时分双工多天线系统中基于放大转发的中继信道校准方法
【专利摘要】本发明涉及一种时分双工多天线系统中基于放大转发的中继信道校准方法，属于无线通信中继信道校准【技术领域】，该方法包括：中继发射上行导频序列，基站接收中继发送的导频并估计信道状态信息，基站发射下行导频，中继接收基站发送的下行导频信号并进行放大转发，基站接收中继放大转发后的信号，估计整个上行下行过程的信道状态信息，再根据之前估计的上行信道状态信息，估算下行信道状态信息,根据上下行信道的关系，便可对信道进行校准。该方法可以较为准确度校准TDD-MIMO系统上下行信道，通过互易性原理可以比较简洁的得到下行信道准确信息。
【专利说明】时分双工多天线系统中基于放大转发的中继信道校准方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线通信中继信道校准【技术领域】，特别涉及一种无线通信领域 TDD-LS-MIMO的多天线基站到多天线中继下行信道校准方法 技术背景
[0002] 随着移动终端的不断增加，下行数据的业务量也越来越大，多输入多输出（MIMO) 系统可W增大信道容量，从而引起产业界和学术届的广泛关注。MIMO有两种双工模式，一种 是频分双工（F孤），另一种是时分双工（TDD)。频分双工（F孤）是现在广泛应用的一种双工 模式，主要特征为上下行信道工作在不同的的频段，然而在MIMO系统中，频分双工（F孤）在 对下行信道状态进行估计时导频开销过于巨大。而采用时分双工（TDD)模式，因为其上下 行信道都工作在同一频段，故上下行信道存在互易性，可根据上行信道状态信息估计下行 信道状态信息。然而由于上下行发射，接收器件的不完美性，导致信道互易性遭到破坏，利 用上行信道状态信息，不能准确的估算出下行信道的状态信息。故需要对上下行信道进行 校准，使其满足互易性。
[0003] 如图1所示，Ta为基站端发射天线对系统的影响，Ra为基站端接收天线对系统的 影响，Tb为中继端发射天线对系统的影响，Rc为中继端接收天线对系统的影响；对TDD系统 进行校准的原因如下：
[0004] 由于Ta声Ra, Rb声Tb,故Hup声Hd。?，Hup为上行状态信息，Hdwn下行状态信息。即 由于上述原因，在时分双工系统中，信道互易性遭到破坏，便不能用上行信道估计下行信道 的状态信息。
[0005] -般校准原理为：需要求出Ta ? Rb与Ra ? Tb关系即可，不必求出每一个的具体值。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是为推进无线通信领域的时分双工多输入多输出（TDD-MIMO)技术 的应用，提出的一种时分双工多天线系统中基于放大转发的中继信道校准方法，该方法可 W较为准确度校准T孤-MIMO系统上下行信道，通过互易性原理可W比较简洁的得到下行 信道准确信息。
[0007] 本发明提出的一种时分双工多天线系统中基于放大转发的中继信道校准方法， 其特征在于，该方法包括：中继发射上行导频序列，基站接收中继发送的导频并估计信道 状态信息，基站发射下行导频，中继接收基站发送的下行导频并进行放大转发，基站接收中 继放大转发后的信号，估计整个上行下行过程的信道状态信息，再根据之前估计的上行信 道状态信息，估算下行信道状态信息，根据上下行信道的关系，便可对信道进行校准。本发 明上述方法具体包括如下步骤；设町。为上行状态信息，下行状态信息，各式中下标UP 表不上打，dowm表不下打；
[000引1)中继站巧巧端m根天线同时发送不同的上行正交导频Xj., Xj.为第j根天线发 送的导频，Xj = [Xj[0], Xj[l],. . . Xj[TUp-l]]T,每个正交导频的长度为Tup, Tup > m，m、j均 为正整数；正交导频按化damard矩阵构造，
[0009] 化damard矩阵的每一行组成一个导频Xj ;
