本发明专利技术提出了一种FDD通信系统中的信道互易性补偿方案。包括：基站发送对应一定数目子载波的下行参考信号至用户设备。用户设备估计该一定数目子载波上的下行信道矩阵，并估计所有子载波上的下行信道矩阵；用户设备选择所估计的所有子载波上的下行信道矩阵中的一部分，将其作为训练样本发送至基站；以及用户设备发送上行探测参考信号至基站。基站接收来自用户设备的训练样本；以及接收来自用户设备的上行探测参考信号，并根据该上行探测参考信号估计上行信道矩阵HUL。基站基于所估计的上行信道矩阵HUL，利用该上行信道矩阵的协方差矩阵估计上行离开角θ，并构建补偿矩阵T(θ)；以及基于和训练样本和上行信道矩阵HUL，估计A和B。基站根据下式重建下行信道矩阵的估计和。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】FDD系统中信道互易性补偿方法和装置
本专利技术涉及通信系统，尤其涉及LTEFDD通信系统。
技术介绍
信道状态信息(ChannelStateInformation，CSI)对于通过预编码或波束成形技术获取多输入多输出(MIMO)系统增益至关重要。在频分双工(FrequencyDivisionDuplex，FDD)系统中，CSI通常通过预编码指示(PrecodingMatrixIndicator，PMI)反馈机制由用户设备(UE)报告给基站(BS)。尽管该PMI反馈机制能够帮助BS获取CSI，但是却面临着CSI的量化误差、反馈周期和反馈延时引起的时延、反馈信号的信令开销等相关的挑战。由于这些挑战，目前3GPPLTE系统中的预编码/波束成形技术并未带来非常吸引人的增益，原因如下：1)来自码本的量化CSI的量化误差仍非常大，特别是对于交叉极化天线。这种量化误差使得目前的LTE系统不能从多用户MIMO(至少对于4天线)获益。2)由于反馈延时(通常超过10ms)带来的CSI反馈误差也不能忽略。其降低了调度、用户配对以及与CSI相关的链路自适应等性能。3)由于对反馈延迟的敏感性，其仅能在低移动性的情形下工作。4)仅能反馈宽带PMI而无法反馈子带PMI。最近的研究显示，假设FDD系统中下行和上行之间存在长期信道互易性，宽带CSI能够在BS侧从上行信号中估计，而非从UE处反馈获取。通常，下行的传输协方差矩阵就是这样的一个宽带CSI。协方差矩阵的主特征向量提供了与由PMI反馈提供的CSI相同的空间信息；而其他特征向量提供了比PMI反馈更多的空间信息，因此，其提供了无量化误差、无反馈延时、更好地支持高秩传输等优势。因此，问题的关键在于：FDD系统中是否真的存在长期互易性。根据研究发现，对于高空间相关性或者小双工距离(例如，10MHz)，下行和上行之间存在长期信道互易性，无需任何补偿；对于低空间相关性以及大双工距离(例如，400MHz)，只有在使用适当的补偿方案补偿了由于下行和上行之间的频偏而产生的信道差异后，下行和上行之间才存在长期信道互易性。由于FDD系统中下行和上行之间的频偏，瞬时信道矩阵由于与下行和上行之间的载波频率相关的随机散射而独立衰落，并且从上行估计出的信道矩阵不能直接用作下行的信道矩阵的估计。这意味着下行和上行之间的瞬时信道互易性在FDD系统中不存在。然而，长期宽带信道特性并不像短期窄带信道互易性那样易受到载波频率的影响。专利技术人进行的许多仿真证实了这一点，并且一些学术文献[B.K.Chalise，L.Haering，andA.Czylwik，“RobustULtoD1spatialcovariancematrixtransformationforDLbeamforming”inIEEEInternationalConferenceonCommunications，2004，Vol.5，Jun.2004，pp.3010-3014]以及3GPP提案[3GPPR1-100853ChannelreciprocityinFDDsystemsincludingsystemswithlargeduplexdistance，Erricsson]也说明了这一点。专利技术人在仿真中的主要假设在于：从BS传输的用于下行的无线信号的离开角(AngleofDeparture，DOA)与BS接收的用于上行的无线信号的到达角(AngleofArrival，AOA)相同，而瞬时信道衰落在上行和下行是独立的。这些假设从无线传输理论的角度是合理的，并且也被现场测试证实[YantaoHan，JiqingNiandGaokeDu，“ThepotentialapproachestoachievechannelreciprocityinFDDsystemwithfrequencycorrectionalgorithms”，CommunicationsandNetworkinginChina(CHINACOM)，20105thInternationalICSTConferenceon，25-27Aug2010，pp.1-5.]，并且也与以上提及的文献中的假设一致。现有的一些方案能够保证下行和上行之间的长期信道互易性。