专利名称：一种获得波束赋形增益的方法
技术领域：
本发明涉及移动通信系统中的波束赋形技术，特别是涉及一种获得波束赋形增益的方法。
背景技术：
目前，长期演进(LTE)系统中，基站(eNB)需要对用户设备(UE)上报的信道质量信息(CQI)进行调整。UE上报的CQI基于小区专有参考信号(Cell-Specific Reference Signal, CRS)计算得到，对双极化的天线阵而言，CRS发送一般采用2端口的发送分集 (SFBC)方式，即每一组极化天线采用固定的波束赋形增益映射到一个天线端口。现有系统中，按照公式SINRcqi Index = SINRces_sfbc · BF_Gain · Offset计算调整后的CQI值对应的信干噪比(SINR)值SINRcqi Index，其中，SINRcks_sfbc为UE测量CRS信号的信干噪比，BF_Gain为波束赋形增益，Offset为用于使接收端的误块率符合一定条件的调整参数。由于UE上报的 CQI与SINReKS_SFBe对应，因此，这里用SINReKS_SFBe代替UE所上报的CQI值，相应地，按照上述公式得到调整后的CQI值对应的信干噪比值SINRajl lndra^上述SINRras_SFBC中将包含一因子 factor，该因子是由虚拟信道的系数元素产生的，在设置合适的Offset值时也需要考虑通过Offset来抵消因子factor的影响。具体地，在实际应用中，基站将根据对factor的估计值结合UE上报的ACK/NACK，对Offset值不断地调整，使Offset能抵消掉该因子factor 的影响，使SINRajl lnte最终稳定在一个满足给定的误码率范围内。目前，TDD-LTE的单双流波束赋型传输方案中，发送天线端的波束赋形增益是根据空间相关矩阵获得的。具体过程为通过信道探测参考信号(Sounding Reference Signal, SRS)测量得到上行信道，根据TDD系统中上、下行信道的互易性，利用测量到的上行信道来代替下行信道。采用特征值分解算法，取下行信道矩阵的空间相关矩阵的最大特征值(针对单流波束赋型)或最大及次大特征值(针对双流波束赋型)对应的特征向量作为波束赋形权值。与所获得的波束赋形权值相对应的特征值即为波束赋形增益。特殊地，在基于波束赋型的多用户-多入多出(MU-MIMO)系统中，由于有用户配对，波束赋形权值不再是特征向量，波束赋形增益也不再是特征值，而是根据公式BF_Gaini = Il HiWi Il 2得到各用户的波束赋形增益BF_Gaini，其中，Hi为第i个用户的下行信道矩阵，Wi为第i个用户的波束赋形权值。由此可见，现有系统中波束赋形增益的计算是直接利用SRS测量得到的上行信道矩阵实现的，具体为上行信道矩阵的空间相关矩阵的特征值。而在产品实现中，为保证射中频的线性范围，会对天线口的数据进行一个缩放。由此得到的eNB端的SRS信道估计结果会受这个缩放因子的影响，而该缩放因子并不反映信道的变化，并且一般是难以准确估计。 如公式Η = 所示。其中，S为缩放因子，H为缩放后的信道矩阵，H为缩放前的信道矩阵。此时若用H做相关，空间相关矩阵分解出来的特征值作为波束赋型增益，与实际信道状况相差很大，这样，必然会使得利用该波束赋形增益进行CQI调整的结果有很大偏差，从而影响了 eNB对CQI调整地准确性。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种获得波束赋形增益的方法，所获得的波束赋形增益具有较高的准确性。为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为—种获得波束赋形增益的方法，该方法包括以下步骤a、进行系统中各子载波或子带上的上行信道估计，得到各子载波或子带上的上行信道矩阵；b、根据所述//丨得到各子载波或子带上的下行信道矩阵，利用所述/《,计算下行数据信道采用波束赋形发送时各子载波或子带上的接收端的信干噪比S/·〗,、;利用所述/^，计算各子载波或子带上的小区专有参考信号(CRQ传输的信道矩阵，利用所述 H·;,计算CRS采用发送分集时各子载波或子带上的接收端的信干噪比双iVi 〗ra(:；C、计算所述于所述WA^f7ic的相对值，以所述相对值作为各子载波或子带上的波束赋形增益。综上所述，本发明提出的获得波束赋形增益的方法，利用CRS采用发送分集方式时在接收端不产生功率增益这一特点，通过将下行数据信道采用波束赋形发送时的接收端的信干噪比与CRS采用发送分集时的接收端的信干噪比相比较的方式得到波束赋形增益， 从而可以有效消除射中频处理的影响，确保所得到的波束赋形增益的准确性。
