基于信道估计的用于波束选择的低复杂度波束形成方法及装置制造方法及图纸

基于信道估计的用于波束选择的低复杂度波束形成方法，涉及无线通信系统中用于选择波束的波束形成技术。本发明专利技术是为了降低RF波束搜索所需的系统复杂性和时间。本发明专利技术在支持波束形成方案的无线通信系统中，由接收机选择射频波束的方法包括：基于发射设备的数量来确定发射参考信号的参考信号间隔的数量；通过重复地估计全信道信息，基于参考信号间隔的数量执行部分信道估计，以及基于全信道信息为每个发射机选择接收RF波束和发送RF波束。本发明专利技术适用于无线通信场景。

【技术实现步骤摘要】
基于信道估计的用于波束选择的低复杂度波束形成方法及装置
本专利技术涉及基于信道估计的用于波束选择的低复杂度波束形成技术。
技术介绍
为了满足从部署第4代(4G)通信系统以来持续增加的无线数据业务的需求，全球已经全力开发改进第5代(5G)通信系统。5G通信系统也被称为“超4G网络”或“后长期演进(LTE)系统”。5G通信系统将在毫米波(mm波)频带，例如：60GHz频带中实现，以便实现更高的数据速率。为了减少无线电波的传播损耗，并增加传输距离，开发出了波束形成技术、大规模多输入多输出(MIMO)技术、全维MIMO(FD-MIMO)技术、阵列天线技术、模拟波束形成技术，以及在5G通信系统中讨论的大规模天线技术。另外，在5G通信系统中，基于先进的小型小区，云无线接入网络(RAN)、超密集网络、设备到设备(D2D)通信、无线回程等进行系统网络改进的开发，以及移动网络、协作通信、协作多点(CoMP)、接收端干扰消除等。在5G系统中，作为高级编码调制(ACM)方案包括混合频移键控(FSK)和正交幅度调制(FQAM)和滑动窗叠加编码(SWSC)，以及滤波器组多载波(FBMC)方案，以及非正交多址(NOMA)方案和稀疏码多址(SCMA)方案将作为高级接入技术存在。在使用多个天线但不包括K个模拟数字转换器(ADC)的接收机中，由于多个天线接收的多个信号被组合，并且组合的信号输入到ADC，因此，不可能同时获取所有天线的信道信息。这里，K不等于天线的数量。为了增强系统性能，需要所有天线的信道信息，因此，需要一种用于获取所有天线的信道信息的方案。同时，在使用有效信道作为通过将信道和射频(RF)波束的因子相乘而生成的形式的系统中，根据RF波束选择来确定系统性能。可以使用多个RF波束的发射设备和接收机可以考虑所有可能的RF波束组合，以便搜索可以获得最佳性能的RF波束。如果发射机和接收机考虑所有可能的RF波束组合，则RF波束搜索的系统复杂性增加，并且RF波束搜索所需的时间增加。因此，需要一种RF波束搜索方法，旨在降低RF波束搜索所需的系统复杂性和时间，并且提高性能。
技术实现思路
本专利技术是为了降低RF波束搜索所需的系统复杂性和时间，从而提供一种基于信道估计的用于波束选择的低复杂度波束形成方法及装置。基于信道估计的用于波束选择的低复杂度波束形成方法，在一次通信过程中，它通过以下步骤实现：步骤一、对于K个发射机，均产生一组导频信号，并发给接收机；K为正整数；步骤二、接收机按时间间隔接收K组导频信号，并进行信道估计；步骤三、接收机根据信道估计结果，选择射频波束；步骤四、接收机产生射频波束选择信息，并发给各发射机；步骤五、发射机和接收机在选定的射频波束中传输信息。步骤二中，时间间隔的数量根据每个RF链中的天线的数量确定。步骤二中，信道估计的方法是：根据时间间隔，利用每个RF链中的天线之一实现部分信道信息的估计，进而实现全信道的估计。步骤三中，选择射频波束包括为每个发射机选择接收RF波束和发送RF波束。选择射频波束的方法具体为：步骤一、在K个发射机中选择一个第一发射机，使得信道矢量的有效值最大；步骤二、在K个发射机中另选一个第二发射机，使得第一发射机的系统数据速率最大；步骤三、为每个发射机选择接收RF波束和发送RF波束，并迭代步骤一至步骤二的过程，使得系统数据速率最大。实现上述方法的装置，包括：信道估计器：用于根据发射机的数量确定发送导频信号数量；还用于通过基于导频信号间隔的数量迭代地执行部分信道信息估计，进而实现全信道信息的估计；射频波束选择器：用于根据全信道估计信息为每个发射机选择接收RF波束和发送RF波束。它还包括反馈单元，所述反馈单元用于将选择的发送RF波束发送至每个发射机。射频波束选择器的具体功能为：用于在K个发射机中选择一个第一发射机，用于增加有效信道矢量的值；还用于在K个发射机中另选一个第二发射机，用于增加与第一发射机的系统数据速率；还用于为每个发射机选择接收RF波束和发送RF波束，并迭代步骤一至步骤二的过程，用于增加系统数据速率。时间间隔的数量根据每个RF链中的天线的数量确定。根据时间间隔，利用每个RF链中的天线之一实现部分信道信息的估计，作为全信道估计结果。本专利技术用于在无线通信系统中进行波束选择，本专利技术可以通过有效信道选择波束。本专利技术有效的降低支持波束形成方法的无线通信系统的系统复杂度，减少了在支持波束形成方法的无线通信系统中选择波束所需的时间，提高了支持波束形成方法的无线通信系统的性能。本专利技术可以应用于各种通信系统，如长期演进(LTE)移动通信系统、LTE高级(LTE-A)移动通信系统、辅助接入(LAA)-LTE移动通信系统、高速下行链路分组接入(HSDPA)移动通信系统、高速上行链路分组接入(HSUPA)移动通信系统、高速率分组数据(HRPD)移动通信系统第三代合作伙伴计划2(3GPP2)、3GPP2中提出的宽带码分多址(WCDMA)移动通信系统、3GPP2中提出的码分多址(CDMA)移动通信系统、电气和电子工程师协会(IEEE)802.16m通信系统、IEEE802.16e通信系统、演进分组系统(EPS)和移动互联网协议(移动IP)系统；数字视频广播系统，诸如移动广播服务广播(DMB)服务，手持数字视频广播(DVP-H)、高级电视系统委员会-移动/手持(ATSC-M/H)服务等，以及互联网协议电视运动图像专家组(MPEG)媒体传输(MMT)系统。附图说明图1是本申请所述波束形成方法所在多用户无线通信系统的示意图；图2是本申请所述波束形成方法的发射机的结构示意图；图3是本申请所述波束形成方法的接收机的结构示意图；图4是本申请所述波束形成方法中部分估计信道方法的原理示意图；图5是本申请所述波束形成方法中选择RF波束的过程的原理示意图；图6是本申请所述波束形成方法中信号接收过程示意图；图7是应用本申请所述波束形成方法的无线通信系统的信号发送和接收过程示意图；图8是应用本申请所述波束形成方法的无线通信系统的结构示意图；具体实施方式具体实施方式一、结合图1说明本具体实施方式，如图1所示，在无线通信系统中，一个基站(BS)101可以与至少一个用户设备(UE)通信，例如三个UE，例如UE102-1，UE102-2和UE102-3。BS101可以包括多个天线，即：多天线，以便与UE102-1，UE102-2和UE进行通信；并且UE102-1，UE102-2和UE102-3可以包括多个天线，以便与BS101通信。下面的描述包括了多个天线的BS的结构和包括多个天线的每个UE。以及将描述发射机和接收机。其中，发射机和接收机可以分别是BS和UE，或者UE和BS。此外，发射机和接收机可以分别是BS和中继站(RS)，RS和UE，或者UE和另一UE。如图2所示发射机要发送的信号被输入到数字模拟转换器(DAC)201，并且DAC201将输入信号(即：数字信号)转换为模拟信号，以将转换的模拟信号输出到ABF输入到ABF202的模拟信号用于使用阵列天线205的波束成形。例如，ABF202可以包括混频器203、功率放大器(PA)204、阵列天线205、移相器207等。阵列天线205可以包括多个元件天线206，并且多个元件天线206中的每一个可以连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于信道估计的用于波束选择的低复杂度波束形成方法，其特征是：在一次通信过程中，它通过以下步骤实现：步骤一、对于K个发射机，均产生一组导频信号，并发给接收机；K为正整数；步骤二、接收机按时间间隔接收K组导频信号，并进行信道估计；步骤三、接收机根据信道估计结果，选择射频波束；步骤四、接收机产生射频波束选择信息，并发给各发射机；步骤五、发射机和接收机在选定的射频波束中传输信息。

