基于混合波束赋形的信道反馈方法及装置制造方法及图纸

本公开的实施例公开了一种基于混合波束赋形的信道反馈方法及装置。该方法包括：估计长时宽带的物理信道相关性矩阵；将所述长时宽带的物理信道相关性矩阵反馈至基站；估计模拟波束赋形后的短时窄带等价信道；以及基于自适应码本，将所述短时窄带等价信道反馈至所述基站。本公开的实施例还公开了与之相对应的信道反馈方法及相应装置。本公开的实施例提供的基于混合波束赋形的信道反馈解决方案,显著降低了反馈开销，减少了系统射频通道数，并能在相同反馈开销情况下获得比传统纯数字波束赋形方案更好的系统性能。

【技术实现步骤摘要】
基于混合波束赋形的信道反馈方法及装置
本公开的实施例总体上涉及无线通信领域，具体地，涉及基于混合波束赋形的信道反馈方法及装置。
技术介绍
大规模输入输出(MIMO：MultipleInputMultipleOutput)或大规模天线系统已经被公认为是5G通信系统的关键适用性技术，其在能量效率、频谱效率、鲁棒性和可靠性等方面具有极大优势。对采用波束赋形(BF：beamforming)的大规模MIMO系统，理论上，应用传统纯数字波束赋形技术能获得最理想的性能，然而，传统纯数字波束赋形要求射频(RF：RadioFrequency)通道的数目与天线数目相同，这导致当天线数目增加时，硬件复杂度和RF通道数目造成的成本增加，同时信号处理的复杂性及能量消耗急剧增大。在实际系统中,成本和功耗的增加成为实施大规模MIMO的障碍。为了解决这一问题，混合模拟/数字波束赋形被认为是大规模MIMO系统中极具吸引力的技术。混合模拟/数字波束赋形结构使得RF通道数量比纯数字波束赋形方案少得多，因而大规模MIMO技术更实际可用且部署性价比更高。现有技术中对混合波束赋形方式的研究，尤其是混合波束赋形在频分双工(FDD：FrequencyDivisionDuplexing)大规模MIMO系统中的应用是研究热点，但直至现在研究成果还非常少。
技术实现思路
本公开的实施例提供一种基于混合波束赋形的信道反馈解决方案，分为两部分：第一部分是估计长时宽带的物理信道相关性矩阵，并反馈该物理信道相关性矩阵，用于进行模拟波束赋形；第二部分是估计短时窄带等价信道，该等价信道是经过模拟波束赋形后的信道，并反馈该等价信道，用于进行数字波束赋形。该技术方案使得导频开销最小化,在相同的每个天线平均导频开销的情况下可获得比基于纯数字波束赋形方案更好的性能。根据本公开的实施例的第一个方面，提供了一种基于混合波束赋形的信道反馈方法，包括：估计长时宽带的物理信道相关性矩阵；将所述长时宽带的物理信道相关性矩阵反馈至基站；估计模拟波束赋形后的短时窄带等价信道；以及基于自适应码本，将所述短时窄带等价信道反馈至所述基站。根据本公开的实施例的一个实施例，估计长时宽带的物理信道相关性矩阵包括：根据接收的第一导频信号，在长时间尺度中估计物理信道的宽带相关矩阵。根据本公开的实施例的一个实施例，将所述长时宽带物理信道的相关性矩阵反馈至基站包括：在所述基站采用线性阵列或均匀平面阵列天线时，将水平物理信道相关性矩阵和垂直物理信道相关性矩阵反馈至所述基站。根据本公开的实施例的一个实施例，估计模拟波束赋形后的短时窄带等价信道包括：根据接收的经过模拟波束赋形后的第二导频信号，在短时间尺度中估计所述短时窄带等价信道。根据本公开的实施例的一个实施例，基于自适应码本，将所述短时窄带等价信道反馈至所述基站包括：基于量化的物理信道相关性矩阵和来自所述基站的量化的模拟波束赋形矩阵，计算等价信道相关性矩阵；以及根据所述等价信道相关性矩阵和一个固定码本，计算自适应码本，并基于所述自适应码本，将所述短时窄带等价信道反馈至所述基站。根据本公开的实施例的一个实施例，将所述短时窄带等价信道反馈至所述基站包括：将根据所述短时窄带等价信道而选择的最佳码字反馈至所述基站。