用于大规模多输入多输出时分双工系统的信道校准方法
【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
【背景技术】
[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（MMO) 系统可以增大信道容量，从而引起产业界和学术届的广泛关注。MMO有两种双工模式，一种 是频分双工（FDD)，另一种是时分双工（TDD)。频分双工（FDD)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MMO系统中，频分双工（FDD)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。传统的信道校准技术是，分别获得上下行信道状态信息，让后再进 行校准得到上下行信道的关系，效率较低，且需要反馈大量的下行信道状态信息给基站。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是为推进无线通信领域的时分双工大规模多输入多输出技术的应 用，提出的一种用于大规模多输入多输出时分双工系统的信道校准方法，该方法可以较为 准确度校准时分双工大规模多输入多输出系统上下行信道，通过互易性原理可以比较简洁 的得到下行信道准确信息。
[0004] 本发明提出的一种用于大规模多输入多输出时分双工系统的信道校准方法，，其 特征在于，该方法包括：将大规模多输入多输出系统分成三个子系统，三个子系统包括一 个单输入单输出系统（SISO)，两个单输入多输出系统（SMO)。分别校准三个子系统的上下 行信道得出信道校准系数。然后根据三个子系统的信道校准系数得出整个多输入多输出系 统（MMO)的校准系数，再根据上行信道状态信息得出整个系统的比较准确的下行信道状 态?目息。
[0005] 本发明具体包括以下步骤：
[0006] 1)确定参考信道，参考天线，划分子系统：将大规模基站与用户的多输入多输出 系统a分成三个子系统，用户B端发送上行导频信号，基站A端根据B端发送的导频信号 估计上行信道状态信息，选出信道增益最高的一个信道作为参考信道，参考信道两端的天 线作为参考天线，设A端有M根天线分别为A M，基站A选出的参考天线为A1, A2?A M， AiE C (i = 2, 3，... Μ)表示A的其他天线；基站A发送含参考天线的信息给基站B，B端有N 根天线分别为Bi?BN，则基站B根据基站A发送的信息选出参考天线为 =2, 3, ..，N))表示B的其他天线；天线A1和天线B i组成单输入单输出子SISO系统b，参 考天线A1和天线A 2?成一个单输入多输出子SIMO系统c，天线B i和天线B 2?B #且 成另一个单输入多输出子SIMO系统d ;
[0007] 2)估计系统b的信道校准系数β b:估计SISO系统b上行和下行信道状态信息， 根据公式（3)得到：Gb= Hb · f3b (4)，
[0008] 其中，/?, = =心_ 7V，广I =尺,_ G，·多次估计Gb, Hb，生成一个总体 最小二乘问题，解最小二乘问题，则求出校准系数β b;
[0009] 3)估计系统b的信道校准系数β e:A兩A 2?A M组成的SMO系统C，获得SMO 系统c上行和下行信道状态信息G。，H。，根据公式（3)得到：
[0010] Gc= β c · Hc (5)
[0011] 其中，汉= d.，P1 = /?(.·Γ/，多次估计 G C，HC， 生成M-I个总体最小二乘问题，解最小二乘问题，则求出校准系数β。：
【主权项】
1. 一种用于大规模多输入多输出时分双工系统的信道校准方法，其特征在于，该方法 包括：将大规模多输入多输出系统分成三个子系统，三个子系统包括一个单输入单输出系 统，两个单输入多输出系统；分别校准三个子系统的上下行信道得出信道校准系数。然后根 据三个子系统的信道校准系数得出整个多输入多输出系统的校准系数，再根据上行信道状 态信息得出整个系统的比较准确的下行信道状态信息。
2. 如权利要求1所述方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤： 1) 确定参考信道，参考天线，划分子系统：将大规模基站与用户的多输入多输出系统a 分成三个子系统，用户B端发送上行导频信号，基站A端根据B端发送的导频信号估计上 行信道状态信息，选出信道增益最高的一个信道作为参考信道，参考信道两端的天线作为 参考天线，设A端有M根天线分别为Ai?AM，基站A选出的参考天线为Ai，A2?AM，AiGC(i =2, 3,...M)表示A的其他天线；基站A发送含参考天线的信息给基站B，B端有N根天线 分别为Bi?BN，则基站B根据基站A发送的信息选出参考天线为&，B2?BN(BjGD(j= 2, 3,. .，N))表示B的其他天线；天线Ai和天线Bi组成单输入单输出子SISO系统b，参考天 线Ai和天线A2?AM组成一个单输入多输出子SIM0系统c，天线Bi和天线B2?B與成另 一个单输入多输出子SIM0系统d; 2) 估计系统b的信道校准系数0b:估计SIS0系统b上行和下行信道状态信息，根据 公式⑶得到：Gb=Hb ? |3b ⑷， 其中，代=尽?C，巧=心?C=A「?L，.多次估计Gb,Hb，生成一个总体最小 二乘问题，解最小二乘问题，则求出校准系数0 b; 3) 估计系统b的信道校准系数e:A种A2?AM组成的SM0系统c，获得SM0系统 c上行和下行信道状态信息G。，H。，根据公式（3)得到： Gc= 0c *Hc (5) 其中，汉=八，/〖=<_r4,乓=i?c ，多次估计g。，H。，生成M-1个总体最小 二乘问题，解最小二乘问题，则求出校准系数A:力喂
diag(|3。）为0。主对角线元素； 4) 估计系统b的信道校准系数f3d:获得由81，82?8#且成的5頂0系统(1，获得该5頂0 系统d上行和下行信道状态信息Gd，Hd，根据公式（3)可得到Gd=d ?Hd (6) 其中怂=/V^，4 ?%，巧=i?zTr/，多次估计Gd，Hd，生成N-1个总体最小 二乘问题，解最小二乘问题，则求出校准系数A
diag(|3d)为^主对角线元素； 5) 计算大规模多输入多输出系统a的校准系数0 3为：
通过步骤2)，3)，4)可以得出其中f3b，f3。，0。含a的所有的信息，故0 3用 0b,0c0 ：
6)根据公式（8)估计大规模多输入多输出系统a的下行信道状态信息： [G]mn= [H]mn ? [0Jmn (8) [G]mn为第mn个信道的下行信道状态信息，[H]mn为第mn个信道的上行信道状态信息， [0为第mn个信道的信道校准系数，则根据上行信道信息估算下行信道状态信息。
【专利摘要】本发明涉及一种用于大规模多输入多输出时分双工系统的信道校准方法，属于无线通信中继信道校准技术领域，该方法包括：将大规模多输入多输出系统分成三个子系统，三个子系统包括一个单输入单输出系统，两个单输入多输出系统；分别校准三个子系统的上下行信道得出信道校准系数。然后根据三个子系统的信道校准系数得出整个多输入多输出系统的校准系数，再根据上行信道状态信息得出整个系统的比较准确的下行信道状态信息。本方法可以减少信道状态信息的反馈，使系统容量相较于一般传统方法有一定的提高，并减少了系统发送导频所消耗的功率。
【IPC分类】H04B17-30, H04L1-24
【公开号】CN104618080
【申请号】CN201510047935
【发明人】粟欣, 容丽萍, 曾捷, 刘强, 许希斌, 王京
【申请人】清华大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月30日