[0010] 2)基站炬巧端n根天线同时对中继巧巧端发送的信号进行检测，第i根BS天线 得到检测信号=柄[0]，y;山，...y;[Tup-1]]T，检测信号长度为Tup,Tup > m，m为正整 数；
[0011] 3)基站端每根天线接收中继站端的每根天线发出的信号，表示为：
[001引y = xHup+rV，B細,，E揉。。，Dup为高斯白噪声矩阵，
[001引设中继站端的正交导频集合为X，X = [X。X2, ... Xm],基站端的检测信号为y, y = 扔，72,... y。]，X，y为已知量，则根据最小均方误差准则MMSE可得Hup的估计值H,,,,，
[0014] 如式所示；
【权利要求】
1. 一种时分双工多天线系统中基于放大转发的中继信道校准方法，其特征在于，该方 法包括：中继发射上行导频序列，基站接收中继发送的导频并估计信道状态信息，基站发 射下行导频，中继接收基站发送的下行导频并进行放大转发，基站接收中继放大转发后的 信号，估计整个上行下行过程的信道状态信息，再根据之前估计的上行信道状态信息，估算 下行信道状态信息，根据上下行信道的关系，便可对信道进行校准。
2. 如权利要求1所述校准方法，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：设Hup为上 行状态信息，Hd_下行状态信息，各式中下标up表示上行，dowm表示下行； 1) 中继站端m根天线同时发送不同的上行正交导频&为第j根天线发送的导频， Xj = [x」[0]，Xj[l]，. . . Xj[Tup-l]]T，每个正交导频的长度为Tup，T up彡m，m、j均为正整数； 正交导频按Hadamard矩阵构造， Hadamard矩阵的每一行组成一个导频Xj ; 2) 基站端n根天线同时对中继站端发送的信号进行检测，第i根BS天线得到检测信号 yi? Yi = [Yi [〇]，Yi [1]，? ? ? Yi [Tup-I] ]T，检测信号长度为 Tup，Tup 彡 m，m 为正整数； 3) 基站端每根天线接收中继站端的每根天线发出的信号，表示为： y = icH琴+n琴（Ilitewn e ^为高斯白噪声矩阵， 设中继站端的正交导频集合为X，X= [X1, x2，... xm]，基站端的检测信号为y，y = [yp y2,... yn]x，y为已知量，则根据最小均方误差准则MMSE得到Hup的估计值倉胃，如式所
根据步骤3)得到的fiup ,以等间隔选择基站的K个发射天线K〈 = m，发送K个下行正 交导频^ Td = m，Td为导频发送的时间；K个下行正交导频 按Hadamard矩阵构造，Hadamard矩阵的每一行为一个正交导频；所述基站端的K根天线从 小到大依次编号发送正交导频给中断站，编号与Hadamard行号是一一对应的； 4) 中继站端RS天线得到的检测信号<，y/= [yj[0]，yj[l]，...yj[T-l]]T(T彡K)，j =1，2.. m;中继站端每根天线接收基站端的每根天线发出的信号，表示为： f = xdHd_, +nd_e tfx")其中，ndOTn为高斯白噪声矩阵；
端； 6)中继站每根天线接收基站的每根天线发出的下行信号，同时基站每根天线接收中继 站的每根天线发出的上行信号，基站BS端k根天线检测来自RS端发来的信号为yal1，yal1 表示为：yall = AxdHall+And_Hall+nup，n d_，nup 为高斯白噪声矩阵，式 中，UaIi Odow Ii ? 麗二，设 AHall 一 I，故7311 一 AxdHall+nd_+nUI^过最小均方误差准则（MMSE)
元素，a彡m, b彡k 为Hd_中对应元素，a彡m, b彡k ; 8)利用得出的校准因子P根据上行信道状态信息估计下行状态信息。
【文档编号】H04L25/02GK104363062SQ201410591847
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】粟欣, 刘强, 王韬, 曾捷 申请人:清华大学