一种双流波束赋形的方法、装置及基站与流程

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种双流波束赋形的方法、装置及基站。

背景技术：

波束赋形(beamforming，bf)是自适应阵列智能天线的一种实现方式，是一种在多个阵元组成的天线阵列上实现的数字信号处理技术。天线阵列将各个阵元接收到的信号作加权组合，通过改变天线阵列的权值，使波束形状和方向随之改变，也就是使发射和接收波束均能指向期望用户，而波束的零点能与干扰用户的方向重合，消除干扰，达到提高基站发射机的等效发射功率，实现降低用户间干扰，提升系统容量的目的。bf技术已经在时分长期演进(timedivisionlongtermevolution，td-lte)、全球微波互联接入(worldwideinteroperabilityformicrowaveaccess，wimax)、时分同步码分多址(timedivision-synchronouscodedivisionmultipleaccess，td-scdma)等无线网络中得到了广泛的应用。

通常有两大类实现方式：多入多出(multiple-inputmultiple-output，mimo)beamforming和波达角(directionofarrival，doa)beamforming。其中，波束赋形方法属于mimobeamforming具体实现为：

mimobeamforming技术是利用信道信息对发射数据进行加权，形成波束的一种波束赋形方法，根据赋形权值是否依赖于用户设备(userequipment，ue)的反馈，该波束赋形方法可分为开环bf和闭环bf两种模式。开环bf不需要 ue反馈权值，常用于时分双工(timedivisionduplexing，tdd)系统，闭环bf技术需要终端反馈信道信息(如码本codebook)给发射端，常用于频分双工(frequencydivisionduplexing，fdd)系统。

开环bf技术利用上行信道信息，不需要接收端反馈信道信息给发射端，发射端通过上行信道自行估计得到赋形向量对发射信号进行加权。开环bf技术对覆盖和吞吐量的提升都有比较明显的效果。另外，开环bf技术利用了上下行信道的互易特性，故系统实现时需要对各个收发通路进行校正。

在开环bf技术下的双流波束赋形技术是多天线增强型技术，完美结合了智能天线波束赋形技术与mimo空间复用技术。能够保持传统单流波束赋形技术增加覆盖、提高小区容量和减少干扰的特性，既可以提高边缘用户的可靠性，同时也可有效提升小区中心用户的吞吐量。

常见的，计算双流波束赋形向量需要终端支持探测参考信号(soundingreferencesignal，srs)的天线选择性发送，基站侧获得完整的上行信道状态信息，根据信道互易性，用上行信道估计值(h)通过特征值分解或者奇异值分解进行权值向量的计算，可以获得较优的性能。但是目前大多数商用终端不支持srs天线选择性发送，所以基站侧获得的信道信息不完整，从而会造成性能损失。

技术实现要素：

本发明提供一种双流波束赋形的方法、装置及基站，本发明所提供的方法及装置解决现有商用终端不支持srs天线选择性发送，所以基站侧获得的信道信息不完整，从而会造成性能损失的问题。

本发明提供一种双流波束赋形的方法，方法包括：

基站根据终端单天线发送的上行参考信号，计算上行子载波的信道估计 值；

获得自身的物理天线和小区参考信号crs端口之间的映射位图，根据所述映射位图确定所述物理天线和crs端口的映射关系；

如果根据所述信道估计值和所述映射关系确定所述终端的天线的极化类型为±45°极化，则根据所述信道估计值估计出所述终端的天线轮流发送上行参考信号的完整信道估计值；

根据所述完整信道估计值计算双流波束赋形权向量；

利用所述双流波束赋形权向量对下发到所述终端的双流数据进行处理。

可选的，计算上行子载波的信道估计值包括：

将所述上行子载波分为多个资源组，并确定每个资源组对应的信道估计平均值；其中，该信道估计平均值是每个资源组中多个上行子载波对应的信道估计值之和与每个资源组中上行子载波个数的比值；

将所述信道估计平均值作为每个资源组的信道估计值。

可选的，根据所述信道估计值估计出所述终端的天线轮流发送上行参考信号的完整信道估计值包括：

根据所述终端的天线数量和信道估计值形成第一信道估计向量h＝[h1,1h1,2…h1,n]^t；其中，第一信道估计向量h中的元素h1,n是指在当前资源组下基站第n个天线上的信道估计值，n为基站的物理天线数；

