基于位置的預(yù)編碼方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及了基于位置的預(yù)編碼方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 大規(guī)模天線（MassiveMIMO)系統(tǒng)是指發(fā)射端天線數(shù)在100或者更多的無線通信 系統(tǒng)。而大規(guī)模天線同時(shí)服務(wù)的用戶終端是有限的，用戶終端的數(shù)量并不取決于天線的數(shù) 目，而是取決于系統(tǒng)獲取無線信道的能力。
[0003] 業(yè)內(nèi)人±考慮一個(gè)由多個(gè)蜂窩小區(qū)組成的蜂窩網(wǎng)，其中每個(gè)蜂窩小區(qū)的中必是小 區(qū)基站度aseStation,BS)，小區(qū)中隨機(jī)分布K個(gè)用戶終端。由于頻分復(fù)用系統(tǒng)需要估計(jì) 上下行雙向信道，而下行信道估計(jì)需要大量的導(dǎo)頻開銷，而時(shí)分復(fù)用技術(shù)（Timedivision 化plex，T孤）利用信道的互異性只需進(jìn)行上行信道估計(jì)即可。但由于不同小區(qū)復(fù)用了同一 組導(dǎo)頻序列，傳統(tǒng)方法獲取的信道估計(jì)受到了相鄰小區(qū)的干擾。
[0004] 在大規(guī)模天線系統(tǒng)中，隨著基站發(fā)射天線數(shù)目的增加，系統(tǒng)中的噪聲影響將逐漸 減少，從而提升系統(tǒng)性能。由于不同小區(qū)需要復(fù)用相同的導(dǎo)頻序列，導(dǎo)致小區(qū)間的干擾嚴(yán) 重，并且不能隨著基站天線數(shù)的增加而減少，成為大規(guī)模天線多用戶系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種基于位置的預(yù)編碼方法及系統(tǒng)，通過用戶 終端的位置信息，對(duì)信道估計(jì)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化，W生成下行預(yù)編碼矩陣，降低了用戶終端接收 到的來自其他小區(qū)的干擾信號(hào)。
[0006] 第一方面，本發(fā)明提供了一種基于位置的預(yù)編碼方法，所述方法包括：
[0007] 基站根據(jù)用戶終端的位置信息，得到用戶終端到基站的信道到達(dá)角范圍；
[0008] 根據(jù)所述信道到達(dá)角范圍生成濾波器，并利用濾波器對(duì)信道估計(jì)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化；
[0009] 根據(jù)優(yōu)化后的信道估計(jì)結(jié)果生成預(yù)編碼矩陣；
[0010] 采用所述預(yù)編碼矩陣處理下行數(shù)據(jù)，并將處理后的數(shù)據(jù)傳輸至大規(guī)模天線進(jìn)行發(fā) 射。
[0011] 優(yōu)選地，所述根據(jù)用戶終端的位置信息，得到用戶終端到基站信道的到達(dá)角范圍， 包括：
[0012] 基站接收小區(qū)內(nèi)所有用戶終端的位置信息；
[0013] 計(jì)算用戶終端和基站的距離D ;
[0014] 根據(jù)用戶終端的位置信息或者先驗(yàn)信息獲取用戶終端的散射半徑R;
[0015] 計(jì)算每個(gè)用戶終端到基站信道的到達(dá)角范圍，計(jì)算公式如下：
[0017] 其中，e。表示用戶終端到基站的視線角度，0mi。和0m。、分別為該用戶信道的最 小與最大的到達(dá)角。
[0018] 優(yōu)選地，所述根據(jù)所述信道的到達(dá)角范圍生成濾波器，并利用濾波器對(duì)信道估計(jì) 結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化，包括：
[0019] 基站根據(jù)用戶終端上傳的正交導(dǎo)頻序列得到信道估計(jì)的初步結(jié)果；
[0020] 為每個(gè)用戶終端設(shè)計(jì)矩形窗濾波器，濾波器的闊值如下所示：
[0021] S血二m〇d(LiV - cos(0min )M / J'」，W) ' = mod([N -cos(^_)NL/AlN)
[002引其中，Smm和Sm。,分別表示所述濾波器闊值的最小值和最大值，N為離散傅里葉變 換的點(diǎn)數(shù)；L和A分別為基站天線間距離和接收信號(hào)的波長(zhǎng)；^^和^]分別為下取整和上取 整操作；mod表示取余運(yùn)算；
[0023]利用離散傅里葉變換將用戶信道變換到頻域上，并利用所述濾波器降低信道估計(jì) 的干擾，從而得到優(yōu)化后的信道估計(jì)結(jié)果：
[0024]巧=做ef(巧
[00巧]其中，H為優(yōu)化前的信道估計(jì)結(jié)果，H為優(yōu)化后的信道估計(jì)結(jié)果。
[0026] 優(yōu)選地，所述根據(jù)所述信道到達(dá)角范圍生成濾波器，其中，濾波器是一個(gè)在頻域上 的矩形窗，矩形窗的兩邊闊值是信道到達(dá)角的范圍。
[0027] 優(yōu)選地，所述根據(jù)優(yōu)化后的信道估計(jì)結(jié)果生成預(yù)編碼矩陣，包括：
[0028] 基于迫零準(zhǔn)則，根據(jù)優(yōu)化后的信道估計(jì)結(jié)果生成預(yù)編碼矩陣如下：
[0029]巧g =爲(wèi)H (島r貿(mào)*)-1
[0030] 其中，Wzp為預(yù)編碼矩陣，1為優(yōu)化后的信道估計(jì)結(jié)果，目2為所述濾波器參數(shù)，且 [00引]爲(wèi)=(Tr(lV H') V斟-"2
[003引其中，Tr(百T島')表示矩陣掃T巧*的跡，K為一個(gè)小區(qū)內(nèi)用戶終端的數(shù)量。
[0033] 優(yōu)選地，所述根據(jù)優(yōu)化后的信道估計(jì)結(jié)果生成預(yù)編碼矩陣，包括：
