專(zhuān)利名稱(chēng)：一種適用于頻分復(fù)用系統(tǒng)的單用戶(hù)波束成形方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多輸入多輸出(MultipleInput and Multiple Output, ΜΙΜΟ)無(wú)線(xiàn) 移動(dòng)通信系統(tǒng)的智能天線(xiàn)波束賦形技術(shù)，具體涉及一種適用于FDD(FreqUenCy Division Duplex，頻分復(fù)用)系統(tǒng)的單用戶(hù)波束成形(beamforming)方法和裝置。
背景技術(shù)：
波束成形的方法主要是通過(guò)控制波束方向來(lái)進(jìn)行工作的，通過(guò)用戶(hù)所在方位來(lái)區(qū) 分用戶(hù)，從而可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶(hù)復(fù)用相同的時(shí)間、頻率資源。小天線(xiàn)間距(0.5λ)和空曠的 郊區(qū)場(chǎng)景比較適合于應(yīng)用波束成形技術(shù)。波束成形技術(shù)利用天線(xiàn)陣列結(jié)構(gòu)可以獲得特征方向的波束，因此可以獲得明顯的 波束能量增益，這可以完善小區(qū)覆蓋和系統(tǒng)容量，減小系統(tǒng)干擾和增加系統(tǒng)容量，提高鏈路 可靠性，提高峰值速率，還可以有效的改善邊沿用戶(hù)的性能。MBTO系統(tǒng)由于其有效提高信道容量而成為L(zhǎng)TE (Long Term Evolution，長(zhǎng)期演進(jìn)) 的研究中一項(xiàng)倍受人們關(guān)注的技術(shù)。在多用戶(hù)MIMO模式中，可以通過(guò)設(shè)計(jì)合適的發(fā)射天線(xiàn)和接收天線(xiàn)的權(quán)值矢量來(lái) 設(shè)計(jì)賦形波束的方向，控制波束圖的具體形狀，區(qū)分多用戶(hù)的信號(hào)，去除用戶(hù)間干擾?，F(xiàn)有的單用戶(hù)波束成形技術(shù)中，只能利用一個(gè)波束同時(shí)發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)流，用戶(hù)和 系統(tǒng)吞吐量較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種適用于FDD系統(tǒng)的單用戶(hù)波束成形方法和 裝置，提高用戶(hù)和系統(tǒng)吞吐量。為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種適用于頻分復(fù)用系統(tǒng)的單用戶(hù)波束成形方 法，包括根據(jù)上行信號(hào)獲取第一發(fā)射權(quán)值和第二發(fā)射權(quán)值；在待發(fā)射的第一數(shù)據(jù)流中添加層1的專(zhuān)用導(dǎo)頻后使用第一發(fā)射權(quán)值進(jìn)行加權(quán)，在 待發(fā)射的第二數(shù)據(jù)流中添加層2的專(zhuān)用導(dǎo)頻后使用第二發(fā)射權(quán)值進(jìn)行加權(quán)；將加權(quán)后的第一數(shù)據(jù)流映射到天線(xiàn)，將加權(quán)后的第二數(shù)據(jù)流映射到天線(xiàn)，在天線(xiàn) 端口進(jìn)行疊加后發(fā)送。
進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點(diǎn)，所述第一發(fā)射權(quán)值和第二發(fā)射權(quán)值正交。進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點(diǎn)，通過(guò)如下方法得到所述第一發(fā)射權(quán)值和 第二發(fā)射權(quán)值根據(jù)上行sounding參考信號(hào)得到上行信號(hào)功率最大的兩個(gè)方向角DOAl和D0A2 ； 根據(jù)DOAl和D0A2得到第一發(fā)射權(quán)值和第二發(fā)射權(quán)值。進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點(diǎn)，根據(jù)DOAl和D0A2得到第一發(fā)射權(quán)值和第 二發(fā)射權(quán)值具體包括
