一种实现波束成型的方法及基站的制作方法_2

文档序号:8546006阅读:来源:国知局
号,使用已有的信道估计算法获得所述协作簇内除 所述服务小区之外的小区的信道矩阵;
[0035] 根据获取的所述协作簇内除所述服务小区之外的小区的信道矩阵,所述基站测量 所述协作簇内除所述服务小区之外的小区的信道矩阵对应的非理想参数,得到所述协作簇 内除所述服务小区之外的小区的信道矩阵对应的非理想参数。
[0036] 进一步地,所述根据建立的下行波束优化模型,获取最优波束成型矩阵优化目标 包括:
[0037] 根据下行波束优化模型,得到所述下行波束优化模型的拉格朗日函数;
[0038] 以表示通信质量的指标和接收系数为优化变量,对所述下行波束优化模型的拉格 朗日函数进行求偏导数运算,得到所述下行波束优化模型的拉格朗日函数的最优化条件 KTT;
[0039] 根据得到的最优化条件KTT和发射功率最大作为约束条件建立联立方程组,求解 方程组获取所述最优波束成型矩阵优化目标。
[0040] 进一步地,所述表示通信质量的指标包括平均均方误差AMSE。
[0041] 本发明还公开了一种基站,包括:
[0042] 第一建立模块,用于根据综合信道误差模型和下行链路模型建立下行波束优化模 型;
[0043] 运算模块,用于根据建立的下行波束优化模型,获取最优波束成型矩阵优化目 标;
[0044] 获得模块,用于分别获取基站所在服务小区和基站所在协作簇内除服务小区之外 的各小区的信道矩阵及各信道矩阵分别对应的非理想参数;
[0045]处理模块,用于根据获得的各信道矩阵及其各自对应的非理想参数,和所述最优 波束成型矩阵优化目标,获取所述基站的波束成型矩阵,所述基站根据获得的波束成型矩 阵发送下行数据。
[0046] 进一步地,所述基站还包括:第二建立模块,用于在所述建立下行波束优化模型之 前,所述基站利用时分复用TDD系统的信道互易性建立所述综合信道误差模型。
[0047] 进一步地,所述第二建立模块,具体用于:
[0048] 根据所述基站的信道状态信息CSI的实际值和估计值,获得估计误差模型;根据 所述基站的信道状态信息CSI在估计时刻的估计值和传输时刻的实际值,获得延时误差模 型;将所述延时误差模型代入所述估计误差模型,得到所述综合信道误差模型。
[0049] 进一步地,所述第一建立模块具体用于:
[0050] 将所述综合信道误差模型聚合成矩阵形式,得到矩阵形式的综合信道误差模型; 根据得到的矩阵形式的综合信道误差模型和所述下行链路模型,获取服务小区的表示通信 质量的指标;对所有服务小区的表示通信质量的指标做求和运算,以最小化表示通信质量 的指标之和为目标,以及以各个基站的发射功率小于预定功率作为限制条件,得到下行波 束优化模型。
[0051] 进一步地,所述第二建立模块还用于:
[0052] 根据得到的矩阵形式的综合信道误差模型和下行链路模型,通过限制各个服务小 区的接收系数相同,得到服务小区的表示通信质量的指标。
[0053] 进一步地,所述获得模块包括第一获得模块和第二获得模块,其中
[0054] 第一获得模块,用于接收所述服务小区内的所有终端设备UE发送的第一训练序 列信号,根据接收到的第一训练序列信号获取所述服务小区的信道矩阵及其对应的非理想 参数;
[0055] 第二获得模块,用于接收所述协作簇内除所述服务小区之外的小区内的所有终端 设备UE发送的第二训练序列信号,根据接收到的第二训练序列信号获取所述协作簇内除 所述服务小区之外的小区的信道矩阵及其对应的非理想参数。
[0056] 进一步地,所述第一获得模块具体用于:
[0057] 根据接收到的第一训练序列信号,使用已有的信道估计算法获得所述服务小区的 信道矩阵;
[0058] 根据获取的所述服务小区的信道矩阵,所述基站测量所述服务小区的信道矩阵对 应的非理想参数,得到所述服务小区的信道矩阵对应的非理想参数。
[0059] 进一步地,所述第二获得模块具体用于:
[0060] 根据接收到的第二训练序列信号,使用已有的信道估计算法获得所述协作簇内除 所述服务小区之外的小区的信道矩阵;