图1为本发明实施例一的流程示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。本发明的核心思想是将波束赋型增益这种接收端总功率相对于发端总功率的功率增益，以相对的方式来体现。如此，通过相对的计算形式可有效消除射中频处理对信道的影响。图1为本发明实施例一的流程示意图。如图1所示，该实施例包括以下步骤步骤101、进行系统中各子载波或子带上的上行信道估计，得到各子载波或子带上的上行信道矩阵孖 本步骤用于计算系统中各子载波或子带上的上行信道矩阵，以便此后根据下下行信道的互易性得到相应的下行信道矩阵，进而可以根据下行信道矩阵分别得到下行数据信道采用波束赋形发送时各子载波或子带上的接收端的信干噪比，以及CRS采用发送分集时各子载波或子带上的接收端的信干噪比。本步骤的具体实现方法为本领域技术人员所掌握，在此不再赘述。步骤102、根据所述H,)得到各子载波或子带上的下行信道矩阵,利用所述/《， 计算下行数据信道采用波束赋形发送时各子载波或子带上的接收端的信干噪比见；利用所述//j，计算各子载波或子带上的小区专有参考信号(CRS)传输的信道矩阵/^皿，利用所述用，计算CRS采用发送分集时各子载波或子带上的接收端的信干噪比。本步骤，用于利用步骤101中得到的上行信道矩阵得到下行数据信道采用波束赋形发送时各子载波或子带上的接收端的信干噪比，以及CRS采用发送分集时各子载波或子带上的接收端的信干噪比，以便在步骤103中通过计算两者的相对值得到各子载波或子带上的波束赋形增益。这里，利用圮得到圮以及利用巧计算//;，均为本领域技术人员所掌握，在此不
再赘述。这里，根据实际应用中具体采用的波束赋形方式即单流或双流波束赋形，具体地计算的方法可以为1)当采用单流波束赋形时利用所述化，按照巧‘ =//>w,计算祀,其中，wBF为数据传输波束赋形的赋形系数；利用所述仔.、·，按照STAZ^f = —，计算所述,其中，σ 2为接收端
每根天线的噪声方差。2)当采用双流波束赋形时利用所述/^，计算(孖〗)"孖〗的两个特征值λ工和λ 2，以及λ工和λ 2分别对应的特征向量W1禾口 W2 ；按照//f= HsdW,，计算//厂；禾ij用yw拔照sma=，计算第一个流对应的接收端的信干噪 ti^ ， σ
ltSINR3 ；其中，σ 2为接收端每根天线的噪声方差；利用所述^^^-声^SINRg，计算第二个流对应的接收端的信干噪比。通过上述方法可以得到子载波或子带上的各流对应的接收端的信干噪比，在后续步骤103中，将分别针对各流对应的信干噪比，计算出各子载波或子带上的各流的波束赋形增益。本步骤中，可以根据= tT^fLksfJihs).,计算CRS采用发送分集时各
2σ
子载波或子带上的接收端的信干噪比“C;其中，O2为接收端每根天线的噪声方差。采用波束赋型的数据信道，一般采用两端口的CRS信号，在两天线接收的情况下， U h
Hais - 2 n-n-，h^为第j个端口与第i根接收天线之间的信道系数。
Al 办 22 —步骤103、计算所述对于所的相对值，以所述相对值作为各子载波或子带上的波束赋形增益。这里，由于在实际应用中CRS采用发送分集方式时在接收端不产生功率增益，因此，将下行数据信道采用波束赋形发送时的接收端的信干噪比与CRS采用发送分集时的接收端的信干噪比进行比较，取其相对值即可得到波束赋型增益。且由于射中频处理所影响后的信道对这两个信噪比的计算所产生的系数是相同的，因此取两个信噪比的相对值就可以减掉了这个系数的影响，确保了所获得的波束赋形增益的准确性。另外，采用相对值的方式得到波束赋形增益，还可以使得基站不需要象传统的方法一样对Offset值进行调整，以抵消因子factor的影响。因为，所含有的factor与CQI上报的所含有的factor相互抵消，不需要再估计该因子，或靠Offset调整来抵消该因子。这里需要说明的是，在实际应用中，当所述‘ /—；；·和所述WAT^rac以非dB的形式表示时，计算所述SINRsw,.对于所述SINRs腿.的相对值时，采用比值的方式实现， 而当所述贝M ;和所述WA^ii以dB的形式表示时，则采用差值的方式实现，即按照 BF — Gairf = SINR: - SINRIfbc ,计算所述 BF_Gains。在实际应用中，为了使所估计的CRS接收信噪比更加稳定，进一步地，可以先对步骤102中计算出的CRS采用发送分集时各子载波或子带上的接收端的信干噪比求平均值， 然后基于该平均值计算各子载波或子带上的波束赋形增益。具体如下
