专利名称：波束成形权值的估计处理方法和基站的制作方法
技术领域：
本发明实施例涉及通信技术，尤其涉及一种波束成形权值的估计处理方法和基站。
背景技术：
随着第三代移动通信的逐步建成使用，波束形成(Beamforming ；以下简称BF)作 为第三代移动通信中智能天线的核心技术也成为热点问题。BF技术为采用多天线阵，根据 信道信息对多个天线的发射信号进行加权，使得发射天线的信号通过无线信道到达接收端 时能同相叠加，彼此增强，如同汇集到一个波束一样，避免了多个发射天线发射的信号到达 接收端出现相互抵消的情况，从而提高信噪比，获取多天线阵列增益和一定的分集增益。通 常，BF技术主要使用在下行发射链路中，由基站发射到达终端的符号是基站各天线的发射 符号与信道响应的乘积的叠加结果，BF技术对各天线的发射符号分别乘以BF权值，进而使 得各天线BF加权后的发射符号通过无线信道到达终端时同相叠加。由此可知，BF技术需 要获知各收发天线间的信道信息，基站通过终端发射的上行信号可以估计得到信道信息， 并利用信道信息进行下行波束赋形。因此，信道信息获取的准确性决定BF性能的优劣。现有技术中通常通过终端发射上行特殊训练序列(如Sounding信号)或通过上 行数据信道的导频来估计上行信道信息，由于上行特殊训练序列与上行导频对基站来说均 为已知的信号，因此可以获得信道信息。然而，现有技术中的方法需要终端支持发射上行特殊训练序列或持续发射上行数 据，其中，终端发射上行特殊训练序列需要占用较大的上行开销，而终端持续发射上行数据 的发射间隔也受限制，因此其BF权值的估计性能较差，降噪效果也较差。
发明内容
本发明实施例在于提供一种波束成形权值的估计处理方法和基站。为了实现上述目的，本发明实施例提供了 一种波束成形权值的估计处理方法，包 括根据接收到的多种不同类型的上行信号计算无线信道的信道协方差矩阵；根据所述无线信道的信道协方差矩阵估计波束成形权值。本发明实施例提供了一种基站，包括计算模块，用于根据接收到的多种不同类型的上行信号计算无线信道的信道协方 差矩阵；估计模块，用于根据所述无线信道的信道协方差矩阵估计波束成形权值。本发明实施例提供的一种波束成形权值的估计处理方法和基站，通过基站根据接 收到的多种不同类型的上行信号来计算无线信道的信道协方差矩阵，并根据该无线信道的 协方差矩阵对BF权值进行估计，本实施例直接利用终端发射的各种类型上行信号来获取 无线信道的信道协方差矩阵，进而估计BF权值，终端无需特意发射额外的上行特殊训练序列或持续发射特定的上行数据，则解决了现有技术中需要发射上行特殊训练序列或持续发 射上行数据所带来的上行开销，实现了充分利用上行信号中的符号信息；本实施例由于计 算BF权值所使用的信息量大，使得降噪效果得到提高，且使得计算协方差矩阵的统计样本 更遍历，从而使BF权值的估计性能得到提高。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发 明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明波束成形权值的估计处理方法实施例一的流程图；图2为本发明波束成形权值的估计处理方法实施例一中波束成形技术的原理示 意图；图3为本发明波束成形权值的估计处理方法实施例二的流程图；图4为本发明基站实施例一的结构图；图5为本发明基站实施例二的结构图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。图1为本发明波束成形权值的估计处理方法实施例一的流程图，如图1所示，本实 施例提供了一种波束成形权值的估计处理方法，可以具体应用于无线通信系统中，本实施 例可以包括如下步骤步骤101，基站根据接收到的多种不同类型的上行信号计算无线信道的信道协方差矩阵。本实施例在计算无线信道的信道协方差矩阵时，基站利用上行发射的信息，即本 步骤中的上行信号可以为上行训练符号、上行预解调信道符号、上行未解调信道符号等，而 并不绝限于某一种类型的上行信号。