根據(jù)DOAl和D0A2得到發(fā)射權(quán)值發(fā)射權(quán)值Wl和發(fā)射權(quán)值W2 ；對(duì)發(fā)射權(quán)值Wl和發(fā)射權(quán)值W2進(jìn)行歸一化處理，或者進(jìn)行歸一化處理和正交化處
理，得到第一發(fā)射權(quán)值和第二發(fā)射權(quán)值。進(jìn)一步地，上述方法還可具有以下特點(diǎn)，接收端收到數(shù)據(jù)流后，根據(jù)專(zhuān)用導(dǎo)頻進(jìn)行信號(hào)解調(diào)，反饋秩指示信息、每個(gè)數(shù)據(jù)流的信道質(zhì)量指示信息，不反饋預(yù)編碼矩陣指示信 肩、ο本發(fā)明還提出一種適用于頻分復(fù)用系統(tǒng)的單用戶(hù)波束成形裝置，包括發(fā)射權(quán)值獲取單元，用于根據(jù)上行信號(hào)獲取第一發(fā)射權(quán)值和第二發(fā)射權(quán)值；數(shù)據(jù)處理單元，用于在待發(fā)射的第一數(shù)據(jù)流中添加層1的專(zhuān)用導(dǎo)頻后使用第一發(fā) 射權(quán)值進(jìn)行加權(quán)，在待發(fā)射的第二數(shù)據(jù)流中添加層2的專(zhuān)用導(dǎo)頻后使用第二發(fā)射權(quán)值進(jìn)行 加權(quán)；映射單元，用于將加權(quán)后的第一數(shù)據(jù)流映射到天線(xiàn)，將加權(quán)后的第二數(shù)據(jù)流映射 到天線(xiàn)；發(fā)射單元，用于將加權(quán)后的第一數(shù)據(jù)流和加權(quán)后的第二數(shù)據(jù)流在天線(xiàn)端口進(jìn)行疊 加后發(fā)送。進(jìn)一步地，上述裝置還可具有以下特點(diǎn)，所述發(fā)射權(quán)值獲取單元得到的第一發(fā)射 權(quán)值和第二發(fā)射權(quán)值正交。進(jìn)一步地，上述裝置還可具有以下特點(diǎn)，所述發(fā)射權(quán)值獲取單元進(jìn)一步包括方向角獲取模塊，用于根據(jù)上行sounding參考信號(hào)得到上行信號(hào)功率最大的兩 個(gè)方向角DOAl禾P D0A2 ；發(fā)射權(quán)值獲取模塊，根據(jù)DOAl和D0A2得到第一發(fā)射權(quán)值和第二發(fā)射權(quán)值。進(jìn)一步地，上述裝置還可具有以下特點(diǎn)，所述發(fā)射權(quán)值獲取模塊進(jìn)一步包括第一處理模塊，用于根據(jù)DOAl和D0A2得到發(fā)射權(quán)值Wl和發(fā)射權(quán)值W2 ；第二處理模塊，用于對(duì)發(fā)射權(quán)值Wl和發(fā)射權(quán)值W2進(jìn)行歸一化處理，或者進(jìn)行歸一 化處理和正交化處理，得到第一發(fā)射權(quán)值和第二發(fā)射權(quán)值。進(jìn)一步地，上述裝置還可具有以下特點(diǎn)，所述單用戶(hù)波束成形裝置位于演進(jìn)的基 站上。目前所使用的單用戶(hù)波束成形技術(shù)是為一個(gè)用戶(hù)發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)流，本發(fā)明方案可 以為一個(gè)用戶(hù)同時(shí)發(fā)送兩個(gè)數(shù)據(jù)流，增加了用戶(hù)和系統(tǒng)的吞吐量。


圖1是本發(fā)明FDD系統(tǒng)的單用戶(hù)波束成形方法原理示意圖；圖2是本發(fā)明FDD系統(tǒng)的單用戶(hù)波束成形方法流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述。對(duì)于LTE-A系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，可以將現(xiàn)有的單流波束成形技術(shù)擴(kuò)展至多流波束成形技 術(shù)，仍然使用于單用戶(hù)，從而提高用戶(hù)的吞吐量。圖1所示為本發(fā)明單用戶(hù)波束成形方法原理示意圖。其中，數(shù)據(jù)流1和數(shù)據(jù)流2經(jīng)信道編碼與調(diào)制、調(diào)度和加載專(zhuān)用參考信號(hào)(Dedicate ReferenceSignal, DRS)后，進(jìn)行 波束成形，然后通過(guò)天線(xiàn)發(fā)射出去。圖2所示為本發(fā)明提出的適用于FDD系統(tǒng)的單用戶(hù)波束成形方法，包括步驟201，eNB (演進(jìn)的基站)根據(jù)上行sounding RS (SRS, sounding參考信號(hào))導(dǎo) 頻估計(jì)用戶(hù)的DOA(Direction of Arrival，方向角或波達(dá)角)，這里需要估計(jì)得到來(lái)自用戶(hù) 的上行信號(hào)功率最大的方向角，并將這兩個(gè)角度記為DOAl和D0A2。