【技术特征摘要】
1.基于信道估计的用于波束选择的低复杂度波束形成方法，其特征是：在一次通信过程中，它通过以下步骤实现：步骤一、对于K个发射机，均产生一组导频信号，并发给接收机；K为正整数；步骤二、接收机按时间间隔接收K组导频信号，并进行信道估计；步骤三、接收机根据信道估计结果，选择射频波束；步骤四、接收机产生射频波束选择信息，并发给各发射机；步骤五、发射机和接收机在选定的射频波束中传输信息。2.根据权利要求1所述的基于信道估计的用于波束选择的低复杂度波束形成方法，其特征在于，步骤二中，时间间隔的数量根据每个RF链中的天线的数量确定。3.根据权利要求2所述的基于信道估计的用于波束选择的低复杂度波束形成方法，其特征在于，步骤二中，信道估计的方法是：根据时间间隔，利用每个RF链中的天线之一实现部分信道信息的估计，进而实现全信道估计。4.根据权利要求3所述的基于信道估计的用于波束选择的低复杂度波束形成方法，其特征在于，步骤三中，选择射频波束包括为每个发射机选择接收RF波束和发送RF波束。5.根据权利要求4所述的基于信道估计的用于波束选择的低复杂度波束形成方法，选择射频波束的方法具体为：步骤一、在K个发射机中选择一个第一发射机，用于增加有效信道矢量的值；步骤二、在K个发射机中另选一个第二发射机，用于增加第一发射机的系统数据速率；步骤三、为每个发射机选择接收RF波束和发送RF...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾敏，诺曼，尹志胜，高政，吴志颖，郭庆，顾学迈，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23