因此本实施不对终端发射的上行信号的类型进行限 制，终端不用必须发射额外的上行特殊训练序列或持续发射上行数据，基站可以根据终端 发射的上行信号来计算获取无线信道的信道协方差矩阵。在本步骤中，基站在接收到终端发射的上行信号后，根据多种不同类型的上行信 号来获取无线信道的信道协方差矩阵，即对于不同类型的上行信号来说，获取其无线信道 的信道协方差矩阵的方法可以不同，具体获取方法在后续实施例中进行详细的说明。基站 可以根据接收到的各类型的上行信号来计算无线信道的信道协方差矩阵，即可以为根据上 行训练符号、上行预解调信道符号、或者上行未解调信道符号来计算无线信道的信道协方 差矩阵，以备后续估计BF权值时使用。本实施例中基站接收终端发射的上行信号，根据上 行信号来获取无线信道的信道协方差矩阵，并非是现有技术中根据如特殊训练序列等的特定信号来获取，则本实施例中终端无需特意向基站发送额外的用于估计信道信息的信号， 而是充分利用本身已存在的各类型的上行信号。步骤102，基站根据无线信道的信道协方差矩阵估计波束成形权值。在基站根据多种不同类型的上行信号计算得到无线信道的信道协方差矩阵后，根 据该信道协方差矩阵来估计BF权值。由此可见，本实施例所估计到的BF权值是根据终端 发射的各种类型的上行信号而最终得到的，即本实施例的BF权值的算法最大限度地利用 了上行发射的数据进行权值估计，信息量大，即计算协方差矩阵的统计样本较多，因此使得 降噪效果得到提高，BF权值的估计性能也较好。图2为本发明波束成形权值的估计处理方 法实施例一中波束成形技术的原理示意图，如图2所示，将多个天线的发射信号进行加权， 使得多个发射天线的信号到达接收端时可以同相叠加，彼此增强。本实施例提供了一种波束成形权值的估计处理方法，通过基站根据接收到的多种 不同类型的上行信号来计算无线信道的信道协方差矩阵，并根据该无线信道的协方差矩阵 对BF权值进行估计；本实施例直接利用终端发射的各种类型上行信号来获取无线信道的 信道协方差矩阵，进而估计BF权值，终端无需特意发射额外的上行特殊训练序列或持续发 射特定的上行数据，则解决了现有技术中需要发射上行特殊训练序列或持续发射上行数据 所带来的上行开销，实现了充分利用上行信号中的符号信息；本实施例由于计算BF权值所 使用的信息量大，使得降噪效果得到提高，且使得计算协方差矩阵的统计样本更遍历，从而 使BF权值的估计性能得到提高。图3为本发明波束成形权值的估计处理方法实施例二的流程图，如图3所示，本实 施例提供了一种具体的波束成形权值的估计处理方法，可以具体包括如下步骤步骤301，基站接收终端发射的各种类型的上行信号。本步骤中基站接收终端发射的各种类型的上行信号，上行信号可以为上行训练符 号、上行预解调信道符号、上行未解调信道符号等，而并不绝限于某一种类型的上行信号。 其中，本实施例中的上行训练符号是指接收端已知发射符号的符号，如导频符号，此处的接 收端具体为基站。上行预解调信道符号是指接收端对发射符号未知，但能够在BF权值估 计前预先解调并且由此以较大正确概率获知发送符号的信道符号，其中上行预解调信道可 以包括周期性上行物理层控制信道、突发性物理层控制信道、随机接入信道(RandomAccess Channel ；以下简称RACH)、物理层数据信道等，其中，周期性上行无力层控制信道可以为 信道质量指示信道(Channel Quality Identif ierChannel ；以下简称CQI CH)，突发性物 理层控制信道可以为应答信道(Acknowledge Channel ；以下简称ACKCH)，随机接入信道 可以具体为测距信道(Ranging)。上行未解调信道符号是指除训练符号、上行预解调信道符 号之外的其他信道符号，包括接收端未知发射符号、且不为BF权值估计进行预先解调处理 的信道符号，也包括解调正确概率低或者CRC校验不通过的、只利用不进行解调的信息作 BF权值估计的信道符号。