一种大规模数模混合天线及信道状态信息反馈方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及通信领域，特别是涉及一种大规模数模混合天线及信道状态信息反馈方法和装置，用以减少数字天线端口数量，提高吞吐量，该方法为：在模拟预编码周期的模拟预编码矩阵选择阶段，基站在每一个时间偏移量上所对应的子帧上发送经过预编码的下行参考信号，以及接收由终端UE反馈的第一阶段CSI和测量消息。基站基于所有P个时间偏移量的模拟预编码矩阵性能的测量值选取一个目标模拟预编码矩阵。在模拟预编码周期的目标模拟预编码矩阵使用阶段，基站在每个预设的子帧上发送经过目标模拟预编码矩阵预编码的下行参考信号，以及接收由UE反馈的第二阶段CSI。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信领域，特别是涉及一种大规模数模混合天线及信道状态信息反馈方法和装置。
技术介绍
鉴于多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)技术对于提高峰值速率与系统频谱利用率的重要作用，长期演进技术(Long Term Evolution，LTE)、长期演进技术升级版(LTE-Advanced，LTE-A)等无线接入技术标准均是以多输入多输出正交频分复用技术(Multiple-Input Multiple-Output +Orthogonal Frequency Division Multiplexing，MIMO+OFDM)为基础构建起来的。此外，MIMO技术的性能增益来自于多天线系统所能获得的空间自由度，因此MIMO技术在标准化发展过程中的一个最重要的演进方向便是维度的扩展。在LTE Rel-8中，最多可以支持4层的MIMO传输。Rel-9重点对多用户多输入多输出(Multi-User MIMO，MU-MIMO)技术进行了增强，传输模式(Transmission Mode，TM)-8的MU-MIMO传输中最多可以支持4个下行数据层。Rel-10则引入支持8天线端口，进一步提高了信道状态信息的空间分辨率，并进一步将单用户多输入多输出(Single-User MIMO，SU-MIMO)的传输能力扩展至最多8个数据层。为了进一步提升MIMO技术，移动通信系统中引入大规模天线技术。现有技术中，对于全数字化的大规模天线有高达128，256以及512个天线振子，而每个天线振子连接一个收发信机，因此具有高达128，256以及512个收发信机，并具有高达128，256以及512个天线端口。大规模天线中的大量的收
发信机带来传输数据量的增加，例如，对于128个天线端口，其传输速率R约为157286.4Mbps，需要32根5G光纤用于传输数据。同时，信道状态信息的空间分辨率直接取决于下行参考信号的端口数量，获得每个天线端口的信道信息需要大量的信道状态信息参考信号(Channel Status Information Reference Signal，CSI-RS)，而大量的CSI-RS信号将会带来显著的时频资源开销。因此，大量的收发信机所带来大量的传输速率需求以及大量的CSI-RS信号所带来的时频资源开销是全数字化大规模天线急需解决的重要技术问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种大规模数模混合天线及信道状态信息反馈方法和装置，用以解决现有技术中使用大量收发信机所带来大量的传输速率需求以及大量的CSI-RS信号所带来的时频资源开销的问题。