根据所述映射位图确定所述物理天线和两个crs端口的映射关系，根据所述映射关系确定所述第一信道估计向量中元素与所述两个crs端口的对应关系；

根据±45°极化天线的特性和所述两个crs端口与所述物理天线的对应关系，对于终端天线极化类型是±45°极化的终端，将所述第一信道估计向量中所 述两个crs端口对应元素的位置关系进行交换形成第二信道估计向量；

将第一信道估计向量和第二信道估计向量组合形成所述完整信道估计值。

可选的，根据所述完整信道估计值计算双流波束赋形权向量包括：

利用特征值分解或奇异值分解对所述完整信道估计值进行处理得到双流波束赋形权向量。

可选的，所述上行参考信号包括探测参考信号srs或解调参考信号dmrs。

基于上述方法本发明还提供一种双流波束赋形的装置，该装置包括：

信道估计模块，用于根据终端单天线发送的上行参考信号，计算上行子载波的信道估计值；

映射关系确定模块，用于获得基站的物理天线和小区参考信号crs端口之间的映射位图，根据所述映射位图确定所述物理天线和crs端口的映射关系；

估计模块，用于如果根据所述信道估计值和所述映射关系确定所述终端的天线的极化类型为±45°极化，则根据所述信道估计值估计出所述终端的天线轮流发送上行参考信号的完整信道估计值；

计算模块，用于根据所述完整信道估计值计算双流波束赋形权向量；

数据处理模块，用于利用所述双流波束赋形权向量对下发到所述终端的双流数据进行处理。

可选的，所述信道估计模块具体用于将所述上行子载波分为多个资源组，并确定每个资源组对应的信道估计平均值；其中，该信道估计平均值是每个资源组中多个上行子载波对应的信道估计值之和与每个资源组中上行子载波个数的比值；将所述信道估计平均值作为每个资源组的信道估计值。

可选的，所述估计模块具体包括：

第一向量生成单元，用于根据所述终端的天线数量和信道估计值形成第一信道估计向量h＝[h1,1h1,2…h1,n]^t；其中，第一信道估计向量h中的元素h1,n是指在当前资源组下基站第n个天线上的信道估计值，n为基站的物理天线数；

映射关系确定单元，用于根据所述映射位图确定所述物理天线和两个crs端口的映射关系，根据所述映射关系确定所述第一信道估计向量中元素与所述两个crs端口的对应关系；

第二向量生成单元，用于根据±45°极化天线的特性和所述两个crs端口与所述物理天线的对应关系，对于终端天线极化类型是±45°极化的终端，将所述第一信道估计向量中所述两个crs端口对应元素的位置关系进行交换形成第二信道估计向量；

生成单元，用于将第一信道估计向量和第二信道估计向量组合形成所述完整信道估计值。

可选的，所述计算模块具体用于利用特征值分解或奇异值分解对所述完整信道估计值进行处理得到双流波束赋形权向量。

可选的，所述信道估计模块具体用于根据终端单天线发送的探测参考信号srs或解调参考信号dmrs计算上行子载波的信道估计值。

本发明还提供一种基站，该基站包括上述双流波束赋形的装置中的各模块。

上述技术方案中的一个或两个，至少具有如下技术效果：

本发明所提供的一种双流波束赋形的方法及装置，在终端不支持srs天线选择发送时，利用天线极化形式和单天线发送的上行信道估计值等先验信息来 估计信道状态矩阵，进而用常见双流波束赋形权值向量计算方法对发射数据加权后发射。使得终端不支持srs天线选择性发送的现状下，也可以使用较优的权值向量生成方法，有效的提高了系统性能。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种双流波束赋形的方法的流程示意图；

图2为一种crs端口和物理天线对应关系的映射图；

图3为本发明实施例二提供的一种双流波束赋形的方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种双流波束赋形的装置的结构示意图。

