一種對(duì)多天線通信系統(tǒng)的天線通道進(jìn)行刻度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于大規(guī)模Mnro無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種對(duì)多天線通信系 統(tǒng)的天線通道進(jìn)行刻度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 大規(guī)模MIMO(Multiple_Input Multiple_Output，Massive ΜΙΜΟ)技術(shù)的提出使頻 譜利用率達(dá)到了空前的水平，可以使無(wú)線通信系統(tǒng)達(dá)到很高的吞吐量。由于在大規(guī)模MMO 系統(tǒng)中，基站部署了成百根的天線，時(shí)分雙工（Time Division Duplexing，以下簡(jiǎn)稱TDD)是 較為適合的一種雙工模式。相比于FDD (Frequency Division Duplexing)，TDD有著非常好 的信道互易性。然而，在實(shí)際中，僅空中的無(wú)線傳播信道是互易的，基站每根天線所連接的 發(fā)送、接收RF(Radi 〇 Frequency)鏈路是非互易的，因此需要對(duì)天線的多個(gè)通道進(jìn)行刻度。
[0003] 傳統(tǒng)的刻度方法需要在待刻度系統(tǒng)端配置與其天線數(shù)目相應(yīng)的額外數(shù)目的硬件 電路，當(dāng)基站采用大規(guī)模MMO時(shí)，硬件電路所帶來(lái)的成本開銷將會(huì)很大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供一種對(duì)多天線通信系統(tǒng)的天線 通道進(jìn)行刻度的方法，能夠有效解決大規(guī)模MMO系統(tǒng)中因天線TX/RX鏈路不匹配而導(dǎo)致的 TDD信道非互易的問(wèn)題，而且不需要大量的硬件電路，并且待刻度系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)不需要使 用同一時(shí)鐘和頻率源，可以有效地對(duì)多天線通道進(jìn)行刻度。
[0005] 本發(fā)明提供一種對(duì)多天線通信系統(tǒng)的天線通道進(jìn)行刻度的方法，包括：
[0006] 步驟1待刻度的大規(guī)模M頂0系統(tǒng)通過(guò)通信鏈路和刻度輔助系統(tǒng)連接，并通知所述 刻度輔助系統(tǒng)開始進(jìn)行刻度；
[0007] 步驟2所述待刻度的大規(guī)模M頂0系統(tǒng)的多根天線所連接的多個(gè)發(fā)送鏈路依次發(fā) 送下行刻度信號(hào)。在第i個(gè)符號(hào)周期內(nèi)所述待刻度的大規(guī)模MMO系統(tǒng)有一個(gè)或多個(gè)發(fā)送 鏈路發(fā)送下行刻度信號(hào)，其中發(fā)送鏈路TXn所分配到的子載波的編號(hào)集合為ct/ 且=0,辦矣氣，η = 0, 1，2, ."，N-1，N表示所述待刻度大規(guī)模MM)系統(tǒng)所配置 的天線個(gè)數(shù)，子載波編號(hào)集合U = {m I m = 0, 1，2,…，M-l}，M表示子載波個(gè)數(shù)，發(fā)送鏈路TXn 在子載波m e Uiin上發(fā)送的信號(hào)為X ^ni，所述刻度輔助系統(tǒng)在所述子載波m上收到的信號(hào) 為= ·4?.?, + wUm，其中下行信道= 火,》·是所述刻度輔助系統(tǒng)的 接收鏈路RXa在所述子載波m上的信道系數(shù)；h ηιΠ 1是所述待刻度的大規(guī)模M頂0系統(tǒng)的第η 根天線與所述刻度輔助系統(tǒng)的天線之間的在所述子載波m上的空中信道系數(shù)；tnini是所述 待刻度的大規(guī)模M頂0系統(tǒng)的發(fā)送鏈路TX n在所述子載波m上的信道系數(shù);w ^ni是下行信道 的噪聲；
[0008] 步驟3所述刻度輔助系統(tǒng)通過(guò)所述下行刻度信號(hào)與所述待刻度的大規(guī)模MMO系 統(tǒng)進(jìn)行定時(shí)同步、頻率同步、信道估計(jì)，然后所述刻度輔助系統(tǒng)通過(guò)所述通信鏈路將下行信 道信息傳輸給所述待刻度的大規(guī)模Mnro系統(tǒng)；
[0009] 步驟4所述刻度輔助系統(tǒng)的發(fā)送鏈路TXa在子載波集合U的子集1? Cl/上發(fā)送上 行刻度信號(hào)；
[0010] 步驟5所述待刻度大規(guī)模M頂0系統(tǒng)通過(guò)所述上行刻度信號(hào)與所述刻度輔助系統(tǒng) 進(jìn)行定時(shí)同步、頻率同步、信道估計(jì)；
[0011] 步驟6所述待刻度系統(tǒng)使用估計(jì)得到的所述上、下行信道計(jì)算通道刻度系數(shù)。
