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一种采用数模混合检测的大规模天线阵列中继传输方法技术

技术编号:14345474 阅读:123 留言:0更新日期:2017-01-04 16:39
本发明专利技术公开了一种采用数模混合检测的大规模天线阵列中继传输方法,多用户以相同功率发送模拟信号,中继对信号进行模拟信号的放大转发,基站射频链路单元匹配大规模天线阵子对接收信号进行检测,模拟射频检测器提取多用户‑中继和中继‑基站级联信道的相位信息,数字基带检测器在级联信道与模拟检测器乘积的等效信道上使用线性检测,两者由射频链路相连;基站分析接收信号的信干噪比,计算出对应的有效传输速率下的用户所需发射功率,将其反馈给用户;最后多用户按基站反馈的发射功率发送模拟信号。本发明专利技术能够在保证系统有效传输速率前提下可以通过增加接收天线数目来按指数规律降低用户上行发射功率,提高系统能量效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及大规模天线阵列系统中的检测方法设计领域,尤其是一种采用数模混合检测的大规模天线阵列中继传输方法
技术介绍
作为未来5G的关键技术,大规模多天线系统(MIMO,multipleinputmultipleoutput)可以显著提高频谱效率和能量效率。在大规模MIMO系统下行链路中,为了达到最大的通信系统容量,需要使用预编码技术,非线性预编码可以达到最优性能,例如脏纸编码(DPC,dirtypapercoding)。但是这种非线性预编码较为复杂,为了简化预编码方案且不损失系统性能,可以使用线性预编码,例如ZF预编码,它可以在一定程度上逼近最大容量。进一步研究发现,在保证一定频谱效率的前提下,大规模多用户MIMO系统可以显著降低用户发射功率。实际系统中,由于使用大规模天线阵列,下行链路的基带ZF预编码和上行链路的ZF检测都是满维度的数字域计算。要实现该运算,系统需要配置射频(RF,radiofrequency)链路个数等于基站天线数,这在大规模天线系统中会大大增加硬件复杂度和设备成本。考虑大规模多用户MIMO系统传输,本专利技术提出了减小RF链路个数,从而基站采取高维度模拟检测与低维度数字检测相级联的混合检测方法,即在射频域使用移相器来控制相位,在基带使用低维度的ZF检测。这种混合方案可以接近ZF检测的传输性能。当用户与基站或用户间无法进行直接通信时,需要在通信链路上增加中继,中继端进行信号的放大和转发,做功率归一化的工作。大规模MIMO中继系统能够显著增大基站的覆盖范围,增加通信链路的频谱效率。结合考虑到使用大规模的天线阵列将会大大增加硬件复杂度和能耗。例如,基站消耗的电能很大部分是由射频功放电路和冷却系统消耗的。在实际的大规模天线阵列中继系统中,针对基站硬件复杂度很高导致高能耗问题,该混合处理方法通过减少基站的射频链路数,并据此对用户发射功率进行调整,以获得天线数增加时的高能效的传输速率。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足,本专利技术旨在提供一种采用数模混合检测的大规模天线阵列中继传输方法,减小基站硬件复杂度,并在保证系统有效传输速率前提下通过增加接收天线数目按指数规律降低用户所需的上行发射总功率。本专利技术采用的技术方案是:一种采用数模混合检测的大规模天线阵列中继传输方法,包括以下步骤:(1)K个用户同时发送模拟信号到中继,中继天线数为Nr,中继接收模拟信号yr;(2)中继对接收到的模拟信号进行功率归一化并转发给基站,基站天线数为Nd,基站接收信号yd;(3)基站配备的射频链路单元匹配大规模天线阵子对接收信号进行检测,得到发射信号估计值,并计算接收信号的信干噪比;(4)基站由计算接收信号的信干噪比近似估计值和系统近似传输速率,然后根据所要求的对应有效传输速率计算出用户所需发射功率Pu的取值并反馈给用户;(5)K个用户根据基站反馈信息,调整发送功率Pu的取值,之后都以基站反馈来的发射功率发送信号。进一步的,步骤(1)中所述中继接收的模拟信号为yr:yr=PuHx+nr]]>其中,Pu表示每个用户的发送功率,x表示维度为K×1的发送信号矢量,满足E{xxH本文档来自技高网
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一种采用数模混合检测的大规模天线阵列中继传输方法

【技术保护点】
一种采用数模混合检测的大规模天线阵列中继传输方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)K个用户同时发送模拟信号到中继,中继天线数为Nr,中继接收模拟信号yr;(2)中继对接收到的模拟信号进行功率归一化并转发给基站,基站天线数为Nd,基站接收信号yd;(3)基站配备的射频链路单元匹配大规模天线阵子对接收信号进行检测,得到发射信号估计值,并计算接收信号的信干噪比;(4)基站由计算接收信号的信干噪比近似估计值和系统近似传输速率,然后根据所要求的对应有效传输速率计算出用户所需发射功率Pu的取值并反馈给用户;(5)K个用户根据基站反馈信息,调整发送功率Pu的取值,之后都以基站反馈来的发射功率发送信号。

【技术特征摘要】
1.一种采用数模混合检测的大规模天线阵列中继传输方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)K个用户同时发送模拟信号到中继,中继天线数为Nr,中继接收模拟信号yr;(2)中继对接收到的模拟信号进行功率归一化并转发给基站,基站天线数为Nd,基站接收信号yd;(3)基站配备的射频链路单元匹配大规模天线阵子对接收信号进行检测,得到发射信号估计值,并计算接收信号的信干噪比;(4)基站由计算接收信号的信干噪比近似估计值和系统近似...

【专利技术属性】
技术研发人员:许威王宇成张华
申请(专利权)人:东南大学
类型:发明
国别省市:江苏;32

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