一种波束分配方法以及基站的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信领域，尤其涉及一种波束分配方法以及相关基站。
【背景技术】
[0002] 多入多出（MIMO，Multiple_Input Multiple-Output)技术是现代通信的基础技术 之一。通过在发射端和接收端分别设置多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接 收端的多根天线进行传送和接收，能够提高频谱利用率和功率效率，从而改善通信质量。
[0003] 空分复用是一种基于Μπω的通信技术，该技术通过不同的天线尽可能多的在空间 信道上传输相互独立的数据，以充分利用空间传播中的多径分量，从而使得信道容量随着 天线数量的增加而线性增加，进而提升整个系统的容量。
[0004] 在长期演进(LTE，Long Term Evolution)release 10版本中，基站一般配有8根天 线以实现ΜΜ0。但是随着频谱资源的日益紧缺，基站的传输效率和可靠性已渐渐不能满足 通信的需求。
【发明内容】
[0005] 本发明提供了一种波束分配方法，还提供了相关的基站。
[0006] 本发明的第一方面提供了一种波束分配方法，该方法应用于多小区无线通信系统 中的第一基站。其中，该第一基站配置包括N条天线，该N条天线用于发射N个第一波束。其中 N为不小于100的正整数，且由于N较大，因此该N个第一波束中任意两条波束可以看做近似 正交。第一基站在其N个第一波束上接收通信系统中一个或多个第一用户到第一基站的长 时信道信息，该长时信道信息用于表示该一个或多个第一用户在各第一波束上的能量衰减 特性。第一基站还从第二基站处获取第二长时信道信息，与第一基站类似的，第二基站用于 发射多个第二波束，第二长时信道信息用于表示一个或多个第二用户在第二基站的多个第 二波束上的能量衰减特性。第一基站根据第一长时信道信息以及第二长时信道信息，将该N 个第一波束分配给通信系统中的用户。其中，每个第一波束最多分配给一个用户，但是每个 用户可以分配〇个、1个或多个波束。本发明提供的波束分配方法中，第一基站的波束为1〇 2 或更高数量级，因此第一基站有足够的波束以为不同的用户分配专用的波束。且由于第一 基站任意两根天线所发射的波束近似正交，因此不同用户之间的干扰较小，第一基站无需 为不同用户分配不同的时频资源来降低用户间干扰，用户可以使用整个波束的时频资源。 这样就提高了通信系统的可靠性和传输效率。
[0007]可选的，长时信道信息可以为能量耦合矩阵的形式。第一基站可以将各第一用户 到第一基站的能量耦合矩阵确定为第一长时信道信息，第二长时信道信息也可以为各第二 用户到第二基站的能量耦合矩阵。
[0008]可选的，第一基站可以通过如下步骤分配各第一波束：确定通信系统中当前待分 配波束的剩余用户的集合，并确定通信系统当前待分配给用户的剩余波束的集合。其中，剩 余用户的集合中包括一个或多个剩余用户，剩余波束的集合中包括一个或多个剩余波束。 可以理解的，该剩余波束的集合可以包括该N个第一波束中当前待分配给用户的波束。根据 第一长时信道信息以及第二长时信道信息，在剩余波束的集合中分别确定每个剩余用户对 应的最大增益波束，以及每个剩余用户在其对应的最大增益波束上的信道增益，其中，最大 增益波束用于表示使得剩余用户与基站达到的增益最大的波束。确定对应的信道增益最大 的最大增益用户，并判断在将最大增益用户对应的最大增益波束分配给该最大增益用户 后，通信系统达到的和速率是否能够大于当前的和速率，若是，则将该最大增益用户对应的 最大增益波束分配给该最大增益用户，并再次触发剩余用户的集合与剩余波束的集合的步 骤。
[0009]可选的，剩余用户的集合可以包括第一用户和第二用户中待分配波束的用户，且 还可以包括通信系统中除了第一用户和第二用户之外的其它用户。余波束的集合应包括该 N个第一波束以及第二波束，且还可以包括除第一基站与第二基站外其它基站的波束。 [0010]可选的，剩余用户的集合为当前待分配波束的用户中，到第一基站的信道增益大 于到其它基站的信道增益的用户的集合，剩余波束的集合为第一波束中当前待分配给用户 的波束的集合。
[0011]可选的，第一基站可以在各第一波束上接收对应用户发送的导频信号，并根据该 导频信号对各第一波束进行上行的瞬时信道估计。瞬时信道估计的结果可以包括瞬时信道 信息和干扰相关矩阵。第一基站在完成了对第一波束的瞬时信道估计后，若后续在第一波 束上接收到由对应用户发送的上行数据信号，则可以根据瞬时信道估计的结果对该数据信 号进行相干检测。
