一种大规模多输入多输出通信系统的中继传输方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信技术领域，具体地说，涉及一种大规模多输入多输出通信系统的 中继传输方法。
【背景技术】
[0002] 大规模多输入多输出（Multi-input Multi-output，简称ΜΙΜΟ)通信系统中，发射 端设置有大量或大规模天线阵列，且各天线单元能够各自独立发送信号，同时接收端能够 通过一个或多个天线接收并恢复原信息。大规模多输入多输出通信系统以其特有的优点： 获得更高倍数的信道容量，更低的能量消耗，十分精准的空间区分度，相对廉价的硬件实现 等，获得了无线通信领域相当的关注。
[0003] -般的，大规模多输入多输出通信系统的基站端配置有大量数目的天线，比如64 根，或128根，所有天线都参与信号传输时，需要与基站天线数目相同的射频链路；同时在 大规模多输入多输出通信系统中，随着基站端天线数目的增加，不同用户信道之间的相关 性随着用户数的增加而增大，导致系统的实现复杂度和成本比普通的多输入多输出通信系 统要高的多。为了在降低成本和复杂度的同时获得更优的系统性能，往往需要通过选择基 站天线来实现，即选择合适的基站天线参与传输。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种大规模多输入多输出通信系统的中继传输方法，以解 决如何选择合适的天线参与传输的技术问题。
[0005] 本发明提供了一种大规模多输入多输出通信系统的中继传输方法，该方法包括：
[0006] 获取第一用户终端和第二用户终端到中继节点的信道状态信息；
[0007] 根据信道状态信息，获取最大信道增益幅度对应的中继天线；
[0008] 利用所获取到的中继天线，进行信号传输。
[0009] 其中，利用所获取到的中继天线，进行信号传输包括：
[0010] 基于预设置的传输模式，对第一用户终端和第二用户终端之间传输的信号进行对 应的变换处理；
[0011] 利用所获取到的中继天线，传输变换处理后的信号。
[0012] 其中，基于预设置的传输模式，对第一用户终端和第二用户终端之间传输的信号 进行对应的变换处理包括：
[0013] 基于预设置的传输模式，获取对应的中继信号变换矩阵；
[0014] 根据所获取到的中继信号变换矩阵，对第一用户终端和第二用户终端之间传输的 信号进行对应的变换处理。
[0015] 其中，获取第一用户终端和第二用户终端到中继节点的信道状态信息包括：
[0016] 根据最小二乘算法或最小均方误差估计算法，获取第一用户终端和第二用户终端 到中继节点的信道状态信息。
[0017] 其中，所述信道状态信息为瞬时信道状态信息或统计信道状态信息。
[0018] 其中，传输模式包括接收模式和转发模式。
[0019] 其中，接收模式为最大比合并模式或迫零模式，转发模式为最大比传输模式或迫 零模式。
[0020] 其中，中继节点的转发方式为放大转发方式。
[0021] 本发明带来了以下有益效果：提供了一种大规模多输入多输出通信系统的中继传 输方法，本发明中的中继节点在获得信道状态信息后，即可根据基于信道增益最大化原则， 获得对应的中继天线用以进行信号的接收和转发。该方法有利于降低大规模多输入多输出 通信系统进行中继天线选择时的计算复杂度，便于快速、有效地获取适合的中继天线。
[0022] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利 要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0023] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的 附图做简单的介绍：
[0024] 图1是本发明实施例中的大规模多输入多输出通信系统的中继传输方法的流程 图；
[0025] 图2是本发明实施例中的大规模多输入多输出通信系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026] 以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用 技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明 的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合， 所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
[0027] 本发明实施例提供了一种大规模多输入多输出通信系统的中继传输方法，如图1 所示，该方法包括：
[0028] 步骤S101、获取第一用户终端和第二用户终端到中继节点的信道状态信息。
[0029] 如图2所示，第一用户终端S1设置有共计K个天线，第二用户终端S 2也设置有共 计K个天线，K是任意大于1的整数。第一用户终端SdP第二用户终端S 2之间设置有一中 继节点，该中继节点上设置有共计M个天线，M同样为任意大于1的整数，在大规模多输入 多输出通信系统中，M的值远远大于K。
