去中心化互易性校准方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供的应用于时分双工模式MIMO协作网络的互易性校准方法及装置，通过宏小区内的基站间进行协作，互易性校准能以去中心化的方式进行，相比传统的中心化校准方式，去中心化校准能够减少回传链路的开销。基站间联合校准使得MIMO网络发挥出性能，而不受互易性失配的影响。

Decentralized reciprocity calibration method and device

The reciprocity calibration method and device for time division duplex MIMO cooperative network provided by the present invention can be carried out in a decentralized way through cooperation among base stations in macro-cell. Compared with traditional centralized calibration method, decentralized calibration can reduce the cost of return link. Joint calibration between base stations enables MIMO networks to perform well without being affected by reciprocity mismatch.

【技术实现步骤摘要】
去中心化互易性校准方法及装置
本专利技术涉及MIMO(Multi-InputMulti-Output，多输入多输出)协作网络领域，更具体地说，涉及时分双工模式MIMO协作网络的去中心化互易性校准方法及装置。
技术介绍
在未来高密度无线网络中，MIMO协作网络能够显著提升系统的数据吞吐量，以及改善小区边缘设备的网络环境。HetNet(HeterogeneousNetwork，异构网络)中的CoMP(CoordinateMulti-Point，多点协作)JT(JointTransmission，协同传输)就是一种典型的MIMO网络协作技术，其核心思想是多个微基站(MicroBaseStation)部署在一个宏小区中，这些微基站联合服务宏小区中的用户。例如进行联合预编码、功率分配以及波束赋形等。多基站的联合工作需要相互共享下行CSI(ChannelStateInformation，信道状态信息)甚至共享用户数据。理论上，在TDD(TimeDivisionDuplexing，时分双工)模式中，由于上下行信道具有互易性，用于预编码等技术的下行CSI，可以由用户发送给基站的导频信号估计得到。然而在实际系统中，估计得到的CSI不仅包含了空中传输的无线信道，还包含了RF(RadioFrequency，射频)链路的增益。RF增益主要来自于天线、RF混频器、滤波器、ADC(Analog-to-DigitalConverter，模数转换器)以及DAC(Digital-to-AnalogConverter，数模转换器)等物理器件频率响应的综合影响。这些物理器件的工作状态与工作环境密切相关，对环境参数很敏感，因此这些物理器件的频率响应在传输链路的两端几乎不可能对称。尽管空中的无线信道具有互易性，但是RF增益的非对称性也会造成实际的上下行CSI的互易性遭到破坏。在MU-MIMO(Multi-UserMIMO，多用户MIMO)系统中，互易性的失配会导致严重的多用户干扰，从而带来严重的系统性能损失。所以，互易性校准(ReciprocityCalibration)成为实际TDDMIMO系统的一个必要过程。近年来，互易性校准得到了广泛研究。主要分成了两个类型：自校准和OTA(Over-the-Air，空中)校准。自校准依靠相邻天线间的强互耦响应或者辅助硬件连接来实现校准，而不同基站的天线间没有互耦效应，并且不容易部署连接线显然，因此，自校准并不适用于MIMO网络的联合校准。OTA校准则是通过天线间相互发送导频信号来估计校准系数，然而，目前OTA校准的方法大多都是对单MIMO的校准，这些方法如果直接用在MIMO网络的联合校准中，会有许多的问题，比如需要大量的信令开销、需要占用大量的回传链路资源等。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出去中心化互易性校准方法及装置，欲实现补偿RF增益失配带来的MIMO网络的性能损失，且校准的开销和计算复杂度也低于传统校准方法的目的。为了实现上述目的，现提出的方案如下：一种去中心化互易性校准方法，应用于时分双工模式MIMO协作网络的基站，所述方法包括：发送基站内的校准导频信号，得到第一校准信号为y(m,i)(m,j)，其中m表示基站序号,m＝1,2,…,M；i和j表示天线序号,j＝1,2,…,N；i＝1,2,…,N；j≠i；y(m,i)(m,j)表示第m个基站的第i根天线发射且第m个基站的第j根天线接收到的校准信号，M表示宏小区内部署的基站总数，N表示每个基站配置的天线总数；根据所述第一校准信号，估计得到第一信道；发送基站间的校准导频信号，得到第二校准信号为y(l,j)(m,i)，其中l表示基站序号，l＝1,2,…,M，且l≠m；i和j表示天线序号，i∈Qm，j∈Ql；Qm表示第m个基站中选定参与收发基站间校准信号的天线集合，集合的大小qm满足1≤qm≤N；y(l,j)(m,i)表示第l个基站的第j根天线发射且第m个基站的第i根天线接收到的校准信号；根据所述第二校准信号，估计得到第二信道；根据所述第一信道和所述第二信道，计算得到上行信道与下行信道的互易性校准矩阵。一种去中心化互易性校准装置，应用于时分双工模式MIMO协作网络的基站，所述装置包括：第一信号发送接收单元，用于发送和接收基站内的校准导频信号，得到第一校准信号为y(m,i)(m,j)，其中m表示基站序号,m＝1,2,…,M；i和j表示天线序号,j＝1,2,…,N；i＝1,2,…,N；j≠i；y(m,i)(m,j)表示第m个基站的第i根天线发射且第m个基站的第j根天线接收到的校准信号，M表示宏小区内部署的基站总数，N表示每个基站配置的天线总数；第一信道估计单元，用于根据所述第一校准信号，估计得到第一信道；第二信号发送接收单元，用于发送和接收基站间的校准导频信号，得到第二校准信号为y(l,j)(m,i)，其中l表示基站序号，l＝1,2,…,M，且l≠m；i和j表示天线序号，i∈Qm，j∈Ql；Qm表示第m个基站中选定参与收发基站间校准信号的天线集合，集合的大小qm满足1≤qm≤N；y(l,j)(m,i)表示第l个基站的第j根天线发射且第m个基站的第i根天线接收到的校准信号；第二信道估计单元，用于根据所述第二校准信号，估计得到第二信道；校准单元，用于根据所述第一信道和所述第二信道，计算得到上行信道与下行信道的互易性校准矩阵。一种可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现上述去中心化互易性校准方法的各个步骤。一种服务器，包括存储器和处理器，所述存储器，用于存储程序，所述处理器，用于执行所述程序，实现上述去中心化互易性校准方法的各个步骤。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：上述技术方案提供的应用于时分双工模式MIMO协作网络的基站的去中心化互易性校准方法及装置，通过宏小区内的基站间进行协作，互易性校准能以去中心化的方式进行，相比传统的中心化校准方式，去中心化校准能够减少回传链路的开销。基站间联合校准使得MIMO网络发挥出性能，而不受互易性失配的影响。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种互易校准方法的流程图；图2为本专利技术实施例提供的互易校准方法的收敛性展示示意图；图3为本专利技术实施例提供的互易校准方法的求解效果的展示示意图；图4为本专利技术实施例提供的互易校准方法校准后的MIMO网络联合工作的可达和速率图；图5为本专利技术实施例提供的一种互易性校准装置的逻辑结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供一种TDD模式下的MIMO网络的互易校准方法，其主要应用于破零预编码的MIMO网络系统RF增益失配情况。本专利技术实施例中，以宏小区中部署M个微基站本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种去中心化互易性校准方法，其特征在于，应用于时分双工模式MIMO协作网络的基站，所述方法包括：发送基站内的校准导频信号，得到第一校准信号为y(m,i)(m,j)，其中m表示基站序号,m＝1,2,…,M；i和j表示天线序号,j＝1,2,…,N；i＝1,2,…,N；j≠i；y(m,i)(m,j)表示第m个基站的第i根天线发射且第m个基站的第j根天线接收到的校准信号，M表示宏小区内部署的基站总数，N表示每个基站配置的天线总数；根据所述第一校准信号，估计得到第一信道；发送基站间的校准导频信号，得到第二校准信号为y(l,j)(m,i)，其中l表示基站序号，l＝1,2,…,M，且l≠m；i和j表示天线序号，i∈Qm，j∈Ql；Qm表示第m个基站中选定参与收发基站间校准信号的天线集合，集合的大小qm满足1≤qm≤N；y(l,j)(m,i)表示第l个基站的第j根天线发射且第m个基站的第i根天线接收到的校准信号；根据所述第二校准信号，估计得到第二信道；根据所述第一和所述第二信道，计算得到上行信道与下行信道的互易性校准矩阵。