[0012] 可选的，此外，第一基站还可以在第一波束上向对应用户发送导频信号，使得该对 应用户在接收到该导频信号后，可以根据该导频信号完成下行的瞬时信道估计。第一基站 在发送导频信号后，在第一波束上发送对应用户的数据信号。对应用户可以根据下行的瞬 时信道估计结果，对接收到的数据信号进行相干检测。
[0013] 本发明的第二方面提供了一种基站，用于在多小区无线通信系统中作为第一基 站。该第一基站配置包括N条天线，该N条天线用于发射N个第一波束。其中N为不小于100的 正整数，且由于N较大，因此该N个第一波束中任意两条波束可以看做近似正交。该第一基站 包括:信号接收模块，用于在该N个第一波束上接收一个或多个第一用户发送的探测信号。 信息计算模块，用于根据信号接收模块接收的探测信号，确定该一个或多个第一用户到第 一基站的第一长时信道信息。其中，第一长时信道信息用于表示该一个或多个第一用户在 该N个第一波束上的能量衰减特性;信息获取模块，用于从第二基站处获取第二长时信道信 息。其中，第二基站用于发射多个第二波束，第二长时信道信息用于表示:一个或多个第二 用户在第二基站的多个第二波束上的能量衰减特性。波束分配模块，用于根据第一长时信 道信息以及第二长时信道信息，在通信系统的用户中分配该N个第一波束。其中，每个第一 波束至多被分配给一个用户。本发明提供的第一基站的波束为1〇 2或1〇3甚至更高数量级，因 此第一基站能够为不同的用户分配专用的波束。且由于第一基站任意两根天线所发射的波 束近似正交，因此不同用户之间的干扰较小，第一基站无需为不同用户分配不同的时频资 源来降低用户间干扰，用户可以使用整个波束的时频资源。这样就提高了通信系统的可靠 性和传输效率。
[0014] 可选的，信息计算模块具体用于:将发送探测信号的该一个或多个第一用户到第 一基站的特征模式能量耦合矩阵，确定为该一个或多个第一用户到第一基站的第一长时信 道信息。
[0015] 可选的，波束分配模块具体用于:确定通信系统当前待被分配波束的剩余用户的 集合，并确定通信系统当前待分配给用户的剩余波束的集合。其中，剩余波束的集合包括该 N个第一波束中当前待分配给用户的波束，剩余用户的集合中包括多个剩余用户;根据第一 长时信道信息以及第二长时信道信息，在剩余波束的集合中分别确定每个剩余用户对应的 最大增益波束，以及每个剩余用户在对应的最大增益波束上的信道增益，其中，剩余用户在 对应的最大增益波束上得到的信道增益最大;在剩余用户的集合中，确定对应的信道增益 最大的最大增益用户;判断在将最大增益用户对应的最大增益波束分配给该最大增益用户 后，通信系统的和速率是否增加，若是，则将该最大增益用户对应的最大增益波束分配给该 最大增益用户，并再次触发确定通信系统当前待分配波束的剩余用户的集合，以及确定通 信系统当前待分配给用户的剩余波束的集合的步骤。
[0016] 可选的，剩余用户的集合可以包括第一用户以及第二用户中待分配波束的用户； 剩余波束的集合还包括该多个第二波束中当前未被分配给用户的波束。
[0017] 可选的，波束分配模块还用于:对于待分配波束的目标用户，根据第一长时信道信 息以及第二长时信道信息分别计算该目标用户到通信系统中不少于一个基站的信道增益， 其中，该不少于一个基站包括第一基站和第二基站;若在该不少于一个基站中，目标用户到 第一基站的信道增益最大，则确定剩余用户的集合包括该目标用户。
[0018] 可选的，信号接收模块还用于:在第一波束上接收该第一波束被分配给的对应用 户发送的导频信号;信息计算模块还用于:根据接收到的导频信号，对第一波束进行瞬时信 道估计，得到的瞬时信道估计的结果包括第一波束的瞬时信道信息和干扰相关矩阵;信号 接收模块还用于:在第一波束上接收第一波束被分配给的对应用户发送的数据信号;信息 计算模块还用于:根据瞬时信道估计的结果，对接收到的数据信号进行相干检测。
[0019]可选的，本发明提供的基站还包括可选模块:信号发送模块，用于在第一波束上向 第一波束被分配给的对应用户发送导频信号，并在发送了该导频信号后，在第一波束上向 该对应用户发送该对应用户的数据信号。
【附图说明】
[0020]图1为本发明实施例中大规模多小区无线通信系统结构示意图；
[0021 ]图2为本发明实施例波束分配方法一个实施例流程图；
[0022] 图3为本发明实施例提供的基站的一个实施例结构图；
[0023] 图4为本