[0030] 要通过中继节点建立第一用户终端S1和第二用户终端S2之间的通信，中继节点 首先需要获取第一用户终端和第二用户终端到中继节点的信道状态信息（Channel State Information，简称CSI)。在无线通信领域，所谓的CSI，就是通信链路的信道属性。它描述 了信号在每条传输路径上的衰减因子，即信道增益矩阵G中每个元素的值，如信号散射、距 离衰减等信息。获取精确的CSI可以使通信系统适应当前的信道条件，在多天线系统中为 高可靠性高速率的通信提供了保障。
[0031] 在本发明实施例中，可以根据最小二乘算法，或者，也可以根据最小均方 误差估计算法，获取第一用户终端和第二用户终端到中继节点的信道状态信息 G = [0P02] e Cwx2ir。其中，信道矩阵A e Cam的第m行第k列元素表示从第一用户 终端S1的第k个天线到中继节点的第m个天线之间的信道状态信息的估计值；信道矩阵 G2 e Cwxi：的第m行第k列元素色,4表示从第二用户终端S2的第k个天线到中继节点的第 m个天线之间的信道状态信息的估计值。
[0032] 实际应用中，CSI 有瞬时 CSI (Instantaneous CSI)和统计 CSI (Statistical CSI) 两种。其中，瞬时CSI是指信道即时状态，它可以使发送端及时地调整发射信号，因此它可 以取得低误码率，在空间复用系统中，可以获得最优的接收信号。
[0033] 而统计CSI是指信道在一段时间内的统计特性，它包含了信道衰减的分布、平均 信道增益、视距（Line of Sight，简称L0S)分量和空间相关性。相对于瞬时CSI而言，统计 CSI能够使信号传送过程达到最优。
[0034] 实际上，CSI的获得受限于信道变化的快慢。在快衰落系统中，可能信道在传输一 个字符后就发生变化，此时用统计CSI描述信道状态比较合理。在慢衰落系统中，信道在获 得瞬时CSI后可传送一段时间的字符才发生变化，此时用瞬时CSI可提高通信效率。
[0035] 在本发明实施例中，中继节点的转发方式优选为放大转发（Amplify and Forward，简称AF)方式，中继节点仅仅将接收到的源端信息放大后再转发给目的端，无需 解码解调，易于实现且实现成本较低。
[0036] 步骤S102、根据信道状态信息，获取最大信道增益幅度对应的中继天线。
[0037] 中继节点在获取到信道状态信息之后，即可根据该信道状态信息确定为第一用户 终端SdP第二用户终端S 2传输信号所使用的中继天线。
[0038] 具体的，在本发明实施例中，以瞬时信道状态信息为例，中继节点在获取到第一用 户终端S 1和第二用户终端S2到中继节点的瞬时信道状态信息么^和色#之后，基于信道 增益最大化原则，计算出使该大规模多输入多输出通信系统的信道增益达到最大的中继天 线。其中，中继天线的选择方法如下式所示：
【主权项】
1. 一种大规模多输入多输出通信系统的中继传输方法，其特征在于，包括： 获取第一用户终端和第二用户终端到中继节点的信道状态信息； 根据信道状态信息，获取最大信道增益幅度对应的中继天线； 利用所获取到的中继天线，进行信号传输。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用所获取到的中继天线，进行信号传输 包括： 基于预设置的传输模式，对第一用户终端和第二用户终端之间传输的信号进行对应的 变换处理； 利用所获取到的中继天线，传输变换处理后的信号。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于预设置的传输模式，对第一用户终端 和第二用户终端之间传输的信号进行对应的变换处理包括： 基于预设置的传输模式，获取对应的中继信号变换矩阵； 根据所获取到的中继信号变换矩阵，对第一用户终端和第二用户终端之间传输的信号 进行对应的变换处理。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取第一用户终端和第二用户终端到中 继节点的信道状态信息包括： 根据最小二乘算法或最小均方误差估计算法，获取第一用户终端和第二用户终端到中 继节点的信道状态信息。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于， 所述信道状态信息为瞬时信道状态信息或统计信道状态信息。
6. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于， 传输模式包括接收模式和转发模式。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于， 接收模式为最大比合并模式或迫零模式，转发模式为最大比传输模式或迫零模式。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于， 中继节点的转发方式为放大转发方式。
【专利摘要】本发明公开了一种大规模多输入多输出通信系统的中继传输方法，属于通信技术领域，解决了如何选择合适的天线参与传输的技术问题。该大规模多输入多输出通信系统的中继传输方法包括：获取第一用户终端和第二用户终端到中继节点的信道状态信息；根据信道状态信息，获取最大信道增益幅度对应的中继天线；利用所获取到的中继天线，进行信号传输。本发明适用于大规模多输入多输出通信系统。
【IPC分类】H04B7-15, H04B7-06
【公开号】CN104779987
【申请号】CN201510182246
【发明人】张建华, 刘萌萌, 张平, 徐超, 张康乐, 饶一朔
【申请人】北京邮电大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月17日