步骤302，基站对上行信号的类型进行判断，当上行信号为上行训练符号时，执行 步骤303 ；当上行信号为上行预解调信道符号时，执行步骤304 ；当上行信号为上行未解调 信道符号时，执行步骤305。在本实施例中，在根据上行信号获取无线信道信息时，不同类型的上行信号的获 取方法不同，则本步骤中基站对接收到的上行信号的类型进行判断，根据判断结果来选择后续执行的各种获取方法。当上行信号为上行训练符号时，执行步骤303 ；当上行信号为上 行预解调信道符号时，执行步骤304 ；当上行信号为上行未解调信道符号时，执行步骤305。步骤303，基站获取到的各接收天线上的无线信道估计值分别为各所述接收天线 上接收到的上行训练符号与所述上行训练符号对应的上行发射符号的共轭之积。当接收到的上行信号为上行训练符号时，基站在根据该上行训练符号获取无线信 道信息时，可以采用现有的获取方式。由于上行训练符号为接收端已知发射符号的符号，则 基站获取到的各接收天线上的无线信道估计值分别为各所述接收天线上接收到的上行训 练符号与该上行训练符号对应的上行发射符号的共轭之积。具体地，基站将接收到的上行 训练符号乘以该上行训练符号对应的已知的上行发射符号的共轭，进而得到无线信道估计 值。此处可以假设为在第nKx个接收天线上接收到的一个上行训练符号，Sp为该上行训 练符号对应的上行发射符号，则可采用下述公式(1)来估计到该第ηΚχ个接收天线上、该时 频域位置上的无线信道估计值
权利要求
1.一种波束成形权值的估计处理方法，其特征在于，包括根据接收到的多种不同类型的上行信号计算无线信道的信道协方差矩阵；根据所述无线信道的信道协方差矩阵估计波束成形权值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据接收到的多种不同类型的上行 信号计算无线信道的信道协方差矩阵包括当接收到的上行信号为上行训练符号时，各接收天线上的无线信道估计值分别为各接 收天线上接收到的上行训练符号与所述上行训练符号对应的上行发射符号的共轭之积；当接收到的上行信号为上行预解调信道符号时，对所述上行预解调信道符号进行预解 调处理，各接收天线上的无线信道估计值分别为各接收天线上接收到的上行预解调信道符 号与预解调处理得到的上行发射符号的共轭之积；根据所述各接收天线上的无线信道估计值计算无线信道的信道协方差矩阵。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述各接收天线上的无线信道 估计值计算无线信道的信道协方差矩阵包括将由所述各接收天线上的无线信道估计值组成的无线信道估计值序列划分为多个相 干单元；分别对各所述相干单元内的无线信道估计值序列进行求和处理，得到各所述相干单元 的无线信道列向量；分别将所述各相干单元的无线信道列向量与所述无线信道列向量的共轭转置相乘，得 到无线信道在各所述相干单元内的信道协方差矩阵。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据接收到的多种不同类型的上行 信号计算无线信道的信道协方差矩阵还包括当接收到的上行信号为上行未解调信道符号时，无线信道在各上行未解调信道位置上 的信道协方差矩阵分别为在所述上行未解调信道位置上接收到的上行未解调信道符号的 列向量与所述列向量的共轭转置之积。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据接收到的多种不同类型的上行 信号计算无线信道的信道协方差矩阵还包括将所述无线信道在各相干单元内的信道协方差矩阵进行求和，生成第一累加信道协方 差矩阵；将所述无线信道在各上行未解调信道位置上的信道协方差矩阵进行求和，生成第二累 加信道协方差矩阵；对所述第一累加信道协方差矩阵和所述第二累加信道协方差矩阵进行加权累加，生成 无线信道的信道协方差矩阵。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述无线信道的信道协方差矩 阵估计波束成形权值包括对所述无线信道的信道协方差矩阵进行帧间阿尔法滤波处理，获取滤波后的无线信道 的信道协方差矩阵；根据所述滤波后的无线信道的信道协方差矩阵估计波束成形权值。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述滤波后的无线信道的信道 协方差矩阵估计波束成形权值包括获取所述滤波后的无线信道的信道协方差矩阵的最大特征值对应的特征向量； 根据所述特征向量估计波束成形权值。