[0012] 總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效 果：
[0013] 1、解決大規(guī)模MMO系統(tǒng)的TDD信道非互易性的問(wèn)題
[0014] 在TDD模式中，基站到用戶設(shè)備的上下行鏈路信道都使用同樣的頻率，因而在理 想情況下，上下行鏈路信道參數(shù)相同。然而在實(shí)際中，由于大規(guī)模MMO系統(tǒng)中天線所連接 的接收和發(fā)送RF鏈路并不存在互易性，因此在實(shí)際中TDD信道的互易性受到損失。本發(fā)明 的技術(shù)方案可以對(duì)大規(guī)模MMO系統(tǒng)中的天線通道（即RX/TX鏈路）進(jìn)行刻度，來(lái)解決各個(gè) 天線通道不匹配的問(wèn)題從而使TDD信道的互易性得到增強(qiáng)；
[0015] 2、不需要大量的硬件電路
[0016] 本發(fā)明的技術(shù)方案僅需在待刻度的大規(guī)模MIMO系統(tǒng)外配置一個(gè)具有一根天線的 刻度輔助系統(tǒng)，不需要在大規(guī)模Mnro系統(tǒng)處連接過(guò)多額外的硬件電路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于架 設(shè)；
[0017] 3、獨(dú)立的時(shí)鐘和頻率源
[0018] 本發(fā)明的技術(shù)方案中的刻度輔助系統(tǒng)使用獨(dú)立的時(shí)鐘源和頻率源，不需要與待刻 度的大規(guī)模Mnro系統(tǒng)完全同步，降低了硬件設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1為本發(fā)明對(duì)多天線通信系統(tǒng)的天線通道進(jìn)行刻度的方法的流程圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明應(yīng)用的系統(tǒng)示意圖；
[0021] 圖3為本發(fā)明的下行時(shí)頻點(diǎn)示意圖；
[0022] 圖4至圖6為本發(fā)明的3種OFDM梳狀導(dǎo)頻示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要 彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0024] 圖1所示為本發(fā)明對(duì)多天線通信系統(tǒng)的天線通道進(jìn)行刻度的方法的流程圖，具體 包括以下步驟：
[0025] 步驟1刻度的啟動(dòng)：待刻度的大規(guī)模MMO系統(tǒng)通過(guò)通信鏈路和刻度輔助系統(tǒng)連 接，通知刻度輔助系統(tǒng)開始進(jìn)行刻度。圖2所示為本發(fā)明應(yīng)用的系統(tǒng)示意圖，在本發(fā)明提出 的大規(guī)模MMO通信系統(tǒng)中，刻度輔助系統(tǒng)配備有一根天線，可發(fā)送、接收無(wú)線信號(hào)?？潭容o 助系統(tǒng)與待刻度的大規(guī)模MMO系統(tǒng)另外通過(guò)一個(gè)通信鏈路連接，在該鏈路上能夠傳輸控 制和數(shù)據(jù)信息。
[0026] 步驟2待刻度的大規(guī)模MMO系統(tǒng)向刻度輔助系統(tǒng)發(fā)送下行刻度信號(hào)。
[0027] 在本發(fā)明實(shí)施例中，待刻度的大規(guī)模MMO系統(tǒng)向刻度輔助系統(tǒng)發(fā)送所發(fā)送的下 行刻度信號(hào)具體為OFDM導(dǎo)頻信號(hào)。圖3所示為本發(fā)明的下行時(shí)頻點(diǎn)示意圖，該OFDM導(dǎo)頻 信號(hào)包括多個(gè)時(shí)頻點(diǎn)，發(fā)送鏈路TX。，TX 1, TX2，…，TXn 1各自在一部分時(shí)頻點(diǎn)上發(fā)送自己的導(dǎo) 頻信號(hào)，不同天線使用的時(shí)頻點(diǎn)不重合，其中N是待刻度大規(guī)模MMO系統(tǒng)所配置的天線個(gè) 數(shù)。圖4至圖6所示為本發(fā)明的3種OFDM梳狀導(dǎo)頻示意圖。圖4所示OFDM梳狀導(dǎo)頻示意 圖中，TX。僅在第一個(gè)OFDM時(shí)域符號(hào)中發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)；圖5所示OFDM梳狀導(dǎo)頻示意圖中， TX。在每個(gè)OFDM時(shí)域符號(hào)中都發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)；圖6所示OFDM梳狀導(dǎo)頻示意圖中，TX。每隔 兩個(gè)OFDM時(shí)域符號(hào)發(fā)送一次導(dǎo)頻信號(hào)。