[0034] 基于匹配濾波準(zhǔn)則，根據(jù)優(yōu)化后的信道估計(jì)結(jié)果生成預(yù)編碼矩陣如下：
[003引 Wmf=/?|H
[0036] 其中，Wmp為預(yù)編碼矩陣，巧為優(yōu)化后的信道估計(jì)結(jié)果，目1為所述濾波器參數(shù)，且
[0037] 爲(wèi)=(Tr(lV円')//〇I:
[0038] 其中，K為一個(gè)小區(qū)內(nèi)用戶終端的數(shù)量。
[0039] 優(yōu)選地，所述采用所述預(yù)編碼矩陣處理下行數(shù)據(jù)，包括：
[0040] 利用如下公式采用所述預(yù)編碼矩陣對(duì)下行數(shù)據(jù)進(jìn)行處理：
[0041] X= Wd,
[0042] 其中，d表示基站要發(fā)送的原始數(shù)據(jù)，W表示預(yù)編碼矩陣，X表示經(jīng)過預(yù)編碼后得到 的應(yīng)用于天線發(fā)射的數(shù)據(jù)。
[0043] 第二方面，本發(fā)明提供了一種基于位置的預(yù)編碼系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：
[0044]角度獲取單元，用于根據(jù)用戶終端的位置信息，得到用戶終端到基站信道的到達(dá) 角范圍；
[0045] 優(yōu)化單元，用于根據(jù)所述信道的到達(dá)角范圍生成濾波器，并利用濾波器對(duì)信道估 計(jì)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化；
[0046] 矩陣生成單元，用于基于迫零準(zhǔn)則或匹配濾波準(zhǔn)則，根據(jù)優(yōu)化后的信道估計(jì)結(jié)果 生成預(yù)編碼矩陣；
[0047] 處理單元，用于采用所述預(yù)編碼矩陣處理下行數(shù)據(jù)，并將處理后的下行數(shù)據(jù)傳輸 至大規(guī)模天線進(jìn)行發(fā)射。
[0048] 優(yōu)選地，所述角度獲取單元，具體用于：
[0049] 接收小區(qū)內(nèi)所有用戶終端的位置信息；
[0050] 計(jì)算用戶終端和基站的距離D;
[0051] 根據(jù)用戶終端的位置信息或者先驗(yàn)信息獲取用戶終端的散射半徑R;
[0052] 計(jì)算每個(gè)用戶終端到基站信道的到達(dá)角范圍，計(jì)算公式如下：
[0054]其中，0。表示用戶終端到基站的視線角度，0mi。和0m。、分別為該用戶信道的最 小與最大的到達(dá)角。
[00巧]優(yōu)選地，所述優(yōu)化單元，具體用于：
[0056] 根據(jù)用戶終端上傳的正交導(dǎo)頻序列得到信道估計(jì)的初步結(jié)果；
[0057] 為每個(gè)用戶終端設(shè)計(jì)矩形窗濾波器，濾波器的闊值如下所示：
[0058]
[005引其中，Smm和Sm。,分別表示所述濾波器闊值的最小值和最大值，N為離散傅里葉變 換的點(diǎn)數(shù)；L和A分別為基站天線間距離和接收信號(hào)的波長(zhǎng)；[_?」和「?]分別為下取整和上取 整操作；mod表示取余運(yùn)算；
[0060]利用離散傅里葉變換將用戶信道變換到頻域上，并利用所述濾波器降低信道估計(jì) 的干擾，從而得到優(yōu)化后的信道估計(jì)結(jié)果：
[0061] 向二!Ihcr(H)
[0062] 其中，H為優(yōu)化前的信道估計(jì)結(jié)果，貞為優(yōu)化后的信道估計(jì)結(jié)果。
[0063] 由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供一種基于位置的預(yù)編碼方法及系統(tǒng)，通過用戶 終端的位置信息，計(jì)算用戶終端到基站的到達(dá)角范圍，從而設(shè)計(jì)濾波器來優(yōu)化信道估計(jì)結(jié) 果，W生產(chǎn)下行預(yù)編碼矩陣，有效地降低了用戶終端接收到的來自其他小區(qū)的干擾信號(hào)。
【附圖說明】
[0064]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可W 根據(jù)送些圖獲得其他的附圖。
[0065] 圖1是本發(fā)明一實(shí)施例提供的基于位置的預(yù)編碼方法的流程示意圖；
[0066] 圖2是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的計(jì)算用戶信道到達(dá)角范圍的流程示意圖；
[0067]圖3是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的信道估計(jì)結(jié)果優(yōu)化方法的流程示意圖；
[0068] 圖4是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的仿真所生成的小區(qū)用戶分布示意圖；
[0069]圖5是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的信道濾波優(yōu)化的；
[0070] 圖6是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的信道估計(jì)均方誤差的仿真結(jié)果；
[0071]圖7是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的在到達(dá)角均勻分布的情況下下行鏈路信道容量 的比較；
[0072]圖8是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的在到達(dá)角高斯分布的情況下下行鏈路信道容量 的仿真結(jié)果；
[0073] 圖9是本發(fā)明一實(shí)施例提供的基于位置的預(yù)編碼系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0074] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的