Λ-1按照I,SINR^c计算系统中所有子载波和子带上的接收端的信干噪
^kSFHC =-^‘
比平均值:^;其中，S为载波序号，S为系统中的所有子载波和子带的个数。
SrBC “这样，计算各子载波或子带上的波束赋形增益为BF — Gains = SINRsbf - SINRsfbc , 其中，所述见^？；和所述拟胃.以dB的形式表示。综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种获得波束赋形增益的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤a、进行系统中各子载波或子带上的上行信道估计，得到各子载波或子带上的上行信道矩阵圮；b、根据所述//,丨得到各子载波或子带上的下行信道矩阵//〗，利用所述//〗，计算下行数据信道采用波束赋形发送时各子载波或子带上的接收端的信干噪比WZi^ ；利用所述/， 计算各子载波或子带上的小区专有参考信号(CRS)传输的信道矩阵，禾Ij用所述〃；,计算CRS采用发送分集时各子载波或子带上的接收端的信干噪比；c、计算所述》对于所述57#《 ，的相对值，以所述相对值作为各子载波或子带上的波束赋形增益。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤c为当所述SINR^f和所述SINRl账以dB的形式表示时，按照 BF_ Gain =--SINRim, - SINR^ec，计算波束赋形增益 BF_Gains。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b中根据SINR; =^Mhipikd，计算所述.其中，σ 2为接收端每根天线的噪声方2σ"Oiivzts7^c，差。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤C为Λ'-Ι按照7^———i十縣■顿轩鍾禾吁針隨幌白勺匕〒dlJ\KSFHC =-----,均值腫狐；其中，S为载波序号，S为系统中的所有子载波和子带的个数；当所述SINRIf和所述SINRsfbc以dB的形式表示时，按照 BF Gains - SINRsbf -SINRsfbc ,计算所述 BF_Gains。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当采用单流波束赋形时，步骤b中计算所述OTVi^为利用所述扣,按照圮二计算圮,其中，Wbf为数据传输波束赋形的赋形系数； 利用所述^ μ照si·; = tI^KllO ,计算所述Mivi^，其中，σ 2为接收端每根天线的噪声方差；当采用双流波束赋形时，步骤b中计算所述为利用所述//丨，计算的两个特征值入工和λ2，以及入工和λ2分别对应的特征向量W1禾口 W2 ；按照= ，计算；利用 .、.,，按照见#7 丨-i^HfiL^K)，计算第一个流对应的接收端的信干噪比 He，σιSINR - ；利用所述 SINRSBF，按照
全文摘要
本发明提供了一种获得波束赋形增益的方法，该方法利用CRS采用发送分集方式时在接收端不产生功率增益这一特点，通过将下行数据信道采用波束赋形发送时的接收端的信干噪比与CRS采用发送分集时的接收端的信干噪比相比较的方式得到波束赋形增益，从而可以有效消除射中频处理的影响，确保所得到的波束赋形增益的准确性。
文档编号H04W52/30GK102547953SQ20101059385
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月9日 优先权日2010年12月9日
发明者张志伟, 张曦林, 李婧 申请人:普天信息技术研究院有限公司