，GOB方法是將整個空間分為L個區(qū)域，并為每個區(qū)域設(shè)置一個初始角度，每個區(qū)域的波束形狀是固定的，因此，GOB方法適用于有直射徑的L0S(Line-of-sight,視距)信道,而對于NL0S(Non-Line_of-Sight,非視距)信道，GOB方法得到的波束并不能很好地匹配該信道的特點，從而導(dǎo)致對于NLOS信道的賦形效果較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供一種雙流波束賦形方法和裝置，以解決目前的波束賦形方法中波束指向性差、賦形效果差的問題。[0009]為了解決上述問題，本發(fā)明公開了一種雙流波束賦形方法，其特征在于，包括:
[0010]接收終端發(fā)送的探測參考信號SRS，其中，所述SRS在發(fā)送時被所述終端將所占用的寬帶劃分為多個子帶；
[0011]根據(jù)所述SRS，分別確定所述寬帶對應(yīng)的寬帶賦形向量，以及每個子帶對應(yīng)的子帶賦形向量；
[0012]根據(jù)所述寬帶對應(yīng)的寬帶賦形向量或所述每個子帶對應(yīng)的子帶賦形向量，分別確定每個子帶對應(yīng)的兩個極化方向的賦形向量；
[0013]針對每個子帶，采用該子帶對應(yīng)的兩個極化方向的賦形向量進行雙流波束賦形。
[0014]優(yōu)選地，所述根據(jù)所述SRS，分別確定所述寬帶對應(yīng)的寬帶賦形向量，以及每個子帶對應(yīng)的子帶賦形向量的步驟包括:
[0015]根據(jù)所述SRS確定所述寬帶的信道協(xié)方差矩陣^和第η個子帶的信道協(xié)方差矩陣RJ其中，n=l,2,..., Ng, Ng表示所述子帶的總個數(shù)；
[0016]根據(jù)所述寬帶的信道協(xié)方差矩陣確定寬帶對應(yīng)的初始寬帶賦形向量W1，以及根據(jù)第η個子帶的信道協(xié)方差矩陣確定第η個子帶對應(yīng)的初始子帶賦形向量Wnl ；
[0017]對所述寬帶對應(yīng)的初始寬帶賦形向量進行取相位操作，確定所述寬帶對應(yīng)的寬帶賦形向量W，以及對所述第η個子帶對應(yīng)的初始子帶賦形向量進行取相位操作，確定所述第η個子帶對應(yīng)的子帶賦形向量wn。
[0018]優(yōu)選地，所述終端發(fā)送所述SRS時占用K個子載波，每個子帶包括Ns。個子載波，其
中 NSC〈K ；
[0019]所述根據(jù)所述SRS確定所述寬帶的信道協(xié)方差矩陣f和第η個子帶的信道協(xié)方差矩陣I的步驟包括:
[0020]利用所述SRS進行頻域信道估計，得到每個子載波的信道估計矩陣；其中，第k個子載波的信道估計矩陣為Hk:
【權(quán)利要求】
1.一種雙流波束賦形方法，其特征在于，包括: 接收終端發(fā)送的探測參考信號SRS，其中，所述SRS在發(fā)送時被所述終端將所占用的寬帶劃分為多個子帶； 根據(jù)所述SRS，分別確定所述寬帶對應(yīng)的寬帶賦形向量，以及每個子帶對應(yīng)的子帶賦形向量; 根據(jù)所述寬帶對應(yīng)的寬帶賦形向量或所述每個子帶對應(yīng)的子帶賦形向量，分別確定每個子帶對應(yīng)的兩個極化方向的賦形向量； 針對每個子帶，采用該子帶對應(yīng)的兩個極化方向的賦形向量進行雙流波束賦形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述SRS，分別確定所述寬帶對應(yīng)的寬帶賦形向量，以及每個子帶對應(yīng)的子帶賦形向量的步驟包括: 根據(jù)所述SRS確定所述寬帶的信道協(xié)方差矩陣^和第η個子帶的信道協(xié)方差矩陣/U其中，n=l,2,..., Ng, Ng表示所述子帶的總個數(shù)； 根據(jù)所述寬帶的信道協(xié)方差矩陣確定寬帶對應(yīng)的初始寬帶賦形向量W1，以及根據(jù)第η個子帶的信道協(xié)方差矩陣確定第η個子帶對應(yīng)的初始子帶賦形向量Wnl ； 對所述寬帶對應(yīng)的初始寬帶賦形向量進行取相位操作，確定所述寬帶對應(yīng)的寬帶賦形向量W，以及對所述第η個子帶對應(yīng)的初始子帶賦形向量進行取相位操作，確定所述第η個子帶對應(yīng)的子帶賦形向量wn。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述終端發(fā)送所述SRS時占用K個子載波，每個子帶包括Ns。個子載波，其中NscXK ； 所述根據(jù)所述SRS確定所述寬帶的信道協(xié)方差矩陣和第η個子帶的信道協(xié)方差矩Wrm的步驟包括: 利用所述SRS進行頻域信道估計，得到每個子載波的信道估計矩陣；其中，第k個子載波的信道估計矩陣為Hk: Hk=[M h1...m 計算每個子載波的信道協(xié)方差矩陣；其中，第k個子載波的信道協(xié)方差矩陣為Rk:
