一种对多天线通信系统的天线通道进行刻度的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于大规模Mnro无线通信技术领域，更具体地，涉及一种对多天线通信系 统的天线通道进行刻度的方法。
【背景技术】
[0002] 大规模MIMO(Multiple_Input Multiple_Output，Massive ΜΙΜΟ)技术的提出使频 谱利用率达到了空前的水平，可以使无线通信系统达到很高的吞吐量。由于在大规模MMO 系统中，基站部署了成百根的天线，时分双工（Time Division Duplexing，以下简称TDD)是 较为适合的一种双工模式。相比于FDD (Frequency Division Duplexing)，TDD有着非常好 的信道互易性。然而，在实际中，仅空中的无线传播信道是互易的，基站每根天线所连接的 发送、接收RF(Radi 〇 Frequency)链路是非互易的，因此需要对天线的多个通道进行刻度。
[0003] 传统的刻度方法需要在待刻度系统端配置与其天线数目相应的额外数目的硬件 电路，当基站采用大规模MMO时，硬件电路所带来的成本开销将会很大。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种对多天线通信系统的天线 通道进行刻度的方法，能够有效解决大规模MMO系统中因天线TX/RX链路不匹配而导致的 TDD信道非互易的问题，而且不需要大量的硬件电路，并且待刻度系统和辅助系统不需要使 用同一时钟和频率源，可以有效地对多天线通道进行刻度。
[0005] 本发明提供一种对多天线通信系统的天线通道进行刻度的方法，包括：
[0006] 步骤1待刻度的大规模M頂0系统通过通信链路和刻度辅助系统连接，并通知所述 刻度辅助系统开始进行刻度；
[0007] 步骤2所述待刻度的大规模M頂0系统的多根天线所连接的多个发送链路依次发 送下行刻度信号。在第i个符号周期内所述待刻度的大规模MMO系统有一个或多个发送 链路发送下行刻度信号，其中发送链路TXn所分配到的子载波的编号集合为ct/ 且=0,办矣氣，η = 0, 1，2, ."，N-1，N表示所述待刻度大规模MM)系统所配置 的天线个数，子载波编号集合U = {m I m = 0, 1，2,…，M-l}，M表示子载波个数，发送链路TXn 在子载波m e Uiin上发送的信号为X ^ni，所述刻度辅助系统在所述子载波m上收到的信号 为= ·4?.?, + wUm，其中下行信道= 火,》·是所述刻度辅助系统的 接收链路RXa在所述子载波m上的信道系数；h ηιΠ 1是所述待刻度的大规模M頂0系统的第η 根天线与所述刻度辅助系统的天线之间的在所述子载波m上的空中信道系数；tnini是所述 待刻度的大规模M頂0系统的发送链路TX n在所述子载波m上的信道系数;w ^ni是下行信道 的噪声；
[0008] 步骤3所述刻度辅助系统通过所述下行刻度信号与所述待刻度的大规模MMO系 统进行定时同步、频率同步、信道估计，然后所述刻度辅助系统通过所述通信链路将下行信 道信息传输给所述待刻度的大规模Mnro系统；
[0009] 步骤4所述刻度辅助系统的发送链路TXa在子载波集合U的子集1? Cl/上发送上 行刻度信号；
[0010] 步骤5所述待刻度大规模M頂0系统通过所述上行刻度信号与所述刻度辅助系统 进行定时同步、频率同步、信道估计；
[0011] 步骤6所述待刻度系统使用估计得到的所述上、下行信道计算通道刻度系数。
[0012] 总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效 果：
[0013] 1、解决大规模MMO系统的TDD信道非互易性的问题
[0014] 在TDD模式中，基站到用户设备的上下行链路信道都使用同样的频率，因而在理 想情况下，上下行链路信道参数相同。然而在实际中，由于大规模MMO系统中天线所连接 的接收和发送RF链路并不存在互易性，因此在实际中TDD信道的互易性受到损失。本发明 的技术方案可以对大规模MMO系统中的天线通道（即RX/TX链路）进行刻度，来解决各个 天线通道不匹配的问题从而使TDD信道的互易性得到增强；
[0015] 2、不需要大量的硬件电路
[0016] 本发明的技术方案仅需在待刻度的大规模MIMO系统外配置一个具有一根天线的 刻度辅助系统，不需要在大规模Mnro系统处连接过多额外的硬件电路，结构简单，易于架 设；
[0017] 3、独立的时钟和频率源
[0018] 本发明的技术方案中的刻度辅助系统使用独立的时钟源和频率源，不需要与待刻 度的大规模Mnro系统完全同步，降低了硬件设计的复杂性。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明对多天线通信系统的天线通道进行刻度的方法的流程图；
[0020] 图2为本发明应用的系统示意图；
[0021] 图3为本发明的下行时频点示意图；
[0022] 图4至图6为本发明的3种OFDM梳状导频示意图。