8.一种基站，其特征在于，包括计算模块，用于根据接收到的多种不同类型的上行信号计算无线信道的信道协方差矩阵；估计模块，用于根据所述无线信道的信道协方差矩阵估计波束成形权值。
9.根据权利要求8所述的基站，其特征在于，所述计算模块包括第一获取单元，用于当接收到的上行信号为上行训练符号时，各接收天线上的无线信 道估计值分别为各接收天线上接收到的上行训练符号与所述上行训练符号对应的上行发 射符号的共轭之积；第二获取单元，用于当接收到的上行信号为上行预解调信道符号时，对所述上行预解 调信道符号进行预解调处理，各接收天线上的无线信道估计值分别为各接收天线上接收到 的上行预解调信道符号与预解调处理得到的上行发射符号的共轭之积；第一计算单元，用于根据所述各接收天线上的无线信道估计值计算无线信道的信道协 方差矩阵。
10.根据权利要求9所述的基站，其特征在于，所述第一计算单元包括划分子单元，用于将由所述各接收天线上的无线信道估计值组成的无线信道估计值序 列划分为多个相干单元；求和子单元，用于分别对各所述相干单元内的无线信道估计值序列进行求和处理，得 到各所述相干单元的无线信道列向量；相乘子单元，用于分别将所述各相干单元的无线信道列向量与所述无线信道列向量的 共轭转置相乘，得到无线信道在各所述相干单元内的信道协方差矩阵。
11.根据权利要求9所述的基站，其特征在于，所述计算模块还包括第三获取单元，用于当接收到的上行信号为上行未解调信道符号时，无线信道在各上 行未解调信道位置上的信道协方差矩阵分别为在所述上行未解调信道位置上接收到的上 行未解调信道符号的列向量与所述列向量的共轭转置之积。
12.根据权利要求10或11所述的基站，其特征在于，所述计算模块还包括第一求和单元，用于将所述无线信道在各相干单元内的信道协方差矩阵进行求和，生 成第一累加信道协方差矩阵；第二求和单元，用于将所述无线信道在各上行未解调信道位置上的信道协方差矩阵进 行求和，生成第二累加信道协方差矩阵；第二计算单元，用于对所述第一累加信道协方差矩阵和所述第二累加信道协方差矩阵 进行加权累加，生成无线信道的信道协方差矩阵。
13.根据权利要求12所述的基站，其特征在于，所述估计模块包括滤波单元，用于对所述无线信道的信道协方差矩阵进行帧间阿尔法滤波处理，获取滤 波后的无线信道的信道协方差矩阵；估计单元，用于根据所述滤波后的无线信道的信道协方差矩阵估计波束成形权值。
14.根据权利要求13所述的基站，其特征在于，所述估计单元包括获取子单元，用于获取所述滤波后的无线信道的信道协方差矩阵的最大特征值对应的特征向量；估计子单元，用于根据所述特征向量估计波束成形权值。
全文摘要
本发明实施例公开了一种波束成形权值的估计处理方法和基站，方法包括根据接收到的多种不同类型的上行信号计算无线信道的信道协方差矩阵；根据所述无线信道的信道协方差矩阵估计波束成形权值。基站包括计算模块，用于根据接收到的多种不同类型的上行信号计算无线信道的信道协方差矩阵；估计模块，用于根据所述无线信道的信道协方差矩阵估计波束成形权值。本发明实施例实现了充分利用上行发射的符号信息，使BF权值的估计性能得到提高。
文档编号H04L25/02GK102055691SQ20101059071
公开日2011年5月11日 申请日期2010年12月3日 优先权日2010年12月3日
发明者方冬梅, 邓春梅, 阮卫, 黄晖 申请人:华为技术有限公司