用戶(hù)所處的空間信道是復(fù)雜的空間物理環(huán)境，散射體會(huì)使得接收信號(hào)由多個(gè)子徑 的信號(hào)組成，需要估計(jì)出信號(hào)功率最大的兩個(gè)子徑方向。 步驟202，根據(jù)DOAl和D0A2分別得到兩組發(fā)射權(quán)值Wl和W2，Wl權(quán)值矢量對(duì)應(yīng)的 波束方向?yàn)镈OAl，W2權(quán)值矢量對(duì)應(yīng)的波束方向?yàn)镈0A2。步驟203，對(duì)Wl和W2進(jìn)行正交化處理，再進(jìn)行歸一化，得到相互正交且已歸一化的 發(fā)射權(quán)值W1，和W2，。進(jìn)行正交化處理的優(yōu)勢(shì)在于W1’和W2’相互正交，減少了兩個(gè)數(shù)據(jù)流間的干擾。也可以不進(jìn)行正交化處理，在對(duì)Wl和W2進(jìn)行歸一化處理后就作為后續(xù)發(fā)射權(quán)值使用。步驟204，eNB在待發(fā)射的數(shù)據(jù)流1中添加Iayerl (層1)的專(zhuān)用導(dǎo)頻，數(shù)據(jù)流2中 添加layer2(層2)的專(zhuān)用導(dǎo)頻，這兩個(gè)數(shù)據(jù)流將發(fā)送給一個(gè)用戶(hù)。本發(fā)明中，需要使用雙層專(zhuān)用導(dǎo)頻(dual-layer DRS)。步驟205，數(shù)據(jù)流1使用發(fā)射權(quán)值W1’加權(quán)后映射至天線(xiàn)，數(shù)據(jù)流2使用發(fā)射權(quán)值 W2，加權(quán)后映射至天線(xiàn)，在天線(xiàn)端口 二者進(jìn)行疊加后發(fā)送。數(shù)據(jù)流1與Wl ’相乘映射至天線(xiàn)，數(shù)據(jù)流2與W2’相乘映射至天線(xiàn)，在天線(xiàn)端口兩 組信號(hào)進(jìn)行疊加。通過(guò)天線(xiàn)進(jìn)行發(fā)送疊加后的信號(hào)，完成下行波束賦形過(guò)程。步驟206，接收端(UE側(cè))收到數(shù)據(jù)流后，根據(jù)專(zhuān)用導(dǎo)頻進(jìn)行信號(hào)解調(diào)。終端利用接收的層1的專(zhuān)用導(dǎo)頻作為參考來(lái)解調(diào)數(shù)據(jù)流1，而利用接收的層2的專(zhuān) 用導(dǎo)頻作為參考來(lái)解調(diào)數(shù)據(jù)流2。在本發(fā)明另一實(shí)施例中，也可以使用其他方法得到發(fā)射權(quán)值W1’和W2’，不限于使 用SRS導(dǎo)頻得到，也不限于使用DOA參數(shù)進(jìn)行估計(jì)得到，可以使用其他估計(jì)方法得到發(fā)射權(quán) 值，例如使用特征值分解法等，W1’和W2’可以是正交的，也可以不是正交的。使用本發(fā)明的單用戶(hù)波束成形方法時(shí)，反饋信息的發(fā)送可作改進(jìn)，反饋RI (秩指 示)信息，每個(gè)數(shù)據(jù)流的CQI (信道質(zhì)量指示)信息，不反饋PMI (預(yù)編碼矩陣指示)信息， 具體對(duì)反饋信令的方法和格式改變?nèi)缦略贔DD模式下，本發(fā)明中不需要PMI反饋，在定義新的DCI模式時(shí)可以將節(jié)約的反 饋空間可以用于其它信令的傳輸，也可以取消PMI反饋空間?，F(xiàn)有技術(shù)中僅反饋一個(gè)數(shù)據(jù)流的CQI，而本發(fā)明中需要對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)流分別反饋， 用戶(hù)之間的干擾受到配對(duì)情況和所使用的預(yù)編碼矢量的影響很大，本發(fā)明在FDD情況下的 CQI估計(jì)方法，可以采用基于所有的公共導(dǎo)頻的CQI進(jìn)行估計(jì)，UE進(jìn)行反饋的方法。eNB可 以根據(jù)數(shù)據(jù)流間的干擾情況對(duì)于UE所上報(bào)的CQI進(jìn)行調(diào)整并修改。Rank (秩)估計(jì)方法現(xiàn)有技術(shù)中由于只有1個(gè)數(shù)據(jù)流(層)，Rank為1，而本發(fā)明 中Rank可以為1或2，所以需要反饋，F(xiàn)DD情況下，由于CQI的估計(jì)使用了公共導(dǎo)頻來(lái)獲取信道信息，所以UE需要進(jìn)行RI估計(jì)，并向eNB進(jìn)行反饋。