用于多用户无线通信系统中信道信息获取、信号检测和传输的方法技术方案

本发明专利技术提出用于MU‑MIMO无线通信系统中的信号检测和传输的方法，多个UE发送上行链路SRS以捕获上行链路信道系数，并且估计频率偏移和时间偏移，BS通过接收到的SRS估计多个UE的信道系数，BS通过所估计的信道系数估计多个UE的频率偏移和时间偏移，BS通过所估计的频率偏移和时间偏移修改所估计的信道系数，BS通过所修改的信道系数计算用于上行链路MU‑MIMO信号检测的检测矩阵，以及BS计算用于下行链路MU‑MIMO信号传输的预编码矩阵。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于多用户无线通信系统中信道信息获取、信号检测和传输的方法本申请要求2014年10月20日提交的美国临时专利申请No.62/065,775的权益。
本专利技术的领域是无线通信，更具体地说，涉及用于多用户(MU)无线通信系统中的信道信息获取、信号检测和传输的方法，具体地说，涉及大规模MU多入多出(MU-MIMO)系统中的信道信息获取、信号检测和传输的策略。
技术介绍
大规模MIMO系统可能将传统MIMO系统放大达量级的量值(例如基站(BS)处的几百个天线)，以在相同时间-频率资源中同时服务于几十个用户设备(UE)。通过主动空间复用和大阵列增益的能力，大规模MIMO系统可以实现大的容量增加[1]-[3]。此外，可以通过廉价的低功率组件对此进行构建。其也具有减少空中接口的延时，简化媒体接入层，并且增加对非有意的人为干扰和有意的拥塞的鲁棒性的潜能。通常，利用上行链路与下行链路之间的信道互易性，在时分双工(TDD)模式下考虑大规模MIMO系统。通过2013年12月20日提交的我们的临时专利申请61/919,032“MethodforAcquiringChannelStateInformationInFDDMIMOWirelessNetworks”中所描述的方法，在频分双工(FDD)大规模MIMO中使用互易性的信道估计是可能的。此外，正交频分复用(OFDM)仍是用于对于作为第4代(4G)LTE通信系统的整个带宽复用UE的流行技术，并且良好地适合于MIMO系统。大规模MIMO通过OFDM将比通过相对简单实现方式的传统系统增加谱效率多于十倍。当在传统TDD通信系统(例如3GPPLTE/LTE-A)中采用MU-MIMO时，UE所发送的侦听基准信号(SRS)主要由BS用于测量自身与UE之间的无线信道系数。于是，所估计的信道系数用于计算用于下行链路数据传输的预编码矩阵。对于上行链路信号检测，BS必需基于首先专用于数据解调的接收到的导频信号(例如解调基准信号(DMRS))估计自身与UE之间的信道系数。然后，其计算每个无线电资源单元上的检测矩阵，以从叠加来自多个UE的信号的接收到的信号分离属于每个UE的信号。然而，该处理在大规模MIMO系统中是不可行的。原因在于，由于接收天线和所复用的UE的数量分别增加到数百个以及多于十个，因此尤其是当系统带宽很大(例如20MHz)时，检测矩阵的计算需要巨大硬件资源。因此，其增加成本并且产生不可接受的处理延迟，这不满足无线电接入网(RAN)的典型要求。因此，在关于大规模MIMO系统的该专利中提供全新上行链路信号检测处理，以确保在减少处理延迟以满足RAN的要求的同时上行链路传输的性能不比传统系统更差。图1示出上行链路中的典型MU-MIMO通信系统，其中，BS1通过相同频率资源同时与三个UE2(UE1、UE2、UE3)进行通信。采用一个特定资源单元作为示例，在通过三个不同的无线信道3、h1、h3、h3之后，三个UE所发送的信号s1、s2、s3分别叠加在BS的接收天线处。组合接收机噪声n和相邻小区干扰I，BS接收到的信号可以建模为y＝h1s1+h2s2+h3s3+n+I。图2提供传统MU-MIMO通信系统中的信号检测的处理。其开始于4，当BS通过数据区域中所插入的导频估计用于数据传输的特定无线电资源上的MU-MIMO群组中的每个UE的信道矢量时(5)。然后，BS计算特定无线电资源的检测矩阵(6)。此后，BS将检测矩阵应用于分离属于MU-MIMO群组中的每个UE的数据(7)，并且处理结束(8)。大规模MIMO系统的天线可以通过两种方式分布。第一种方式是集总式天线系统，其中，天线位于一个地方，并且如果载波频率是相对小的(例如2GHz)，则其需要大空间以固定巨大天线阵列。第二种方式是分布式天线系统，其中，所有天线划分为若干群组，并且每个群组固定在不同地方。这些群组的射频(RF)信号可以通过光纤或其它接口传递到基带。图3示出集总式天线系统，其中，具有大数量的天线9和集总式基带处理器10的BS1同时与多个UE2进行通信。图4示出分布式天线系统，其中，三个远程无线电头11通过它们自身的天线阵列9分别通过光纤12连接到公共基带处理器10，并且同时与多个UE2进行通信。本专利技术提出提供信号传输和检测方法以及用于大规模MIMO系统中的下行链路和上行链路传输的有关处理的实施例。
技术实现思路