根据本公开的实施例的第二个方面，提供了一种基于混合波束赋形的信道反馈方法，包括：根据来自用户设备的长时宽带的物理信道相关性矩阵，获得模拟波束赋形矩阵；基于预定码本，广播所述模拟波束赋形矩阵；基于自适应码本和来自用户设备的模拟波束赋形后的短时窄带等价信道，获得对应的短时窄带等价信道；以及根据来自多个用户设备的短时窄带等价信道，获得数字波束赋形矩阵。根据本公开的实施例的一个实施例，该方法进一步包括：向所述用户设备发送第一导频信号，以使所述用户设备估计所述长时宽带的物理信道相关性矩阵；以及向所述用户设备发送经过模拟波束赋形后的第二导频信号，以使所述用户设备估计所述短时窄带等价信道。根据本公开的实施例的一个实施例，根据来自用户设备的长时宽带的物理信道相关性矩阵，获得模拟波束赋形矩阵包括：在采用线性阵列或均匀平面阵列天线时，根据来自用户设备的水平物理信道相关性矩阵和垂直物理信道相关性矩阵，获得模拟波束赋形矩阵。根据本公开的实施例的一个实施例，根据来自用户设备的水平物理信道相关性矩阵和垂直物理信道相关性矩阵，获得模拟波束赋形矩阵包括：通过所述水平物理信道相关性矩阵和所述垂直物理信道相关性矩阵的克罗内克积计算，得到所述长时宽带物理信道相关性矩阵。根据本公开的实施例的一个实施例，广播所述模拟波束赋形矩阵包括：以半静态方式向所有服务用户设备广播量化后的所述模拟波束赋形矩阵。根据本公开的实施例的一个实施例，基于自适应码本和来自用户设备的模拟波束赋形后的短时窄带等价信道反馈，获得对应的短时窄带等价信道包括：基于自适应码本和来自用户设备的根据所述短时窄带等价信道而选择的最佳码字，获得对应的短时窄带等价信道。根据本公开的实施例的一个实施例，基于自适应码本和来自用户设备的模拟波束赋形后的短时窄带等价信道反馈，获得对应的短时窄带等价信道包括：基于量化的物理信道相关性矩阵和量化的模拟波束赋形矩阵，获得等价信道相关性矩阵；以及根据所述等价信道相关性矩阵和一个固定码本，计算自适应码本，并基于所述自适应码本和所述最佳码字，得到所述短时窄带等价信道。根据本公开的实施例的第三方面，提供了一种基于混合波束赋形的信道反馈装置，包括：第一估计单元，被配置为估计长时宽带的物理信道相关性矩阵；第一反馈单元，被配置为将所述长时宽带物理信道的相关性矩阵反馈至基站；第二估计单元，被配置为估计模拟波束赋形后的短时窄带等价信道；以及第二反馈单元，被配置为基于自适应码本，将所述短时窄带等价信道反馈至所述基站。根据本公开的实施例的第四方面，提供了一种基于混合波束赋形的信道反馈装置，包括：第一计算单元，被配置为根据来自用户设备的长时宽带的物理信道相关性矩阵，获得模拟波束赋形矩阵；广播单元，被配置为基于预定码本，广播所述模拟波束赋形矩阵；第二计算单元，被配置为基于自适应码本和来自用户设备的模拟波束赋形后的短时窄带等价信道反馈，获得对应的短时窄带等价信道；以及第三计算单元，被配置为根据来自多个用户设备的短时窄带等价信道，获得数字波束赋形矩阵。本公开的实施例提出的用于大规模多输入多输出系统的信道估计和反馈解决方案,显著降低了反馈开销，减少了系统射频通道数，并能在相同反馈开销情况下获得比传统纯数字波束赋形方案更好的系统性能。系统仿真验证了相同反馈开销的情况下，基于混合波束赋形的信道估计和反馈方案可获得比基于纯数字波束赋形方案更好的性能且RF通道数减至其1/4。附图说明通过参考下列附图所给出的对非限制性实施例的详细描述，将更好地理解本公开的实施例，并且本公开的实施例的其他目的、细节、特点和优点将变得更明显。在附图中：图1是示出一种基于混合波束赋形的系统结构Ⅰ示意图；图2是示出一种基于混合波束赋形的系统结构Ⅱ示意图；图3是示出根据本公开的一个实施例的基于混合波束赋形的信道反馈流程图；图4是示出根据本公开的另一个实施例的基于混合波束赋形的信道反馈流程图；图5示出根据本公开的一个实施例的详细基于混合波束赋形的信道反馈本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于混合波束赋形的信道反馈方法，包括：估计长时宽带的物理信道相关性矩阵；将所述长时宽带的物理信道相关性矩阵反馈至基站；估计模拟波束赋形后的短时窄带等价信道；以及基于自适应码本，将所述短时窄带等价信道反馈至所述基站。