具体实施方式

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。

本发明实施例提供，提供一种双流波束赋形的方法，该方法包括：

基站根据终端单天线发送的上行参考信号，计算上行子载波的信道估计值；

获得自身的物理天线和小区参考信号(cellreferencesignals，crs)端口之间的映射位图，根据所述映射位图确定所述物理天线和crs端口的映射关系；

如果根据所述信道估计值和所述映射关系确定所述终端的天线的极化类型为±45°极化，则根据所述信道估计值估计出所述终端的天线轮流发送上行参 考信号的完整信道估计值；

根据所述完整信道估计值计算双流波束赋形权向量；

利用所述双流波束赋形权向量对下发到所述终端的双流数据进行处理。

为了进一步详细的说明本发明实施例提供的方法，以下结合具体的使用场景和附图对本发明实施例所提供的方案作进一步详细的说明。

实施例一

如图1所示，本发明实施例提供一种双流波束赋形的方法，具体包括以下实现步骤：

步骤101，基站根据终端单天线发送的上行参考信号，计算上行子载波的信道估计值；

在本实施例中，该上行参考信号可以是探测参考信号(soundingreferencesigna，srs)或解调参考信号(demodulationreferencesignal，dmrs)。

另外，为了达到降噪处理的效果，还可以进一步对上行子载波的信道估计值进行累加或平均，其中进行平均的实现方式可以是：

a，将所述上行子载波分为多个资源组，并确定每个资源组对应的信道估计平均值；其中，该信道估计平均值是每个资源组中多个上行子载波对应的信道估计值之和与每个资源组中上行子载波个数的比值；

b，将所述信道估计平均值作为每个资源组的信道估计值。

步骤102，获得自身的物理天线和小区参考信号crs端口之间的映射位图，根据所述映射位图确定所述物理天线和crs端口的映射关系；

该实施例中，基站可以从操作维护中心(operationandmaintenancecenter，omc)获得基站的物理天线和crs端口(一般是两端口，分别是端口1和端口2)映射位图，根据该映射位图得到基站实际物理天线和crs端口的 映射关系，即在多天线系统中由于小区端口数小于实际物理天线数，需要知道哪几个天线对应crs端口1，哪几个天线对应crs端口2。

如图2所示，基站包括8个天线，其中端口1(port1)对应天线ant1～ant4，端口2(port2)对应天线ant5～ant8。

步骤103，如果根据所述信道估计值和所述映射关系确定所述终端的天线的极化类型为±45°极化，则根据所述信道估计值估计出所述终端的天线轮流发送上行参考信号的完整信道估计值；

在现有的天线极化类型中包括：±45°双极化、0°和90°的双极化、垂直极化。

因为步骤101得到的信道估计值是单天线发送的，所以为了得到完整的信道估计值(即轮发的信道估计值)，则需要得到两个信道估计值。基于±45°双极化的特点(对不同crs端口对应的信道估计值可以进行元素交换)，可以根据单发的信道估计值得到轮发当中另一信道估计值；从而利用两个信道估计值形成完整信道估计值。

在本发明实施例中，因为是根据所述信道估计值估计出的终端的天线轮流发送上行参考信号的完整信道估计值，所以该完整信道估计值只是近似与实际的完整信道估计值，并不是一个确切的值。在实际的应用中该完整信道估计值与实际的完整信道估计值之间的误差小于一个设定的阈值。

步骤104，根据所述完整信道估计值计算双流波束赋形权向量；

在该实施例中可以利用特征值分解或奇异值分解对所述完整信道估计值进行处理得到双流波束赋形权向量。

步骤105，利用所述双流波束赋形权向量对下发到所述终端的双流数据进行处理。

在具体的实例中，基站对双流数据的处理可以是：将该双流波束赋形权向量乘到下发的数据以及ue专用参考信号(ue-specificreferencesignals，ue-rs)上。