本专利技术实施例提供的具体技术方案如下：一种大规模数模混合天线，包括：NH×NV个模拟天线端口和NH×MV个数字天线端口，其中，所述NH×NV个模拟天线端口分别对应于NH×NV个移相器，其中，所述NH×NV个移相器一端与NH×NV个天线单元组成的平面阵列一一相连，所述NH×NV个移相器另一端分成NH×MV个移相器组，与NH×MV个合分路器一一相连，每一个移相器组对应KV个通道，NV＝MVKV；所述的NH×MV个数字天线端口分别对应于NH×MV个收发信机，其中，所述NH×MV个收发信机一端与所述NH×MV个合分路器一一相连。较佳的，所述NH×NV个模拟天线端口分别对应于NH×NV个移相器，其中，所述NH×NV个移相器一端与NH×NV个天线单元组成的平面阵列一一相连，其中，所述NH×NV个天线单元为NH×NV个单极化天线振子，或NH/2×NV个双极化天线振子。因此，本专利技术中的数模混合天线可以明显减少数字天线端口数量，相比全
数字的天线端口减少到原来的1/KV个。一种大规模数模混合天线的信道状态信息反馈方法，应用于上述的天线，包括：在模拟预编码周期的模拟预编码矩阵选择阶段，基站在预设的每一个时间偏移量上，采用所述每一个时间偏移量对应的模拟预编码矩阵和预设的数字预编码矩阵对下行参考信号进行预编码，并分别在所述每一个时间偏移量所对应的子帧上发送经过预编码的下行参考信号，以及接收由终端UE反馈的第一阶段CSI和测量消息，其中，所述第一阶段CSI为所述UE根据接收到的所述经过预编码的下行参考信号对空间信道进行测量后，根据测量结果计算得到的CSI，所述测量消息为每一个时间偏移量对应的参考信号接收功率RSRP值的平均值或每一个时间偏移量对应的CQI值的平均值；基站根据所述UE针对所述每一个时间偏移量反馈的测量消息，生成对应所述每一个时间偏移量的模拟预编码矩阵性能的测量值，并从中选取一个目标模拟预编码矩阵；在所述模拟预编码周期的目标模拟预编码矩阵使用阶段，基站在预设的每一个子帧上发送经过所述目标模拟预编码矩阵预编码的下行参考信号，以及接收由UE反馈的第二阶段CSI，其中，所述第二阶段CSI为所述UE根据接收到的所述经过所述目标模拟预编码矩阵预编码的下行参考信号对空间信道进行测量后，根据测量结果计算得到的CSI。因此，大规模数模混合天线的信道信息反馈方法不仅可以明显减少数字天线端口数量，同时又能保证波束足够窄，波束可以三维扫描，降低UE间干扰，提高吞吐量。相对于全数字大规模天线，采用本专利技术的方法降低了数据传输和信号处理运算难度，并又充分反映了三维波束赋形所带来增益，与信道的实际传输能力匹配，使基站可以更准确的进行链路自适应。较佳的，进一步包括：在预配置阶段，基站设置模拟预编码周期、P个时间偏移量以及模拟预编
码矩阵组，其中，所述模拟预编码周期包括模拟预编码矩阵选择阶段和目标预编码矩阵使用阶段，所述模拟预编码矩阵组包括预设的P个模拟预编码矩阵，所述P个模拟预编码矩阵为预设的P个1×NV矩阵，每一个时间偏移量分别对应一个模拟预编码矩阵，P为正整数。较佳的，在模拟预编码周期的模拟预编码矩阵选择阶段，基站在每一个时间偏移量上，采用所述每一个时间偏移量对应的模拟预编码矩阵和预设的数字预编码矩阵对下行参考信号进行预编码，包括：在模拟预编码周期的模拟预编码矩阵选择阶段，基站在每一个时间偏移量上，通过基带的移相器控制信号对所述NH×NV个模拟天线端口中每一列NV个模拟天线端口设置对应的模拟预编码矩阵；基站并进一步分别为所述每一列NV个模拟天线端口对应的所述NH×MV个数字天线端口中每一列MV个数字天线端口设置预设的数字预编码矩阵；其中，所述预设的数字预编码矩阵为预设的1×MV矩阵。较佳的，基站根据所述UE针对所述每一个时间偏移量反馈的测量消息，生成对应所述每一个时间偏移量的模拟预编码矩阵性能的测量值，并从中选取一个目标模拟预编码矩阵，包括：基站根据所述UE针对所述每一个时间偏移量反馈的测量消息，生成对应所述每一个模拟预编码矩阵性能的测量值；基站基于所有模拟预编码矩阵性能的测量值选取目标模拟预编码矩阵，其中，所述目标模拟预编码矩阵所对应的性能的测量值具有针对预设参数的最大取值。