在这些方案中，基于协方差矩阵的频率校正是一个简单且有效的方案，参见[B.K.Chalise，LHaering，andA.Czylwik，“RobustULtoDLspatialcovariancematrixtransformationforDLbeamforming”，inIEEEInternationalConferenceonCommunications，2004，Vol.5，June2004，pp.3010-3014]。假设长期宽带协方差矩阵表示为R＝E(HHH)，其中H是赫密特(复数共轭)转置，H是信道矩阵，E(·)是数学期望。相应的，用于下行的传输协方差矩阵是我们感兴趣的且被表示为RDL＝E(HDLHHDL)，其中HDL是N×M下行信道矩阵，N是下行接收天线数目，M是下行发射天线数目。用于上行的接收协方差矩阵被表示为RUL＝E(HULHHUL)，其中HUL是M×N的上行信道矩阵。频率补偿方案已在上述文献中提出，通过下式从上行接收协方差矩阵重建下行信道传输协方差矩阵：RDL＝T(θ)·RUL·T(θ)H(1)补偿矩阵T(θ)是一个对角阵，如下式所示：其中d是天线间距，λ是载波波长，fDL和fUL分别是下行和上行载波频率，f0是取决于d和λ的参考载波频率，θ是下行方向上的无线路径的离开角。上述频率补偿方案能够有效的补偿由于下行和上行的频偏而产生的下行传输协方差矩阵和上行接收协方差矩阵之间的差异；然而，该方案却无法补偿FDD系统中由于下行和上行之间的射频通道不匹配(RFmismatch)而产生的差异。
技术实现思路
因此，有必要提供一种FDD系统中下行和上行之间的长期信道互易性补偿方案，其能够补偿由于下行和上行的频偏而产生的下行传输协方差矩阵和上行接收协方差矩阵之间的差异以及由于下行和上行之间的射频通道不匹配而产生的差异。根据本专利技术的一个实施例，提供了一种FDD通信系统中的信道互易性补偿方法，其中，所述方法包括以下步骤：a.发送对应于一定数目子载波的下行参考信号至用户设备，用于估计下行信道矩阵；b.接收来自所述用户设备的训练样本所述训练样本为所述用户设备从其估计的所有子载波上的下行信道矩阵中选择出的一部分；以及接收来自所述用户设备的上行探测参考信号，并根据所述上行探测参考信号估计上行信道矩阵HUL；c.基于所估计的所述上行信道矩阵HUL，利用该上行信道矩阵的协方差矩阵估计上行离开角θ，并构建补偿矩阵T(θ)；以及基于所述训练样本和所述上行信道矩阵HUL并根据下式，估计A和B，其中，A＝diag(a1，a2，...，aN)，B＝diag(b1，b2，...，bM)；a1＝1，2≤n≤N；和b1＝1，2≤m≤M，其中，M是下行发射天线的数目，N是上行接收天线的数目，；d.根据下式重建下行信道矩阵的估计HDL，和其中，hDL，nm是HDL中的元素，其表示第m根发射天线至第n根接收天线的下行信道响应，是中的元素，是上行信道矩阵HUL通过变本文档来自技高网...
【技术保护点】
PCT国内申请，权利要求书已公开。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种FDD通信系统中的信道互易性补偿方法，其中，所述方法包括以下步骤：a.发送对应一定数目子载波的下行参考信号至用户设备，用于估计下行信道矩阵；b.接收来自所述用户设备的训练样本所述训练样本为所述用户设备从其估计的所有子载波上的下行信道矩阵中选择出的一部分，所述所有子载波上的下行信道矩阵由所述用户设备基于所述一定数目子载波上的所估计的下行信道矩阵而被估计；以及接收来自所述用户设备的上行探测参考信号，并根据所述上行探测参考信号估计上行信道矩阵HUL；c.基于所估计的所述上行信道矩阵HUL，利用该上行信道矩阵的协方差矩阵估计上行离开角θ，并构建补偿矩阵T(θ)；以及基于所述训练样本和所述上行信道矩阵HUL并根据下式，估计A和B，其中，A＝diag(a1,a2,...,aN)，B＝diag(b1,b2,...,bM)；a1＝1，2≤n≤N；和b1＝1，2≤m≤M，其中，M是下行发射天线的数目，N是上行接收天线的数目；d.根据下式重建下行信道矩阵的估计HDL，和其中，hDL,nm是HDL中的元素，其表示第m根发射天线至第n根接收天线的下行信道响应，是中的元素，是上行信道矩阵HUL通过变换后获得的。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：e.基于重建的所述下行信道矩阵的估计HDL并根据下式，重建下行信道传输协方差矩阵的估计RDL，RDL＝E(HDLHHDL)其中，E(·)表示数学期望。3.一种FDD通信系统中的信道互易性补偿方法，其中，所述方法包括以下步骤：i.接收来自基站的对应一定数目子载波的下行参考信号，用于估计下行信道矩阵；ii.估计所述一定数目子载波上的下行信道矩阵，并基于该下行信道矩阵，估计所有子载波上的下行信道矩阵；iii.选择所估计的所述所有子载波上的下行信道矩阵中的一部分，将其作为训练样本发送至所述基站；其中，所述方法还包括：-发送上行探测参考信号至所述基站。4.一种FDD通信系统的基站中用于信道互易性补偿的装置，其中...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨红卫，
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
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