本专利技术提供可以实现于大规模MIMO系统中以改进系统性能的通用信道获取、信号检测和传输方法以及处理流程图。本专利技术目的是提供一种用于大规模MIMO系统的新上行链路信号检测处理。本专利技术的其它目的是提出当检测多个UE的信号时克服频率和时间偏移的方法。为了检测上行链路传输中的多个UE的数据信号，在UE将数据发送到BS之前，BS必需通过采用一些特定导频信号(例如侦听基准信号(SRS))估计每个UE的信道系数。当估计信道系数时，BS还需要估计每个UE的频率偏移和时间偏移。通过所估计的频率和时间偏移值，BS修改所估计的信道系数并且计算用于每个UE的有效信道矢量。然后，当接收数据信号时，BS通过有效信道矢量计算用于所复用的UE的检测矩阵。此后，其通过补偿频率和时间偏移修改检测矩阵。最后，检测矩阵应用于分离属于每个UE的数据信号。附图说明作为当结合附图时本专利技术的各个方面的以下详细描述的结果，将更清楚地理解本专利技术的前述实现方式以及附加实现方式。贯穿附图的若干视图，相同标号指代对应部分。图1示出典型MU-MIMO通信系统。图2示出用于传统通信系统中的信号检测的方法。图3示出集总式天线MIMO系统。图4示出具有三个天线群组的分布式天线MIMO系统。图5示出无线电时间-频率资源的结构。图6示出资源块的结构。图7示出当对于SRS预留一个码元时的子载波子集。图8示出当对于SRS预留一个码元时在第m接收天线与第kUE之间的所估计的信道。图9示出当对于SRS预留两个码元时的子载波子集。图10示出当对于SRS预留两个码元时在第m接收天线与第kUE之间的所估计的信道。图11示出用于该专利中的信道信息获取的方法。图12示出用于集总式天线系统的检测矩阵计算和应用的方法。图13示出用于分布式天线系统的检测矩阵计算和应用的方法。图14示出用于下行链路中的集总式和分布式天线系统的预编码矩阵计算和应用的方法。具体实施方式对于采用TDD模式的大规模MU-MIMOOFDM通信系统，用于上行链路和下行链路的时间和频域中的无线电资源分配示出于图5中。在该图中，在频域中的整个带宽和时域中的TF所表示的连续时间持续期构成的帧单元13中组织资源。一个帧进一步划分为N个子帧14，其中，分别对于下行链路和上行链路传输预留N1和N2＝N-N1个子帧。注意，下行链路和上行链路子帧的数量和指数在帧中是可配置的。一个子帧包括时域中的Nsym个OFDM码元15，并且对于SRS传输预留两个码元16。图5示出帧和子帧结构的示例。一个子帧包括多个资源块(RB)，其中，一个RB包括频域中的Nsc个连续子载波(例如在3GPP-LTE/LTE-A中，Nsc＝12)以及时间持续期中所有OFDM码元(例如子帧)。OFDM码元中的一个子载波称为资源元素(RE)并且是最小数据传输单元。图6示出RB结构17的示例，其中，Nsc本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于MU‑MIMO无线通信系统的方法，包括：多个UE在子帧中的一个或多个码元的子载波集合处发送SRS。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.20 US 62/065,7751.一种用于MU-MIMO无线通信系统的方法，包括：多个UE在子帧中的一个或多个码元的子载波集合处发送SRS。2.如权利要求1所述的方法，还包括：通过固定模式预先定义或由BS自适应地分配用于SRS传输的子帧中的码元的位置。3.如权利要求1所述的方法，还包括：预先定义或BS自适应地分配用于SRS传输的OFDM码元的子载波集合。4.如权利要求1所述的方法，还包括：如果使用两个OFDM码元发送SRS，则用于UE发送SRS的子载波集合对于两个OFDM码元是相同的。5.如权利要求1所述的方法，还包括：由预先定义的模式确定或由BS自适应地分配子帧中的用于SRS传输的一个或多个OFDM码元的选取。6.如权利要求5所述的方法，还包括：BS发送下行链路控制消息以向UE通知子帧中的用于SRS传输的一个或多个码元的选取。7.一种用于MU-MIMO无线通信系统中的信号检测和传输的方法，包括：BS通过在子帧中的一个或多个码元的子载波集合处发送的接收到的SRS估计多个UE的信道系数；BS通过所估计的信道系数估计多个UE的频率偏移和时间偏移；BS通过所估计的频率偏移和时间偏移修改所估计的信道系数；BS通过所修改的信道系数计算用于上行链路MU-MIMO信号检测的检测矩阵；BS计算用于下行链路MU-MIMO信号传输的预编码矩阵。8.如权利要求7所述的方法，还包括：BS通过所分配的子载波集合上的接收到的SRS估计发送和接收天线的每个配对之间的信道系数。9.如权利要求7所述的方法，还包括：具有集总式天线阵列的BS计算用于估计UE的时间偏移的相关值。10.如权利要求9所述的方法，还包括：相关值是一系列数字的求和，其中，每个数字是第一所估计的信道系数和第二所估计的信道系数的共轭的乘积。11.如权利要求10所述的方法，还包括：从特定接收天线的相同接收到的SRS码元的两个不同子载波估计第一所估计的信道系数和第二所估计的信道系数。12.如权利要求10所述的方法，还包括：遍及BS的所有接收天线实现求和。13.如权利要求7所述的方法，还包括：具有多个分布式天线阵列的BS计算用于估计与特定天线阵列关联的UE的时间偏移的相关值。14.如权利要求13所述的方法，还包括：相关值是一系列数字的求和，其中，每个数字是第一所估计的信道系数和第二所估计的信道系数的共轭的乘积。15.如权利要求14所述的方法，还包括：从两个不同子载波处的特定接收天线的相同接收到的SRS码元估计第一所估计的信道系数和第二所估计...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁平，朱登魁，B·李，
申请(专利权)人：梁平，
类型：发明
国别省市：美国,US