[0061] 根据获取的所述协作簇内除所述服务小区之外的小区的信道矩阵,所述基站测量 所述协作簇内除所述服务小区之外的小区的信道矩阵对应的非理想参数,得到所述协作簇 内除所述服务小区之外的小区的信道矩阵对应的非理想参数。
[0062] 进一步地,运算模块具体用于:
[0063] 根据下行波束优化模型,得到所述下行波束优化模型的拉格朗日函数;
[0064] 以表示通信质量的指标和接收系数为优化变量,对所述下行波束优化模型的拉格 朗日函数进行求偏导数运算,得到所述下行波束优化模型的拉格朗日函数的最优化条件KTT;
[0065] 根据得到的最优化条件KTT和发射功率最大作为约束条件建立联立方程组,求解 方程组获取所述最优波束成型矩阵优化目标。
[0066] 进一步地,所述表示通信质量的指标包括平均均方误差AMSE。
[0067] 本申请技术方案包括:根据综合信道误差模型和下行链路模型建立下行波束优化 模型;根据建立的下行波束优化模型,获取最优波束成型矩阵优化目标;分别获取基站所 在服务小区和基站所在协作簇内除服务小区之外的各小区的信道矩阵及各信道矩阵分别 对应的非理想参数;根据获得的各信道矩阵及其各自对应的非理想参数,和所述最优波束 成型矩阵优化目标,获取所述基站的波束成型矩阵,所述基站根据获得的波束成型矩阵发 送下行数据。根据所述问题的最优解的形式,可知,每个基站的波束成型矩阵的解都为闭式 形式,实现只需经过一次计算即可得到,计算复杂度低,且根据上述算法过程,每次调度基 站只须计算一次闭式解,没有迭代的过程,工程易实现。
[0068]本发明考虑了TDD系统同时存在估计误差和延时误差,并对TDD系统的信道建立 了综合信道误差模型,实现了鲁棒性。
[0069] 另外,本发明采用各个服务小区的接收系数相同的方案,以及以最小化表示通信 质量的指标之和为目标,实现了每个基站的波束成型矩阵的解都为闭式形式。
[0070] 最后,本发明设计了基站之间的协作机制,实现了本方案在TDD系统下具有天然 的分布式性质。
【附图说明】
[0071] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0072] 图1为本发明实现波束成型的方法的流程图;
[0073] 图2为本发明一种基站的结构示意图;
[0074] 图3为本发明的应用场景图;
[0075] 图4为本发明的应用场景图内小区协作机制示意图;
[0076] 图5为本发明技术方案与其他波束成型方案的吞吐量曲线对比图;
[0077] 图6为本发明技术方案与非鲁棒性的传统MMSE波束成型方案达到的AMSE曲线对 比图。
【具体实施方式】
[0078] 下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。
[0079] 图1为本发明实现波束成型的方法的流程图,包括以下步骤:
[0080] 步骤101,根据综合信道误差模型和下行链路模型建立下行波束优化模型。
[0081] 优选地,在建立下行波束优化模型之前,还包括:所述基站利用时分复用TDD系统 的信道互易性建立所述综合信道误差模型。具体包括:
[0082] 首先,根据所述基站的信道状态信息CSI的实际值和估计值,获得估计误差模型。
[0083] TDD系统的信道互易性指的是上行和下行的空口无线传播信道是相同的。
[0084] 举例说明,估计误差由TDD系统的信道估计特征造成。由于TDD系统信道具有互 易性,系统通过UE的上行Sounding信号来估计CSI。由于Sounding估计序列的非理想,会 产生加性的估计误差。用和ft%分别表示基站CSI的实际值和估计值,估计误差模型可 表示:
【主权项】
1. 一种实现波束成型的方法,其特征在于,包括: 根据综合信道误差模型和下行链路模型建立下行波束优化模型; 根据建立的下行波束优化模型,获取最优波束成型矩阵优化目标; 分别获取基站所在服务小区和基站所在协作簇内除服务小区之外的各小区的信道矩 阵及各信道矩阵分别对应的非理想参数; 根据获得的各信道矩阵及其各自对应的非理想参数,和所述最优波束成型矩阵优化目 标,获取所述基站的波束成型矩阵,所述基站根据获得的波束
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