基于空间相关性的联合信道大尺度衰落估计方法及基站的制作方法
【专利摘要】本发明提出一种基于空间相关性的联合信道大尺度衰落估计方法，包括以下步骤：获取预设区域内已知的用户的位置信息、移动速度和信道大尺度衰落估计值；根据预设区域内已知的用户的位置信息、移动速度和信道大尺度衰落估计值确定各个用户之间的信道大尺度衰落的空间相关矩阵；根据空间相关矩阵的空间相关性，获得预设区域内未知的用户信道大尺度衰落估计值。本发明的实施例能够根据预设区域内已知的用户信道大尺度衰落估计值，利用空间相关性得到未知的用户信道大尺度衰落估计值，并且提高已知的用户信道大尺度衰落估计精度。本发明还提供了一种基站。
【专利说明】基于空间相关性的联合信道大尺度衰落估计方法及基站
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信【技术领域】，特别涉及一种基于空间相关性的联合信道大尺度衰落估计方法及基站。
【背景技术】
[0002]在多用户MIMO (Multiple-1nput Multiple-Out-put,多入多出)系统中，基站端进行用户调度需要已知各个用户的信道大尺度衰落信息。在当前无线通信系统的信道大尺度衰落估计技术中，不同用户与基站之间的信道大尺度衰落是独立估计的。但是实际上，这些信道大尺度衰落之间具有空间相关性。利用信道大尺度衰落之间的空间相关性，不仅可以在缺少某个用户信道大尺度衰落估计值的情况下，由已知的用户信道大尺度衰落估计值获得未知的用户信道大尺度衰落估计值，而且可以用于提高已知的用户信道大尺度衰落估计精度。但是目前没有具体的方法可以实现上述目的。
【发明内容】
[0003]本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
[0004]为此，本发明的一个目的在于提出一种基于空间相关性的联合信道大尺度衰落估计方法，该方法能够根据预设区域内已知的用户信道大尺度衰落估计值，利用空间相关性得到未知的用户信道大尺度衰落估计值，并且提高已知的用户信道大尺度衰落估计精度。
[0005]本发明的另一个目的在于提供一种基站。
[0006]为了实现上述目的，本发明的实施例提出了一种基于空间相关性的联合信道大尺度衰落估计方法，包括以下步骤:获取预设区域内已知的用户的位置信息、移动速度和信道大尺度衰落估计值；根据所述预设区域内已知的用户的位置信息、移动速度和信道大尺度衰落估计值确定各个用户之间的信道大尺度衰落的空间相关矩阵；根据所述空间相关矩阵的空间相关性，获得所述预设区域内未知的用户信道大尺度衰落估计值。
[0007]根据本发明实施例的基于空间相关性的联合信道大尺度衰落估计方法，能够根据预设区域内已知的用户的位置信息、移动速度和信道大尺度衰落估计值，确定各个用户之间的信道大尺度衰落的空间相关矩阵，并根据相关矩阵的空间相关性，估算获得该区域内未知的用户信道大尺度衰落估计值，该方法易实现，且可靠性高。
[0008]另外，根据本发明上述实施例的基于空间相关性的联合信道大尺度衰落估计方法还可以具有如下附加的技术特征:
[0009]在本发明的实施例中，根据所述预设区域内已知的用户的位置信息、移动速度和信道大尺度衰落估计值确定各个用户之间的信道大尺度衰落的空间相关矩阵，进一步包括:判断所述各个用户之间的信道大尺度衰落空间相关矩阵是否已知；如果是，则直接通过最小均方误差法估算未知的信道大尺度衰落估计值；否则，判定所述各个用户之间的信道大尺度衰落的空间相关矩阵的相关性随着距离指数衰减，以得到用户的信道大尺度衰落的空间相关矩阵，并进一步估算所述未知的信道大尺度衰落估计值。[0010]在本发明的实施例中，还包括:根据所述空间相关矩阵的空间相关性，提高所述预设区域内已知的用户的信道大尺度衰落估计精度。
[0011]在本发明的实施例中，通过基站或所述用户发送信令至基站的方式获取所述预设区域内已知的用户的位置信息、移动速度和信道大尺度衰落估计值。
[0012]在本发明的实施例中，还包括:根据用户当前时刻的位置、移动速度和信道大尺度衰落估计值，估算所述用户在下一时刻的位置和信道大尺度衰落估计值。
[0013]本发明第二方面的实施例提供了一种基站，包括:信息收集模块，所述信息收集模块用于收集预设区域已知的用户的信道大尺度衰落估计值、位置信息和移动速度；信道大尺度衰落估算模块，所述信道大尺度衰落估算模块用于根据所述预设区域内已知的用户的位置信息、移动速度和信道大尺度衰落估计值确定各个用户之间的信道大尺度衰落的空间相关矩阵，并根据所述空间相关矩阵的空间相关性，获得所述预设区域内未知的用户信道大尺度衰落估计值。