较佳的，进一步包括：在所述模拟预编码周期的模拟预编码矩阵选择阶段，在基站对下行参考信号进行预编码之前，基站为NH×1个数字天线端口配置信道状态信息参考信号CSI-RS资源；其中，所述NH×1个数字天线端口是基于预设的模拟预编码矩阵和预设的数字预编码矩阵映射的，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大规模数模混合天线，其特征在于，包括：NH×NV个模拟天线端口和NH×MV个数字天线端口，其中，所述NH×NV个模拟天线端口分别对应于NH×NV个移相器，其中，所述NH×NV个移相器一端与NH×NV个天线单元组成的平面阵列一一相连，所述NH×NV个移相器另一端分成NH×MV个移相器组，与NH×MV个合分路器一一相连，每一个移相器组对应KV个通道，NV＝MVKV；所述NH×MV个数字天线端口分别对应于NH×MV个收发信机，其中，所述NH×MV个收发信机一端与所述NH×MV个合分路器一一相连。

【技术特征摘要】
1.一种大规模数模混合天线，其特征在于，包括：NH×NV个模拟天线端口和NH×MV个数字天线端口，其中，所述NH×NV个模拟天线端口分别对应于NH×NV个移相器，其中，所述NH×NV个移相器一端与NH×NV个天线单元组成的平面阵列一一相连，所述NH×NV个移相器另一端分成NH×MV个移相器组，与NH×MV个合分路器一一相连，每一个移相器组对应KV个通道，NV＝MVKV；所述NH×MV个数字天线端口分别对应于NH×MV个收发信机，其中，所述NH×MV个收发信机一端与所述NH×MV个合分路器一一相连。2.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述NH×NV个模拟天线端口分别对应于NH×NV个移相器，其中，所述NH×NV个移相器一端与NH×NV个天线单元组成的平面阵列一一相连，其中，所述NH×NV个天线单元为NH×NV个单极化天线振子，或NH/2×NV个双极化天线振子。3.一种大规模数模混合天线的信道状态信息反馈方法，其特征在于，应用于权利要求1－2任一项所述的天线，包括：在模拟预编码周期的模拟预编码矩阵选择阶段，基站在预设的每一个时间偏移量上，采用所述每一个时间偏移量对应的模拟预编码矩阵和预设的数字预编码矩阵对下行参考信号进行预编码，并分别在所述每一个时间偏移量所对应的子帧上发送经过预编码的下行参考信号，以及接收由终端UE反馈的第一阶段信道状态信息CSI和测量消息，其中，所述第一阶段CSI为所述UE根据接收到的所述经过预编码的下行参考信号对空间信道进行测量后，根据测量结果计算得到的CSI，所述测量消息为每一个时间偏移量对应的参考信号接收功率RSRP值的平均值或每一个时间偏移量对应的CQI值的平均值；基站根据所述UE针对所述每一个时间偏移量反馈的测量消息，生成对应所述每一个模拟预编码矩阵性能的测量值，并从中选取一个目标模拟预编码矩
\t阵；在所述模拟预编码周期的目标模拟预编码矩阵使用阶段，基站在预设的每一个子帧上发送经过所述目标模拟预编码矩阵预编码的下行参考信号，以及接收由UE反馈的第二阶段CSI，其中，所述第二阶段CSI为所述UE根据接收到的所述经过所述目标模拟预编码矩阵预编码的下行参考信号对空间信道进行测量后，根据测量结果计算得到的CSI。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，进一步包括：在预配置阶段，基站设置模拟预编码周期、P个时间偏移量以及模拟预编码矩阵组，其中，所述模拟预编码周期包括模拟预编码矩阵选择阶段和目标预编码矩阵使用阶段，所述模拟预编码矩阵组包括预设的P个模拟预编码矩阵，所述P个模拟预编码矩阵为预设的P个1×NV矩阵，每一个时间偏移量分别对应一个模拟预编码矩阵，P为正整数。