在该实施例中，根据所述信道估计值和所述映射关系确定所述终端的天线的极化类型为±45°极化的具体实现可以是：

a、根据基站物理天线和crs端口的映射关系以及上行子载波的信道估计值，确定基站各物理天线的功率或相位；

b，根据基站各物理天线与两个crs端口的映射关系，将该物理天线分为两个天线组；

例如基站包括8个天线(天线1～8)，两个crs端口中的端口1连接天线1～4；端口2连接天线5～8。

c，将两个天线组中物理天线的功率或相位一对一求差，得到功率差值组和相位差值组；

将天线1～4对应的功率值或相位与天线5～8一对一作差得到功率差值组和相位差值组；例如天线1的功率减去天线5的功率得到差值1；天线2的功率减去天线6的功率得到差值2；天线3的功率减去天线7的功率得到差值3；天线4的功率减去天线8的功率得到差值4；差值1～差值4组合形成功率差值组。相位差值组的形成方式相同，在此不再赘述。

d，确定功率差值组的功率差值平均值或相位差值组的相位差值平均值，将所述功率差值平均值与预设第一阈值进行比较，如果大于第一阈值则确定终端的天线的极化类型为±45°极化；或者将所述相位差值平均值与预设第二阈值进行比较，如果大于第二阈值则确定终端的天线的极化类型为±45°极化。

在该实施例中，功率差值组的功率差值平均值或相位差值组的相位差值平 均值中任何一个满足阈值要求，则可以确定终端的天线的极化类型为±45°极化，并不要求功率差值组的功率差值平均值或相位差值组的相位差值平均值同时满足阈值要求。

功率差值组的功率差值平均值可以是差值1～差值4的和除4。

在本发明实施例中，根据所述信道估计值估计出所述终端的天线轮流发送上行参考信号的完整信道估计值的具体实现方式可以是：

a，根据所述终端的天线数量和信道估计值形成第一信道估计向量h＝[h1,1h1,2…h1,n]^t；其中，第一信道估计向量h中的元素h1,n是指在当前资源组下基站第n个天线上的信道估计值，n为基站的物理天线数；

b，根据所述映射位图确定所述物理天线和两个crs端口的映射关系，根据所述映射关系确定所述第一信道估计向量中元素与所述两个crs端口的对应关系；

如果根据基站天线的特性对基站的物理天线进行排序后，排序中的前个物理天线对应crs端口1，后个物理天线对应crs端口2(根据实际物理天线和crs端口的映射关系获得)。则可以是确定h＝[h1,1h1,2…h1,n]^t中，前个元素对应crs端口1，后个元素对应crs端口2。

c，根据±45°极化天线的特性和所述两个crs端口与所述物理天线的对应关系，对于终端天线极化类型是±45°极化的终端，将所述第一信道估计向量中所述两个crs端口对应元素的位置关系进行交换形成第二信道估计向量；

d，将第一信道估计向量和第二信道估计向量组合形成所述完整信道估计值。其中，形成的完整信道估计值可以是：

本发明所提供的一种双流波束赋形的方法，在终端不支持srs天线选择发送时，利用天线极化形式和单天线发送的上行信道估计值等先验信息来估计信道状态矩阵，进而用常见权值向量计算方法对发射数据加权后发射。使得终端不支持srs天线选择性发送的现状下，也可以使用较优的权值向量生成方法，有效的提高了系统性能。

实施例二

在该实施例中，以ltetdd系统下，基站±45°双极化8天线，crs两端口为例，双流波束赋形的具体步骤如下(如图3所示)：

步骤301，基站计算上行信道估计hk*8(频域)；

其中，h的维度是k*8，k是上行子载波数，8是基站天线数。如果上行信道估计的结果是由srs获得的信道估计，k与系统带宽相关；如果上行信道估计的结果是由dmrs获得的，k与该用户分配的带宽相关；

在该实施例中，可以按照资源组进一步对上行子载波的信道估计值进行平均或者累加，达到降噪处理的效果。例如：将信道估计h中的k个上行子载波进行分组(在具体实现中进行分组的粒度可以是12或12的倍数)得到m个资源组(m为正整数)。

步骤302，基站从omc获得基站物理天线与crs端口映射位图(可以是图2所示的关系)，得到基站实际物理天线和crs端口的映射关系；

步骤303，根据获得的上行信道估计hk*8以及获得的基站天线和端口映射关系，估计终端天线的极化类型。

步骤304，基站根据终端极化类型，选择满足±45°极化终端，根据srs单 天线发送获得信道估计h估计出srs轮发后信道估计的完整信道状态信息根据该完整信道状态信息计算双流波束赋形权值。