[0014]根据本发明实施例的基站，能够根据预设区域内已知的用户的位置信息、移动速度和信道大尺度衰落估计值，确定各个用户之间的信道大尺度衰落的空间相关矩阵，并根据相关矩阵的空间相关性，估算获得该区域内未知的用户信道大尺度衰落估计值，该基站结构简单，操作方便，且可靠性高。
[0015]在本发明的实施例中，所述信息大尺度衰落估算模块用于判断所述各个用户之间的信道大尺度衰落空间相关矩阵是否已知，并在判定已知时，直接通过最小均方误差法估算未知的信道大尺度衰落估计值，以及在判定所述各个用户之间的信道大尺度衰落空间相关矩阵未知时，判定所述空间相关矩阵的相关性随着距离指数衰减，以得到用户的信道大尺度衰落的空间相关矩阵，并进一步估算所述未知的信道大尺度衰落估计值。
[0016]在本发明的实施例中，所述信息收集模块可通过接收所述用户发送的信令获得所述用户的信道大尺度衰落估计值、位置信息和移动速度。
[0017]在本发明的实施例中，所述信道大尺度衰落估算模块还用于根据所述预设区域内已知的用户的位置信息、移动速度和信道大尺度衰落估计值确定各个用户之间的信道大尺度衰落的空间相关矩阵，并根据所述空间相关矩阵的空间相关性，提高已知用户信道大尺度衰落估计精度。
[0018]在本发明的实施例中，还包括:信息修正模块，所述信息单元用于根据用户当前时刻的位置、移动速度和信道大尺度衰落估计值，估算所述用户在下一时刻的位置和信道大尺度衰落估计值。
[0019]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]本发明的上述和附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0021]图1为根据本发明一个实施例的基于空间相关性的联合信道大尺度衰落估计方法的流程图；
[0022]图2为根据本发明一个实施例的基站的结构框图；和[0023]图3为根据本发明另一个实施例的基站的结构框图。
【具体实施方式】
[0024]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0025]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0026]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0027]以下结合附图详细描述根据本发明实施例的基于空间相关性的联合信道大尺度衰落估计方法及基站。
[0028]图1为根据本发明一个实施例的基于空间相关性的联合信道大尺度衰落估计方法的流程图。如图1所示，根据本发明一个实施例的基于空间相关性的联合信道大尺度衰落估计方法，包括以下步骤:
[0029]步骤S101，获取预设区域内已知的用户的位置信息、移动速度和信道大尺度衰落估计值。换言之，即根据预设区域内的用户的空间分布，选取用于联合估计信道大尺度衰落的用户集合(即已知信道大尺度衰落估计值的用户集合)。其中，预设区域为预先设定的，例如为但不限于某个小区。在本发明的一个实施例中，可通过基站或用户发送信令至基站的方式获取预设区域内已知的用户的位置信息、移动速度和信道大尺度衰落估计值。具体而言，即基站可通过一定的方法估计得到已知的用户的位置信息、移动速度和信道大尺度衰落估计值，用户也可通过发送其位置信息、移动速度等相关信令至基站。
[0030]步骤S102，根据预设区域内已知的用户的位置信息、移动速度和信道大尺度衰落估计值确定各个用户之间的信道大尺度衰落的空间相关矩阵。具体而言，在本发明的一个实施例中，首先判断各个用户之间的信道大尺度衰落的空间相关矩阵是否已知，如果是，则直接通过最小均方误差法估算未知的信道大尺度衰落估计值，如果各个用户之间的信道大尺度衰落的空间相关矩阵是未知的，则判定各个用户之间的信道大尺度衰落的空间相关矩阵的相关性随着距离指数衰减，以得到用户的信道大尺度衰落的空间相关矩阵，并进一步估算未知的信道大尺度衰落估计值。
[0031]步骤S103，根据空间相关矩阵的空间相关性，获得预设区域内未知的用户信道大尺度衰落估计值。进一步地，根据空间相关矩阵的相关性，提高预设区域内已知的用户的信道大尺度衰落估计精度。[0032]另外，在本发明的一个实施例中，上述基于空间相关性的联合信道大尺度衰落估计方法，还包括:根据用户当前时刻的位置、移动速度和信道大尺度衰落估计值，估算用户在下一时刻的位置和信道大尺度衰落估计值。具体而言，在估计周期中，用户的位置变化可以忽略不计，则不需要进行上述的用户位置、移动速度等信息的修正，而在非估计周期中，则需要进行信息修正，即根据用户当前时刻的位置、移动速度和信道大尺度衰落估计值，估算用户在下一时刻的位置和信道大尺度衰落估计值，以实时修正用户的当前信息。