[0028] 以圖3為例，設(shè)共有M個(gè)子載波，子載波編號(hào)集合為U= {m|m = 0，1，2，···，M-1}。 在第i個(gè)符號(hào)周期內(nèi)有一個(gè)或多個(gè)發(fā)送鏈路發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)，其中發(fā)送鏈路TXn所分配到的 子載波的編號(hào)集合為1^，％"(=[/且[//"(^%二0^?；^，11 = 0，1，2，"^-1。發(fā)送鏈 路了&在子載波m e U 1ιη上發(fā)送的信號(hào)為X ^ni，刻度輔助系統(tǒng)在子載波m上收到的信號(hào)為 乃._= Cnm 其中下行信道^; = 人,,,，rA, "是刻度輔助系統(tǒng)的接收鏈路 1?^在子載波m上的信道系數(shù)；hnini是待刻度的大規(guī)模MMO系統(tǒng)的第n(n = 0, 1，"·，Ν-1)根 天線與刻度輔助系統(tǒng)的天線之間的在子載波m上的空中信道系數(shù)；tnini是待刻度的大規(guī)模 MHTO系統(tǒng)的發(fā)送鏈路了乂"在子載波m上的信道系數(shù)；w 1ιηιηι是下行信道的噪聲。
[0029] 步驟3刻度輔助系統(tǒng)通過(guò)該下行刻度信號(hào)與待刻度的大規(guī)模MMO系統(tǒng)進(jìn)行定時(shí) 同步、頻率同步、信道估計(jì)。然后，刻度輔助系統(tǒng)通過(guò)通信鏈路，將下行信道信息傳輸給待刻 度的大規(guī)模MHTO系統(tǒng)。
[0030] 在本發(fā)明實(shí)施例中，刻度輔助系統(tǒng)通過(guò)已知信號(hào)與待刻度的大規(guī)模MMO系統(tǒng)進(jìn) 行定時(shí)同步、頻率同步。具體為，刻度輔助系統(tǒng)使用待刻度的大規(guī)模Mnro系統(tǒng)的發(fā)送鏈路 ΤΧ。所發(fā)送的時(shí)頻點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行定時(shí)同步、頻率同步，然后再對(duì)待刻度的大規(guī)模MMO系統(tǒng)的所 有天線與刻度輔助系統(tǒng)的天線之間的所有信道進(jìn)行信道估計(jì)。在本發(fā)明實(shí)施例中，信道估 計(jì)的方法具體為：
[0031] 對(duì)于子載波集合Uy中的載波上的下行信道，即當(dāng)me Uy時(shí)，使用基于導(dǎo) 頻的信道估計(jì)方法例如最小二乘（Least Squares，以下簡(jiǎn)稱LS)方法得到的信道估計(jì)為 Λ: =JW1 其中，X1,n,m為待刻度系統(tǒng)的TX在子載波m的符號(hào)周期i上發(fā)送的信號(hào)； 是刻度輔助系統(tǒng)在子載波m上收到的信號(hào)。對(duì)于子載波集合U 1ιη外的載波上的下行信 道f即當(dāng)w g U寸，可使用插值法計(jì)算得到其估計(jì)值。從而可以得到待刻度大規(guī)模 M頂0系統(tǒng)的發(fā)送鏈路TXn在各個(gè)子載波上的下行信道估計(jì)e C/。
[0032] 步驟4刻度輔助系統(tǒng)向待刻度的大規(guī)模M頂0系統(tǒng)發(fā)送上行刻度信號(hào)。
[0033] 在本發(fā)明實(shí)施例中，刻度輔助系統(tǒng)發(fā)送的上行刻度信號(hào)具體為OFDM導(dǎo)頻信號(hào)。 刻度輔助系統(tǒng)的發(fā)送鏈路TX a在子載波集合U = {m|m = 0, 1，2,…，M-1}的子集ei/ 上發(fā)送導(dǎo)頻。刻度輔助系統(tǒng)在子載波m，m e隊(duì)上發(fā)送的信號(hào)為X ^，待刻度大規(guī)模MMO 系統(tǒng)的接收鏈路1?"在子載波m上收到的信號(hào)為Z,,.m = + ，其中上行信道 是待刻度的大規(guī)模M頂O系統(tǒng)的接收鏈路RX n的信道系數(shù)；h ^是待 刻度的大規(guī)模MHTO系統(tǒng)的第η (η = 0, 1，"·，Ν-1)根天線與刻度輔助系統(tǒng)的天線之間的空 中信道系數(shù)；是刻度輔助系統(tǒng)的發(fā)送鏈路TXa的信道系數(shù);w' ^是上行信道的噪聲。
[0034] 步驟5待刻度大規(guī)模M頂0系統(tǒng)通過(guò)該上行刻度信號(hào)與刻度輔助系統(tǒng)進(jìn)行定時(shí)同 步、頻率同步、信道估計(jì)。
[0035] 在本發(fā)明實(shí)施例中，待刻度大規(guī)模MMO系統(tǒng)通過(guò)上行刻度信號(hào)與刻度輔助系統(tǒng) 進(jìn)行定時(shí)同步、頻率同步。具體為，待刻度大規(guī)模MHTO系統(tǒng)通過(guò)接收鏈路RX。所接收到的 時(shí)頻點(diǎn)信號(hào)與刻度輔助系統(tǒng)進(jìn)行定時(shí)同步、頻率同步，