R 一 11I f
_ I I.I I.根據(jù)第η個子帶包括的子載波的信道協(xié)方差矩陣計算第η個子帶的信道協(xié)方差矩陣
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述寬帶的信道協(xié)方差矩陣確定寬帶對應(yīng)的初始寬帶賦形向量W1的步驟包括: 設(shè)定迭代次數(shù)M和初始迭代值X1=At,其中，A為I行I列的矩陣，A中的所有元素均為1，At表示A的轉(zhuǎn)置矩陣，I表示基站的天線個數(shù)；設(shè)置m的初始值為I ; 計算寬帶對應(yīng)的中間參數(shù)/1+1: ym+l = R*xm； 查找所述寬帶對應(yīng)的中間參數(shù)ym+1中的每個元素實部和虛部的最高有效位，將所述寬帶對應(yīng)的中間參數(shù)ym+1中的每個元素從最高有效位向下截取15bit得到xm+1 ； 判斷m是否滿足m≥M ; 若否，則令m=m+l，并返回所述計算寬帶對應(yīng)的中間參數(shù)ym+1的步驟； 若是，則將所述xm+1確定為寬帶對應(yīng)的初始寬帶賦形向量Wp
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述對所述寬帶對應(yīng)的初始寬帶賦形向量進行取相位操作，確定所述寬帶對應(yīng)的寬帶賦形向量的步驟包括: 按照如下公式計算所述寬帶對應(yīng)的寬帶賦形向量w: 其中，I |xm+1l I表示xm+1中每個元素的絕對值。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)第η個子帶的信道協(xié)方差矩陣確定第η個子帶對應(yīng)的初始子帶賦形向量wnl的步驟包括: 設(shè)定迭代次數(shù)M和初始迭代值X1=At,其中，A為I行I列的矩陣，A中的所有元素均為1，At表示A的轉(zhuǎn)置矩陣，I表示基站的天線個數(shù)；設(shè)置m的初始值為I ; 計算第η個子帶對應(yīng)的中間參數(shù)j；=1: = WW， 查找所述第η個子帶對應(yīng)的中間參數(shù)中的每個元素實部和虛部的最高有效位，將所述第η個子帶對應(yīng)的中間參數(shù)中的每個元素從最高有效位向下截取15bit得到
十 I,Xn ， 判斷m是否滿足m≥M ;







若否，則令m=m+l,并返回所述計算第η個子帶對應(yīng)的中間參數(shù)的步驟；




^ η 若是，則將所述Χ:+1確定為第η個子帶對應(yīng)的初始子帶賦形向量wnl。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述對所述第η個子帶對應(yīng)的初始子帶賦形向量進行取相位操作，確定所述第η個子帶對應(yīng)的子帶賦形向量wn的步驟包括: 按照如下公式計算所述第η個子帶對應(yīng)的子帶賦形向量Wn:、
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述寬帶對應(yīng)的寬帶賦形向量或所述每個子帶對應(yīng)的子帶賦形向量，分別確定每個子帶對應(yīng)的兩個極化方向的賦形向量的步驟包括: 檢測終端發(fā)送所述SRS時占用的信道的變化情況； 若所述信道的變化情況為緩慢狀態(tài)，則針對所述每個子帶均采用所述寬帶賦形向量確定該子帶對應(yīng)的兩個極化方向的賦形向量； 若所述信道的變化情況為快速狀態(tài)，則針對所述每個子帶分別采用該子帶對應(yīng)的子帶賦形向量確定該子帶對應(yīng)的兩個極化方向的賦形向量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述檢測終端發(fā)送所述SRS時占用的信道的變化情況的步驟包括: 獲取所述各個子帶對應(yīng)的信道質(zhì)量指示CQI數(shù)據(jù)； 