本發(fā)明適用于LTE+FDD系統(tǒng)。本發(fā)明還提出一種適用于頻分復(fù)用系統(tǒng)的單用戶(hù)波束成形裝置，該裝置位于演進(jìn) 的基站上，包括發(fā)射權(quán)值獲取單元，用于根據(jù)上行信號(hào)獲取第一發(fā)射權(quán)值和第二發(fā)射權(quán)值；其中， 第一發(fā)射權(quán)值和第二發(fā)射權(quán)值正交；數(shù)據(jù)處理單元，用于在待發(fā)射的第一數(shù)據(jù)流中添加層1的專(zhuān)用導(dǎo)頻后使用第一發(fā) 射權(quán)值進(jìn)行加權(quán)，在待發(fā)射的第二數(shù)據(jù)流中添加層2的專(zhuān)用導(dǎo)頻后使用第二發(fā)射權(quán)值進(jìn)行 加權(quán)； 映射單元，用于將加權(quán)后的第一數(shù)據(jù)流映射到天線(xiàn)，將加權(quán)后的第二數(shù)據(jù)流映射 到天線(xiàn)；發(fā)射單元，用于將加權(quán)后的第一數(shù)據(jù)流和加權(quán)后的第二數(shù)據(jù)流在天線(xiàn)端口進(jìn)行疊 加后發(fā)送。所述發(fā)射權(quán)值獲取單元進(jìn)一步包括方向角獲取模塊，用于根據(jù)上行sounding參考信號(hào)得到上行信號(hào)功率最大的兩 個(gè)方向角DOAl禾P D0A2 ；發(fā)射權(quán)值獲取模塊，根據(jù)DOAl和D0A2得到第一發(fā)射權(quán)值和第二發(fā)射權(quán)值。所述發(fā)射權(quán)值獲取模塊進(jìn)一步包括第一處理模塊，用于根據(jù)DOAl和D0A2得到發(fā)射權(quán)值Wl和發(fā)射權(quán)值W2 ；第二處理模塊，用于對(duì)發(fā)射權(quán)值Wl和發(fā)射權(quán)值W2進(jìn)行歸一化處理，或者進(jìn)行歸一 化處理和正交化處理，得到第一發(fā)射權(quán)值和第二發(fā)射權(quán)值。本發(fā)明所述方法，實(shí)現(xiàn)了同時(shí)發(fā)送兩個(gè)數(shù)據(jù)流給一個(gè)用戶(hù)，增加了用戶(hù)和系統(tǒng)的
吞吐量。
權(quán)利要求
一種適用于頻分復(fù)用系統(tǒng)的單用戶(hù)波束成形方法，其特征在于，包括根據(jù)上行信號(hào)獲取第一發(fā)射權(quán)值和第二發(fā)射權(quán)值；在待發(fā)射的第一數(shù)據(jù)流中添加層1的專(zhuān)用導(dǎo)頻后使用第一發(fā)射權(quán)值進(jìn)行加權(quán)，在待發(fā)射的第二數(shù)據(jù)流中添加層2的專(zhuān)用導(dǎo)頻后使用第二發(fā)射權(quán)值進(jìn)行加權(quán)；將加權(quán)后的第一數(shù)據(jù)流映射到天線(xiàn)，將加權(quán)后的第二數(shù)據(jù)流映射到天線(xiàn)，在天線(xiàn)端口進(jìn)行疊加后發(fā)送。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一發(fā)射權(quán)值和第二發(fā)射權(quán)值正交。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過(guò)如下方法得到所述第一發(fā)射權(quán)值和第 二發(fā)射權(quán)值根據(jù)上行sounding參考信號(hào)得到上行信號(hào)功率最大的兩個(gè)方向角DOAl和D0A2 ；根據(jù) DOAl和D0A2得到第一發(fā)射權(quán)值和第二發(fā)射權(quán)值。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，根據(jù)DOAl和D0A2得到第一發(fā)射權(quán)值和第二 發(fā)射權(quán)值具體包括根據(jù)DOAl和D0A2得到發(fā)射權(quán)值發(fā)射權(quán)值Wl和發(fā)射權(quán)值W2 ；對(duì)發(fā)射權(quán)值Wl和發(fā)射權(quán)值W2進(jìn)行歸一化處理，或者進(jìn)行歸一化處理和正交化處理，得 到第一發(fā)射權(quán)值和第二發(fā)射權(quán)值。