[0033]以下以一个具体的示例对上述的基于空间相关性的联合信道大尺度衰落估计方法作更为具体的描述。
[0034]具体而言，信道的大尺度衰落由两部分组成:平均路径损耗和阴影衰落。即，
[0035]Lp(d) (dB)=Ls(d0) (dB)+IOnlog10(d/d0)+X0 (dB)(I)
[0036]其中，前两项的和Ls((Ici) (dB)+IOnlog10(d/d0)为平均路径损耗,是基站与用户之间距离d的函数Mtl为参考距离，Ls(Cltl)可以通过测量得到；路径损耗指数n取决于频率、天线高度和传输环境-J0表示阴影衰落，是一个零均值，标准偏差为O的高斯随机变量。从(I)式可以得到大尺度衰落的均值为:
【权利要求】
1.一种基于空间相关性的联合信道大尺度衰落估计方法，其特征在于，包括以下步骤: 获取预设区域内已知的用户的位置信息、移动速度和信道大尺度衰落估计值； 根据所述预设区域内已知的用户的位置信息、移动速度和信道大尺度衰落估计值确定各个用户之间的信道大尺度衰落的空间相关矩阵； 根据所述空间相关矩阵的空间相关性，获得所述预设区域内未知的用户信道大尺度衰落估计值。
2.如权利要求1所述的基于空间相关性的联合信道大尺度衰落估计方法，其特征在于，根据所述预设区域内已知的用户的位置信息、移动速度和信道大尺度衰落估计值确定各个用户之间的信道大尺度衰落的空间相关矩阵，进一步包括: 判断所述各个用户之间的信道大尺度衰落空间相关矩阵是否已知； 如果是，则直接通过最小均方误差法估算未知的信道大尺度衰落估计值； 否则，判定所述各个用户之间的信道大尺度衰落的空间相关矩阵的相关性随着距离指数衰减，以得到用户的信道大尺度衰落的空间相关矩阵，并进一步估算所述未知的信道大尺度衰落估计值。
3.如权利要求1所述的基于空间相关性的联合信道大尺度衰落估计方法，其特征在于，还包括: 根据所述空间相关矩阵的空间相关性，提高所述预设区域内已知的用户的信道大尺度衰落估计精度。
4.如权利要求1所述的基于空间相关性的联合信道大尺度衰落估计方法，其特征在于，通过基站或所述用户发送信令至基站的方式获取所述预设区域内已知的用户的位置信息、移动速度和信道大尺度衰落估计值。
5.如权利要求1所述的基于空间相关性的联合信道大尺度衰落估计方法，其特征在于，还包括: 根据用户当前时刻的位置、移动速度和信道大尺度衰落估计值，估算所述用户在下一时刻的位置和信道大尺度衰落估计值。
6.一种基站，其特征在于，包括: 信息收集模块，所述信息收集模块用于收集预设区域已知的用户的信道大尺度衰落估计值、位置信息和移动速度； 信道大尺度衰落估算模块，所述信道大尺度衰落估算模块用于根据所述预设区域内已知的用户的位置信息、移动速度和信道大尺度衰落估计值确定各个用户之间的信道大尺度衰落的空间相关矩阵，并根据所述空间相关矩阵的空间相关性，获得所述预设区域内未知的用户信道大尺度衰落估计值。
7.如权利要求6所述的基站，其特征在于，所述信息大尺度衰落估算模块用于判断所述各个用户之间的信道大尺度衰落空间相关矩阵是否已知，并在判定已知时，直接通过最小均方误差法估算未知的信道大尺度衰落估计值，以及在判定所述各个用户之间的信道大尺度衰落空间相关矩阵未知时，判定所述空间相关矩阵的相关性随着距离指数衰减，以得到用户的信道大尺度衰落的空间相关矩阵，并进一步估算所述未知的信道大尺度衰落估计值。
8.如权利要求6所述的基站，其特征在于，所述信息收集模块可通过接收所述用户发送的信令获得所述用户的信道大尺度衰落估计值、位置信息和移动速度。
9.如权利要求6所述的基站，其特征在于，所述信道大尺度衰落估算模块还用于根据所述预设区域内已知的用户的位置信息、移动速度和信道大尺度衰落估计值确定各个用户之间的信道大尺度衰落的空间相关矩阵，并根据所述空间相关矩阵的空间相关性，提高已知的用户信道大尺度衰落估计精度。
10.如权利要求6所述的基站，其特征在于，还包括: 信息修正模块，所述信息单元用于根据用户当前时刻的位置、移动速度和信道大尺度衰落估计值，估算所述用 户在下一时刻的位置和信道大尺度衰落估计值。
【文档编号】H04L1/06GK103532882SQ201310456428
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年9月29日 优先权日:2013年9月29日
【发明者】张鑫, 张秀军, 肖立民, 赵熠飞, 许希斌, 王京 申请人:清华大学