5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，在模拟预编码周期的模拟预编码矩阵选择阶段，基站在每一个时间偏移量上，采用所述每一个时间偏移量对应的模拟预编码矩阵和预设的数字预编码矩阵对下行参考信号进行预编码，包括：在模拟预编码周期的模拟预编码矩阵选择阶段，基站在每一个时间偏移量上，通过基带的移相器控制信号对所述NH×NV个模拟天线端口中每一列NV个模拟天线端口设置对应的模拟预编码矩阵；基站进一步分别为所述每一列NV个模拟天线端口对应的所述NH×MV个数字天线端口中每一列MV个数字天线端口设置预设的数字预编码矩阵；其中，所述预设的数字预编码矩阵为预设的1×MV矩阵。6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，基站根据所述UE针对所述每一个时间偏移量反馈的测量消息，生成对应所述每一个模拟预编码矩阵性能的测量值，并从中选取一个目标模拟预编码矩阵，包括：基站根据所述UE针对所述每一个时间偏移量反馈的测量消息，生成对应
\t所述每一个模拟预编码矩阵性能的测量值；基站基于所有模拟预编码矩阵性能的测量值选取目标模拟预编码矩阵，其中，所述目标模拟预编码矩阵所对应的性能的测量值具有针对预设参数的最大取值。7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，进一步包括：在所述模拟预编码周期的模拟预编码矩阵选择阶段，在基站对下行参考信号进行预编码之前，基站为NH×1个数字天线端口配置信道状态信息参考信号CSI-RS资源；其中，所述NH×1个数字天线端口是基于预设的模拟预编码矩阵和预设的数字预编码矩阵映射的，所述CSI-RS资源用于发送所述经过预编码的下行参考信号。8.如权利要求3所述的方法，其特征在于，进一步包括：在所述模拟预编码周期的目标模拟预编码矩阵使用阶段，在基站对下行参考信号进行预编码之前，基站为NH×MV个数字天线端口配置CSI-RS资源；其中，所述NH×MV个数字天线端口是基于所述目标模拟预编码矩阵映射的，所述CSI-RS资源用于发送经过所述目标模拟预编码矩阵预编码的下行参考信号；或者，在所述模拟预编码周期的目标模拟预编码矩阵使用阶段，在基站对下行参考信号进行预编码之前，基站为NH×MV个数字天线端口中的任一列MV个数字天线端口配置第一CSI-RS资源，以及为NH×MV个数字天线端口中任一行NH个数字天线端口配置第二CSI-RS资源；其中，所述NH×MV个数字天线端口是基于所述目标模拟预编码矩阵映射的，所述CSI-RS资源用于发送经过所述目标模拟预编码矩阵预编码的下行参考信号。9.如权利要求3所述的方法，其特征在于，进一步包括：在所述模拟预编码周期的目标模拟预编码矩阵使用阶段，当基站确定满足预设的重新选择目标模拟预编码矩阵的条件时，进入下一个模拟预编码周期。10.一种大规模数模混合天线的信道状态信息反馈方法，其特征在于，应用于权利要求1－2任一项所述的天线，包括：在模拟预编码周期的模拟预编码矩阵选择阶段，UE分别接收基站在所述每一个时间偏移量所对应的子帧上发送所述经过预编码的下行参考信号，以及向所述基站反馈第一阶段CSI和测量消息，其中，所述第一阶段CSI为所述UE根据接收到的所述经过预编码的下行参考信号对空间信道进行测量后，根据测量结果计算得到的CSI，所述测量消息为每一个时间偏移量对应的参考信号接收功率RSRP值的平均值或每一个时间偏移量对应的CQI值的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李传军，苏昕，
申请(专利权)人：电信科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11