步骤305，把波束赋形权值乘到数据和ue专用参考信号(ue-specificreferencesignals，ue-rs)上，进行双流数据下发。

在该实施例中，步骤304的具体实现包括以下步骤：

3a，基站根据估计的终端极化类型，选择终端极化类型为±45°双极化终端；

3b，基站根据计算上行信道估计h，基站实际物理天线和crs端口的映射关系，对±45°双极化终端按照下面方式估计信道状态信息

已知h＝[h1,1h1,2…h1,8]^t，其中基站物理天线数是8；且前4个物理天线对应crs端口1,后4个物理天线对应crs端口2。元素h1,1是指在当前资源组下基站第1个天线上的信道估计值，根据步骤301中的举例可知在该是实施例种将k个上行子载波分成了m个资源组，则该h＝[h1,1h1,2…h1,8]^t中的元素是一个资源组下每个基站天线对应的信道估计值。

3c，根据±45°双极化的特点，将不同crs端口信道估计进行元素交换，可以估计完整的上行信道信息(双流数据的信道估计值)；

3d，根据得到的完整信道状态信息计算双流波束赋形权向量。

通过上述3a～3d的各个步骤只是计算了一个资源组的双流波束赋形权向量，重复上述步骤则可以计算出m个资源组上的双流波束赋形的权值。

实施例三

如图4所示，基于上述方法本发明实施例还提供一种双流波束赋形的装置，该装置包括：

信道估计模块401，用于根据终端单天线发送的上行参考信号，计算上行子载波的信道估计值；

可选的，该信道估计模块401具体用于将所述上行子载波分为多个资源组，并确定每个资源组对应的信道估计平均值；其中，该信道估计平均值是每个资源组中多个上行子载波对应的信道估计值之和与每个资源组中上行子载波个数的比值；将所述信道估计平均值作为每个资源组的信道估计值。

另外，该信道估计模块401具体用于根据终端单天线发送的探测参考信号srs或解调参考信号dmrs计算上行子载波的信道估计值。

映射关系确定模块402，用于获得基站的物理天线和小区参考信号crs端口之间的映射位图，根据所述映射位图确定所述物理天线和crs端口的映射关系；

估计模块403，用于如果根据所述信道估计值和所述映射关系确定所述终端的天线的极化类型为±45°极化，则根据所述信道估计值估计出所述终端的天线轮流发送上行参考信号的完整信道估计值；

计算模块404，用于根据所述完整信道估计值计算双流波束赋形权向量；

可选的，该计算模块404具体用于利用特征值分解或奇异值分解对所述完整信道估计值进行处理得到双流波束赋形权向量。

数据处理模块405，用于利用所述双流波束赋形权向量对下发到所述终端的双流数据进行处理。

可先的，在该实施例中，估计模块403具体可以包括：

第一向量生成单元，用于根据所述终端的天线数量和信道估计值形成第一信道估计向量h＝[h1,1h1,2…h1,n]^t；其中，第一信道估计向量h中的元素h1,n是指在当前资源组下基站第n个天线上的信道估计值，n为基站的物理天线 数；

映射关系确定单元，用于根据所述映射位图确定所述物理天线和两个crs端口的映射关系，根据所述映射关系确定所述第一信道估计向量中元素与所述两个crs端口的对应关系；

第二向量生成单元，用于根据±45°极化天线的特性和所述两个crs端口与所述物理天线的对应关系，对于终端天线极化类型是±45°极化的终端，将所述第一信道估计向量中所述两个crs端口对应元素的位置关系进行交换形成第二信道估计向量；

生成单元，用于将第一信道估计向量和第二信道估计向量组合形成所述完整信道估计值。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的基站可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。为了实现上述实施例所提供的方案，该基站中可以集成上述一种双流波束赋形的装置所提供的所有功能模块。

本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下的技术效果：

本发明所提供的一种双流波束赋形的方法及装置，在终端不支持srs天线选择发送时，利用天线极化形式和单天线发送的上行信道估计值等先验信息来估计信道状态矩阵，进而用常见权值向量计算方法对发射数据加权后发射。使得终端不支持srs天线选择性发送的现状下，也可以使用较优的权值向量生成方法，有效的提高了系统性能。

本发明所述的方法并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其它的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。