計算其中數(shù)值最大的CQI數(shù)據(jù)和數(shù)值最小的CQI數(shù)據(jù)的差值； 將所述差值與預(yù)設(shè)的初始閾值進行比較； 若所述差值小于或等于所述初始閾值，則確定所述信道的變化情況為緩慢狀態(tài)； 若所述差值大于所述初始閾值，則確定所述信道的變化情況為快速狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述針對所述每個子帶均采用所述寬帶賦形向量確定該子帶對應(yīng)的兩個極化方向的賦形向量的步驟包括: 將所述寬帶賦形向量的I個元素中后1/2個元素置零，得到的賦形向量作為每個子帶對應(yīng)的其中一個極化方向的賦形向量；其中，I表示基站的天線個數(shù)； 將所述寬帶賦形向量的I個元素中前1/2個元素置零，得到的賦形向量作為每個子帶對應(yīng)的另一個極化方向的賦形向量。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述針對所述每個子帶分別采用該子帶對應(yīng)的子帶賦形向量確定該子帶對應(yīng)的兩個極化方向的賦形向量的步驟包括: 針對第η個子帶，將該第η個子帶對應(yīng)的子帶賦形向量的I個元素中后1/2個元素置零，得到的賦形向量作為該第η個子帶對應(yīng)的其中一個極化方向的賦形向量；其中，I表示基站的天線個數(shù)，n=l,2,..., Ng, Ng表示所述子帶的總個數(shù)； 針對第η個子帶，將該第η個子帶對應(yīng)的子帶賦形向量的I個元素中前1/2個元素置零，得到的賦形向量作為該第η個子帶對應(yīng)的另一個極化方向的賦形向量。
12.—種雙流波束賦形裝置，其特征在于，包括: 信號接收模塊，用于接收終端發(fā)送的探測參考信號SRS，其中，所述SRS在發(fā)送時被所述終端將所占用的寬帶劃分為多個子帶； 第一確定模塊，用于根據(jù)所述SRS，分別確定所述寬帶對應(yīng)的寬帶賦形向量，以及每個子帶對應(yīng)的子帶賦形向量； 第二確定模塊，用于根據(jù)所述寬帶對應(yīng)的寬帶賦形向量或所述每個子帶對應(yīng)的子帶賦形向量，分別確定每個子帶對應(yīng)的兩個極化方向的賦形向量； 雙流賦形模塊，用于針對每個子帶，采用該子帶對應(yīng)的兩個極化方向的賦形向量進行雙流波束賦形。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述第一確定模塊包括: 矩陣確定子模塊，用于根據(jù)所述SRS確定所述寬帶的信道協(xié)方差矩陣F和第η個子帶的信道協(xié)方差矩陣瓦;；其中，n=1，2，...，Ng，Ng表示所述子帶的總個數(shù)；初始確定子模塊，用于根據(jù)所述寬帶的信道協(xié)方差矩陣確定寬帶對應(yīng)的初始寬帶賦形向量wl，以及根據(jù)第η個子帶的信道協(xié)方差矩陣確定第η個子帶對應(yīng)的初始子帶賦形向量Wnl ; 向量確定子模塊，用于對所述寬帶對應(yīng)的初始寬帶賦形向量進行取相位操作，確定所述寬帶對應(yīng)的寬帶賦形向量W，以及對所述第η個子帶對應(yīng)的初始子帶賦形向量進行取相位操作，確定所述第η個子帶對應(yīng)的子帶賦形向量wn。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述終端發(fā)送所述SRS時占用K個子載波，每個子帶包括Ns。個子載波，其中NscXK ； 所述矩陣確定子模塊，具體用于: 利用所述SRS進行頻域信道估計，得到每個子載波的信道估計矩陣；其中，第k個子載波的信道估計矩陣為Hk: Hk=[h1k h2k ...h1k] 計算每個子載波的信道協(xié)方差矩陣；其中，第k個子載波的信道協(xié)方差矩陣為Rk:Rk=HHkHk根據(jù)第n個子帶包括的子載波的信道協(xié)方差矩陣計算第η個子帶的信道協(xié)方差矩陣
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述初始確定子模塊，具體用于: 設(shè)定迭代次數(shù)M和初始迭代值X1=At,其中，A為I行I列的矩陣，A中的所有元素均為1，At表示A的轉(zhuǎn)置矩陣，I表示基站的天線個數(shù)；設(shè)置m的初始值為I ; 計算寬帶對應(yīng)的中間參數(shù)ym+1: ym+1=R*xm; 查找所述寬帶對應(yīng)的中間參數(shù)ym+1中的每個元素實部和虛部的最高有效位，將所述寬帶對應(yīng)的中間參數(shù)ym+1中的每個元素從最高有效位向下截取15bit得到xm+1 ； 判斷m是否滿足m≥M ; 若否，則令m=m+l，并返回所述計算寬帶對應(yīng)的中間參數(shù)ym+1的步驟； 若是，則將所述xm+1確定為寬帶對應(yīng)的初始寬帶賦形向量Wp