【具体实施方式】
[0023] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要 彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0024] 图1所示为本发明对多天线通信系统的天线通道进行刻度的方法的流程图，具体 包括以下步骤：
[0025] 步骤1刻度的启动：待刻度的大规模MMO系统通过通信链路和刻度辅助系统连 接，通知刻度辅助系统开始进行刻度。图2所示为本发明应用的系统示意图，在本发明提出 的大规模MMO通信系统中，刻度辅助系统配备有一根天线，可发送、接收无线信号。刻度辅 助系统与待刻度的大规模MMO系统另外通过一个通信链路连接，在该链路上能够传输控 制和数据信息。
[0026] 步骤2待刻度的大规模MMO系统向刻度辅助系统发送下行刻度信号。
[0027] 在本发明实施例中，待刻度的大规模MMO系统向刻度辅助系统发送所发送的下 行刻度信号具体为OFDM导频信号。图3所示为本发明的下行时频点示意图，该OFDM导频 信号包括多个时频点，发送链路TX。，TX 1, TX2，…，TXn 1各自在一部分时频点上发送自己的导 频信号，不同天线使用的时频点不重合，其中N是待刻度大规模MMO系统所配置的天线个 数。图4至图6所示为本发明的3种OFDM梳状导频示意图。图4所示OFDM梳状导频示意 图中，TX。仅在第一个OFDM时域符号中发送导频信号；图5所示OFDM梳状导频示意图中， TX。在每个OFDM时域符号中都发送导频信号；图6所示OFDM梳状导频示意图中，TX。每隔 两个OFDM时域符号发送一次导频信号。
[0028] 以图3为例，设共有M个子载波，子载波编号集合为U= {m|m = 0，1，2，···，M-1}。 在第i个符号周期内有一个或多个发送链路发送导频信号，其中发送链路TXn所分配到的 子载波的编号集合为1^，％"(=[/且[//"(^%二0^?；^，11 = 0，1，2，"^-1。发送链 路了&在子载波m e U 1ιη上发送的信号为X ^ni，刻度辅助系统在子载波m上收到的信号为 乃._= Cnm 其中下行信道^; = 人,,,，rA, "是刻度辅助系统的接收链路 1?^在子载波m上的信道系数；hnini是待刻度的大规模MMO系统的第n(n = 0, 1，"·，Ν-1)根 天线与刻度辅助系统的天线之间的在子载波m上的空中信道系数；tnini是待刻度的大规模 MHTO系统的发送链路了乂"在子载波m上的信道系数；w 1ιηιηι是下行信道的噪声。
[0029] 步骤3刻度辅助系统通过该下行刻度信号与待刻度的大规模MMO系统进行定时 同步、频率同步、信道估计。然后，刻度辅助系统通过通信链路，将下行信道信息传输给待刻 度的大规模MHTO系统。
[0030] 在本发明实施例中，刻度辅助系统通过已知信号与待刻度的大规模MMO系统进 行定时同步、频率同步。具体为，刻度辅助系统使用待刻度的大规模Mnro系统的发送链路 ΤΧ。所发送的时频点信号进行定时同步、频率同步，然后再对待刻度的大规模MMO系统的所 有天线与刻度辅助系统的天线之间的所有信道进行信道估计。在本发明实施例中，信道估 计的方法具体为：
[0031] 对于子载波集合Uy中的载波上的下行信道，即当me Uy时，使用基于导 频的信道估计方法例如最小二乘（Least Squares，以下简称LS)方法得到的信道估计为 Λ: =JW1 其中，X1,n,m为待刻度系统的TX在子载波m的符号周期i上发送的信号； 是刻度辅助系统在子载波m上收到的信号。对于子载波集合U 1ιη外的载波上的下行信 道f即当w g U寸，可使用插值法计算得到其估计值。从而可以得到待刻度大规模 M頂0系统的发送链路TXn在各个子载波上的下行信道估计e C/。
[0032] 步骤4刻度辅助系统向待刻度的大规模M頂0系统发送上行刻度信号。
[0033] 在本发明实施例中，刻度辅助系统发送的上行刻度信号具体为OFDM导频信号。 刻度辅助系统的发送链路TX a在子载波集合U = {m|m = 0, 1，2,…，M-1}的子集ei/ 上发送导频。刻度辅助系统在子载波m，m e队上发送的信号为X ^，待刻度大规模MMO 系统的接收链路1?"在子载波m上收到的信号为Z,,.m = + ，其中上行信道 是待刻度的大规模M頂O系统的接收链路RX n的信道系数；h ^是待 刻度的大规模MHTO系统的第η (η = 0, 1，"·，Ν-1)根天线与刻度辅助系统的天线之间的空 中信道系数；是刻度辅助系统的发送链路TXa的信道系数;w' ^是上行信道的噪声。
[0034] 步骤5待刻度大规模M頂0系统通过该上行刻度信号与刻度辅助系统进行定时同 步、频率同步、信道估计。
[0035] 在本发明实施例中，待刻度大规模MMO系统通过上行刻度信号与刻度辅助系统 进行定时同步、频率同步。具体为，待刻度大规模MHTO系统通过接收链路RX。所接收到的 时频点信号与刻度辅助系统进行定时同步、频率同步，