【技术特征摘要】
1.一种去中心化互易性校准方法，其特征在于，应用于时分双工模式MIMO协作网络的基站，所述方法包括：发送基站内的校准导频信号，得到第一校准信号为y(m,i)(m,j)，其中m表示基站序号,m＝1,2,…,M；i和j表示天线序号,j＝1,2,…,N；i＝1,2,…,N；j≠i；y(m,i)(m,j)表示第m个基站的第i根天线发射且第m个基站的第j根天线接收到的校准信号，M表示宏小区内部署的基站总数，N表示每个基站配置的天线总数；根据所述第一校准信号，估计得到第一信道；发送基站间的校准导频信号，得到第二校准信号为y(l,j)(m,i)，其中l表示基站序号，l＝1,2,…,M，且l≠m；i和j表示天线序号，i∈Qm，j∈Ql；Qm表示第m个基站中选定参与收发基站间校准信号的天线集合，集合的大小qm满足1≤qm≤N；y(l,j)(m,i)表示第l个基站的第j根天线发射且第m个基站的第i根天线接收到的校准信号；根据所述第二校准信号，估计得到第二信道；根据所述第一和所述第二信道，计算得到上行信道与下行信道的互易性校准矩阵。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第一信道和所述第二信道，计算得到上行信道与下行信道的互易性校准矩阵的步骤，具体包括：步骤S21：在第m个基站，根据公式计算得到其中，表示第m基站的第n天线的第一校准系数，为中的第一列，为中的第二列至最后一列；表示估计得到的第m基站内从第i天线到第j天线的第一信道；步骤S22：在第m个基站，根据公式计算得到等效信道并传输给所述宏小区内部署的其他基站，为中的第i-1行；步骤S23：在第m个基站，根据公式计算得到sm(t)，其中t是迭代次数，c(t)＝[f(1,1)(t),…,f(M,1)(t)]T，表示矩阵的第m列，步骤S24：计算f(m,1)(t)＝f(m,1)(t)+μsm(t)，其中μ为步长参数，并将计算结果发送至所述宏小区内部署的其他基站；步骤S25：在第m个基站，判断是否满足|sm(t-1)-sm(t)|<δ，若不满足，令t＝t+1，并回到步骤S23；若满足条件，则根据公式计算得到fm。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第一校准信号，估计得到第一信道，具体包括：根据公式计算得到第一信道其中Pc是校准导频信号的功率。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第二校准信号，估计得到第二信道，具体包括：根据公式计算得到第二信道其中Pc是校准导频信号的功率。5.一种去中心化互易性校准装置，其特征在于，应用于时分双工模式MIMO协作网络的基站，所述装置包括：第一信号发送接收单元，用于发送和接收基站内的校准导频信号，得到第一校准信号为y(m,i)...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂荣江，尹红征，陈力，王卫东，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34