專利名稱：Td-lte系統(tǒng)中時(shí)頻域聯(lián)合處理的波束形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于TD-LTE (長(zhǎng)期演進(jìn)計(jì)劃協(xié)議的時(shí)分雙工模式)系統(tǒng)中基站端 配置多天線，用戶端配置單天線的下行波束形成方法。主要用于由于噪聲和干擾等因素存 在使得連續(xù)導(dǎo)頻估計(jì)的信道不夠準(zhǔn)確，同時(shí)上下行反饋以及數(shù)據(jù)處理造成的時(shí)延，或用戶 端移動(dòng)速度過(guò)快，導(dǎo)致的信道估計(jì)不能實(shí)時(shí)反映下行信道，從而不適于計(jì)算波束形成的權(quán) 矢量的情況下，通過(guò)信道的時(shí)頻域聯(lián)合處理來(lái)提高波束形成的精確程度，從而改善系統(tǒng)的 性能。
背景技術(shù)：
波束形成方法主要用于無(wú)線通信中信息的預(yù)處理，它的復(fù)雜度低、性能好、易于實(shí) 現(xiàn)。波束形成包括發(fā)射波束形成和接收波束形成。發(fā)射波束形成是指在發(fā)射端已知信道狀 態(tài)信息的情況下，基于一定的優(yōu)化準(zhǔn)則構(gòu)造波束形成權(quán)矢量，對(duì)用戶的發(fā)射信號(hào)進(jìn)行加權(quán)， 加權(quán)后的信號(hào)從每個(gè)天線上發(fā)送，經(jīng)過(guò)空間的傳播，使得在期望方向上聚集波束而在干擾 方向上形成零陷，從而構(gòu)成對(duì)期望信號(hào)的增強(qiáng)以及干擾信號(hào)的抑制。這樣做既能夠使發(fā)送 出去的功率被有效利用，又能夠盡量減小對(duì)其余小區(qū)的干擾。接收波束形成指在接收端對(duì) 期望的用戶或方向，由于基站已知其信道信息，我們可以設(shè)計(jì)權(quán)系數(shù)使其信號(hào)無(wú)失真的通 過(guò)，而對(duì)于其他信號(hào)分量則進(jìn)行抑制。在目前的一些波束形成方法中，如Zer0-f0rCing(迫零，ZF)波束形成方法、 Minimum Variance Distortionless Response (最小方差無(wú)失真，MVDR)波束形成方法、 Minimum Mean Square Error (最小均方誤差，MMSE)、以及 Eigen Beamforming (特征波束 形成，EBF)方法等等，都需要利用原始信道信息來(lái)實(shí)現(xiàn)波束形成。TD-LTE系統(tǒng)中用當(dāng)前時(shí)刻上行傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)估計(jì)得到的信道去進(jìn)行下一時(shí)刻 下行的波束形成是基于反饋是零延時(shí)的假設(shè)，當(dāng)信道的變化很慢的時(shí)候，這種做法是可行 的，但是實(shí)際中接收端要進(jìn)行信道估計(jì)等各種信號(hào)處理，同時(shí)信道信息從接收端反饋到發(fā) 送端存在延時(shí)，此時(shí)用當(dāng)前時(shí)刻估計(jì)的信道信息來(lái)決定下一次發(fā)送的波束形成加權(quán)矩陣就 會(huì)因?yàn)樾诺赖淖兓a(chǎn)生誤差。所以我們認(rèn)為用當(dāng)前時(shí)刻上行傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)估計(jì)得到的 信道去進(jìn)行下一時(shí)刻下行的波束形成不是非常合理的，由于移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)或者其他原因會(huì) 導(dǎo)致信道的變化，這種情況下，用這樣的信道信息進(jìn)行下行波束形成就會(huì)造成一定程度的 誤差，導(dǎo)致用戶接收端的誤碼率提高，通信質(zhì)量難以很好地保證。LTE協(xié)議為多天線系統(tǒng)提供了專門用于信道估計(jì)的導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)，我們可以在有導(dǎo)頻 輔助的信道估計(jì)過(guò)程中完成對(duì)空間特征的估計(jì)。TD-LTE中PUSCH(Physical Uplink Shared Channel) ^ DMRS(Demodulation Reference Signal) K^t UE(User Equipment) #^ 據(jù)所在的頻帶上發(fā)送，因此導(dǎo)頻序列的長(zhǎng)度受到限制，例如在極端情況下，當(dāng)UE只在一個(gè) RB(Resource Block)上發(fā)送PUSCH時(shí)，如果DMRS采用塊狀導(dǎo)頻圖樣，則導(dǎo)頻序列長(zhǎng)度是12， 否則如果采用梳妝或其他導(dǎo)頻圖樣，則導(dǎo)頻序列長(zhǎng)度將不足12，由于導(dǎo)頻序列的長(zhǎng)度決定 了可用導(dǎo)頻的數(shù)目，一定長(zhǎng)度導(dǎo)頻序列的數(shù)目不能太少，因此上行采用塊狀導(dǎo)頻圖樣(導(dǎo)頻插入方案)。 