【技术特征摘要】
1.一种基于混合波束赋形的信道反馈方法，包括：估计长时宽带的物理信道相关性矩阵；将所述长时宽带的物理信道相关性矩阵反馈至基站；估计模拟波束赋形后的短时窄带等价信道；以及基于自适应码本，将所述短时窄带等价信道反馈至所述基站。2.根据权利要求1所述的方法，其中估计长时宽带物理信道相关性矩阵包括：根据接收的第一导频信号，在长时间尺度中估计物理信道的宽带相关性矩阵。3.根据权利要求1所述的方法，其中将所述长时宽带物理信道的相关性矩阵反馈至基站包括：在所述基站采用线性阵列或均匀平面阵列天线时，将水平物理信道相关性矩阵和垂直物理信道相关性矩阵反馈至所述基站。4.根据权利要求1所述的方法，其中估计模拟波束赋形后的短时窄带等价信道包括：根据接收的经过模拟波束赋形后的第二导频信号，在短时间尺度中估计所述短时窄带等价信道。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中基于自适应码本，将所述短时窄带等价信道反馈至所述基站包括：基于量化的物理信道相关性矩阵和来自所述基站的量化的模拟波束赋形矩阵，计算等价信道相关性矩阵；以及根据所述等价信道相关性矩阵和一个固定码本，计算自适应码本,并基于所述自适应码本，将所述短时窄带等价信道反馈至所述基站。6.根据权利要求5所述的方法，其中将所述短时窄带等价信道反馈至所述基站包括：将根据所述短时窄带等价信道而选择的最佳码字反馈至所述基站。7.一种基于混合波束赋形的信道反馈方法，包括：根据来自用户设备的长时宽带的物理信道相关性矩阵，获得模拟波束赋形矩阵；基于预定码本，广播所述模拟波束赋形矩阵；基于自适应码本和来自用户设备的模拟波束赋形后的短时窄带等价信道反馈，获得对应的短时窄带等价信道；以及根据来自多个用户设备的短时窄带等价信道，获得数字波束赋形矩阵。8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：向所述用户设备发送第一导频信号，以使所述用户设备估计所述长时宽带的物理信道相关性矩阵；以及向所述用户设备发送经过模拟波束赋形后的第二导频信号，以使所述用户设备估计所述短时窄带等价信道。9.根据权利要求7所述的方法，其中根据来自用户设备的长时宽带的物理信道相关性矩阵，获得模拟波束赋形矩阵包括：在采用线性阵列或均匀平面阵列天线时，根据来自用户设备的水平物理信道相关性矩阵和垂直物理信道相关性矩阵，获得模拟波束赋形矩阵。10.根据权利要求9所述的方法，其中根据来自用户设备的水平物理信道相关性矩阵和垂直物理信道相关性矩阵，获得模拟波束赋形矩阵包括：通过所述水平物理信道相关性矩阵和所述垂直物理信道相关性矩阵的克罗内克积计算，得到所述长时宽带的物理信道相关性矩阵。11.根据权利要求7所述的方法，其中广播所述模拟波束赋形矩阵包括：以半静态方式向所有服务用户设备广播量化后的所述模拟波束赋形矩阵。12.根据权利要求7-11中任一项所述的方法，其中基于自适应码本和来自用户设备的模拟波束赋形后的短时窄带等价信道反馈，获得对应的短时窄带等价信道包括：基于自适应码本和来自用户设备的根据所述短时窄带等价信道而选择的最佳码字，获得对应的短时窄带等价信道。13.根据权利要求12所述的方法，其中基于自适应码本和来自用户设备的模拟波束赋形后的短时窄带等价信道，获得对应的短时窄带等价信道包括：基于量化的物理信道相关性矩阵和量化的模拟波束赋形矩阵，获得等价信道相关性矩阵；以及根据所述等价信道相关性矩阵和一个固定码本，计算自适应码本，并基于所述自适应码本和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：武露，吴克颖，
申请(专利权)人：上海贝尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31