5.如權(quán)利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，接收端收到數(shù)據(jù)流后，根據(jù)專(zhuān)用導(dǎo) 頻進(jìn)行信號(hào)解調(diào)，反饋秩指示信息、每個(gè)數(shù)據(jù)流的信道質(zhì)量指示信息，不反饋預(yù)編碼矩陣指 /J^fn 息。
6.一種適用于頻分復(fù)用系統(tǒng)的單用戶(hù)波束成形裝置，其特征在于，包括 發(fā)射權(quán)值獲取單元，用于根據(jù)上行信號(hào)獲取第一發(fā)射權(quán)值和第二發(fā)射權(quán)值；數(shù)據(jù)處理單元，用于在待發(fā)射的第一數(shù)據(jù)流中添加層1的專(zhuān)用導(dǎo)頻后使用第一發(fā)射 權(quán)值進(jìn)行加權(quán)，在待發(fā)射的第二數(shù)據(jù)流中添加層2的專(zhuān)用導(dǎo)頻后使用第二發(fā)射權(quán)值進(jìn)行加 權(quán)；映射單元，用于將加權(quán)后的第一數(shù)據(jù)流映射到天線(xiàn)，將加權(quán)后的第二數(shù)據(jù)流映射到天線(xiàn).一入 ，發(fā)射單元，用于將加權(quán)后的第一數(shù)據(jù)流和加權(quán)后的第二數(shù)據(jù)流在天線(xiàn)端口進(jìn)行疊加后 發(fā)送。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述發(fā)射權(quán)值獲取單元得到的第一發(fā)射權(quán) 值和第二發(fā)射權(quán)值正交。
8.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述發(fā)射權(quán)值獲取單元進(jìn)一步包括方向角獲取模塊，用于根據(jù)上行sounding參考信號(hào)得到上行信號(hào)功率最大的兩個(gè)方 向角 DOAl 禾口 D0A2 ；發(fā)射權(quán)值獲取模塊，根據(jù)DOAl和D0A2得到第一發(fā)射權(quán)值和第二發(fā)射權(quán)值。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述發(fā)射權(quán)值獲取模塊進(jìn)一步包括 第一處理模塊，用于根據(jù)DOAl和D0A2得到發(fā)射權(quán)值Wl和發(fā)射權(quán)值W2 ；第二處理模塊，用于對(duì)發(fā)射權(quán)值Wl和發(fā)射權(quán)值W2進(jìn)行歸一化處理，或者進(jìn)行歸一化處 理和正交化處理，得到第一發(fā)射權(quán)值和第二發(fā)射權(quán)值。
10.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述單用戶(hù)波束成形裝置位于演進(jìn)的基站上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種適用于頻分復(fù)用系統(tǒng)的單用戶(hù)波束成形方法，包括根據(jù)上行信號(hào)獲取第一發(fā)射權(quán)值和第二發(fā)射權(quán)值；在待發(fā)射的第一數(shù)據(jù)流中添加層1的專(zhuān)用導(dǎo)頻后使用第一發(fā)射權(quán)值進(jìn)行加權(quán)，在待發(fā)射的第二數(shù)據(jù)流中添加層2的專(zhuān)用導(dǎo)頻后使用第二發(fā)射權(quán)值進(jìn)行加權(quán)；將加權(quán)后的第一數(shù)據(jù)流映射到天線(xiàn)，將加權(quán)后的第二數(shù)據(jù)流映射到天線(xiàn)，在天線(xiàn)端口進(jìn)行疊加后發(fā)送。本發(fā)明還提供了一種適用于頻分復(fù)用系統(tǒng)的單用戶(hù)波束成形裝置。本發(fā)明方案可以為一個(gè)用戶(hù)同時(shí)發(fā)送兩個(gè)數(shù)據(jù)流，增加了用戶(hù)和系統(tǒng)的吞吐量。
文檔編號(hào)H04B7/02GK101867398SQ20091013497
公開(kāi)日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2009年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月20日
發(fā)明者郭陽(yáng) 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司