在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)這樣的一種導(dǎo)頻插入方案使得雖然每個(gè)子 載波上的信道都被估計(jì)出來(lái)了，但是我們認(rèn)為這樣的一種導(dǎo)頻插入方式并不好。由于噪聲 和干擾的存在，這種導(dǎo)頻插入方式使得我們失去了信道在頻域是慢變的特性。在某些情況 下，子載波之間的關(guān)聯(lián)性變?nèi)趿?，這樣的估計(jì)信道做波束形成會(huì)影響系統(tǒng)的性能。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)TD-LTE系統(tǒng)中，由于上下行傳輸存在時(shí)間差異，使得上下行傳輸時(shí)的信道信 息并不完全相同，此時(shí)用當(dāng)前時(shí)刻估計(jì)的信道信息來(lái)決定下一次發(fā)送的波束形成加權(quán)矩陣 就會(huì)導(dǎo)致信道的變化而產(chǎn)生誤差這一缺陷，本發(fā)明提供了一種時(shí)間上進(jìn)行預(yù)測(cè)方案；此外， 上行采用塊狀導(dǎo)頻插入方式每個(gè)子載波上的信道都可以直接估計(jì)出來(lái)，雖然這樣估計(jì)出來(lái) 的信道信息在每個(gè)子載波上都是很準(zhǔn)確的，但是由于噪聲和干擾的存在，原本有關(guān)聯(lián)的子 載波間的慢變性變?nèi)趿?，使得相鄰的子載波間的信道信息變得相對(duì)獨(dú)立，連續(xù)的塊狀導(dǎo)頻 估計(jì)出來(lái)的信道缺失了的正是空間信道慢變的特性，所以本發(fā)明提出在時(shí)間上進(jìn)行預(yù)測(cè) 后，對(duì)這樣一個(gè)估計(jì)信道進(jìn)行頻域的平滑處理，從而提高系統(tǒng)的性能。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的一種TD-LTE系統(tǒng)中時(shí)頻域聯(lián)合處理的波束形成方法，其特征在于，包括下述步 驟(1)首先利用上行導(dǎo)頻插入方案得到準(zhǔn)確的估計(jì)信道的信息，這個(gè)估計(jì)信道的信 息就是頻域信道的信息；(2)對(duì)頻域信道信息進(jìn)行時(shí)間上的預(yù)測(cè)，用于補(bǔ)償由于系統(tǒng)處理時(shí)延或移動(dòng)臺(tái)移 動(dòng)導(dǎo)致的信道的變化，具體采用線性預(yù)測(cè)，對(duì)于第k個(gè)子載波，按照下式預(yù)測(cè)下一子幀的信 道信息
權(quán)利要求
1.一種TD-LTE系統(tǒng)中時(shí)頻域聯(lián)合處理的波束形成方法，其特征在于，包括下述步驟(1)首先利用上行導(dǎo)頻插入方案得到準(zhǔn)確的估計(jì)信道的信息，這個(gè)估計(jì)信道的信息就 是頻域信道的信息；(2)對(duì)頻域信道信息進(jìn)行時(shí)間上的預(yù)測(cè)，用于補(bǔ)償由于系統(tǒng)處理時(shí)延或移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)導(dǎo) 致的信道的變化，具體采用線性預(yù)測(cè)，對(duì)于第k個(gè)子載波，按照下式預(yù)測(cè)下一子幀的信道信 息
2.如權(quán)利要求1所述的TD-LTE系統(tǒng)中時(shí)頻域聯(lián)合處理的波束形成方法，其特征在于， 所述的用平滑處理后的信道信息進(jìn)行下行波束形成加權(quán)矩陣計(jì)算包括迫零波束形成算法 ZF、最小均方誤差波束形成算法MMSE、最小方差無(wú)失真算法MVDR之一。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種TD-LTE系統(tǒng)中時(shí)頻域聯(lián)合處理的波束形成方法，包括下述步驟首先利用上行導(dǎo)頻插入方案得到準(zhǔn)確的估計(jì)信道的信息，對(duì)估計(jì)頻域信道信息進(jìn)行時(shí)間上的預(yù)測(cè)，用于補(bǔ)償由于系統(tǒng)處理時(shí)延或移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)導(dǎo)致的信道的變化，具體采用線性預(yù)測(cè)，然后對(duì)預(yù)測(cè)得到的信道信息進(jìn)行頻域平滑處理，用以避免相鄰子載波的估計(jì)信道在幅度和相位上的跳變，減小噪聲和干擾對(duì)波束形成的影響；最后對(duì)平滑處理后的信道信息進(jìn)行下行波束形成加權(quán)矩陣的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性能的改善。
文檔編號(hào)H04B7/06GK102142876SQ201110051758
公開日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月4日
發(fā)明者劉峰, 孫蕊娟, 殷勤業(yè), 王文杰, 鄧科 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)