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述向量確定子模塊，具體用于: 按照如下公式計算所述寬帶對應(yīng)的寬帶賦形向量w:
w=xm+1/ I I xm+11 其中，I |xm+1l I表示Xm+1中每個元素的絕對值。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述初始確定子模塊，具體用于: 設(shè)定迭代次數(shù)M和初始迭代值X1=At,其中，A為I行I列的矩陣，A中的所有元素均為1，At表示A的轉(zhuǎn)置矩陣，I表示基站的天線個數(shù)；設(shè)置m的初始值為I ; 計算第η個子帶對應(yīng)的中間參數(shù)
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述向量確定子模塊，具體用于: 按照如下公式計算所述第η個子帶對應(yīng)的子帶賦形向量Wn: ?r _ ^---4-1 H /[μ.,, 其中，|<+1||表示;r:+1中每個元素的絕對值。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述根據(jù)第二確定模塊包括: 信道檢測子模塊，用于檢測終端發(fā)送所述SRS時占用的信道的變化情況； 寬帶確定子模塊，用于在所述信道檢測子模塊的檢測結(jié)果為所述信道的變化情況為緩慢狀態(tài)時，針對所述每個子帶均采用所述寬帶賦形向量確定該子帶對應(yīng)的兩個極化方向的賦形向量； 子帶確定子模塊，用于在所述信道檢測子模塊的檢測結(jié)果為所述信道的變化情況為快速狀態(tài)時，針對所述每個子帶分別采用該子帶對應(yīng)的子帶賦形向量確定該子帶對應(yīng)的兩個極化方向的賦形向量。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，所述信道檢測子模塊，具體用于: 獲取所述各個子帶對應(yīng)的信道質(zhì)量指示CQI數(shù)據(jù)； 計算其中數(shù)值最大的CQI數(shù)據(jù)和數(shù)值最小的CQI數(shù)據(jù)的差值； 將所述差值與預(yù)設(shè)的初始閾值進行比較； 若所述差值小于或等于所述初始閾值，則確定所述信道的變化情況為緩慢狀態(tài)； 若所述差值大于所述初始閾值，則確定所述信道的變化情況為快速狀態(tài)。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，所述寬帶確定子模塊，具體用于: 將所述寬帶賦形向量的I個元素中后1/2個元素置零，得到的賦形向量作為每個子帶對應(yīng)的其中一個極化方向的賦形向量；其中，I表示基站的天線個數(shù)； 將所述寬帶賦形向量的I個元素中前1/2個元素置零，得到的賦形向量作為每個子帶對應(yīng)的另一個極化方向的賦形向量。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，所述子帶確定子模塊，具體用于:針對第n個子帶，將該第n個子帶對應(yīng)的子帶賦形向量的I個元素中后1/2個元素置零，得到的賦形向量作為該第n個子帶對應(yīng)的其中一個極化方向的賦形向量；其中，I表示基站的天線個數(shù)，n=l, 2,..., Ng, Ng表示所述子帶的總個數(shù)； 針對第n個子帶，將該第n個子帶對應(yīng)的子帶賦形向量的I個元素中前1/2個元素置零，得到的賦形向量作為該第n個子帶對應(yīng)的另一個極化方向的賦形向量。
【文檔編號】H04B7/10GK103905105SQ201410056708
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年2月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月19日
【發(fā)明者】王希, 張曉娟 申請人:大唐移動通信設(shè)備有限公司