无线大量MIMO系统中大尺度衰落系数估计方法及行动台技术方案

本发明专利技术提出具有大规模MIM0基站利用信道硬化效应以及可用大空间样本，在没有SSFC的帮助而估计LSFC的有效算法。LSFC估计具有低计算复杂度以及需要相对小训练冗余的特性。在UL方向，MS向服务BS传送彼此正交的UL导频，以估计LSFC。在DL方向，BS传送或者导频信号或者数据信号，给已经建立时间和频率同步的MS。当BS天线的数量趋向无限大时，本发明专利技术所提出的UL以及DL LSFC估计量为无偏(unbiased)以及渐进(asymptotically)最优(optimal)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请依据35U.S.C.§119要求2013年11月14日递交的，申请号为61/904,076标题为“无线大规模MIMO系统中LSFC估计(Large-ScaleFadingCoefficientEstimationinWirelessMassiveMIMOSystems)”，US临时申请的优先权，上述申请的标的在此合并作为参考。
本专利技术揭露的实施例一般有关于无线网络系统，更具体地，有关于用于无线大规模(massive)多用户多入多出(Multi-UserMultiple-InputMultiple-Output，MU-MIMO)系统的大尺度衰落系数(Large-ScaleFadingCoefficient，LSFC)估计(estimation)。
技术介绍
蜂窝式移动通信网络中，每一服务基站(BaseStation，BS)配置有一个M天线阵列(M-antennaarray)，如果M远大于1(M＞＞1)以及M＞＞K，其中K为在其服务区域内被激活用户天线的数量，则称作大尺度(large-scale)MIMO系统，或者大规模(massive)MIMO系统。相比当前蜂窝系统提供的传输率，具有增强可靠性以及大幅提高的功效的大规模MIMO系统具有获得更高传输率的可能。其利用了所谓的信道硬化(channel-hardening)效应的优势，其中暗示出(implies)信道硬化透过不同用户趋向相互正交以及频率独立而看到信道矢量(channelvector)。所以，线性接收器在UL中几乎为最优(optimal)，以及简化多用户预编码(pre-coder)足以保证满足DL效能。为了达到这样的效能，需要信道状态信息(ChannelStateInformation，CSI)用于各种链路自适应应用，例如预编码(precoder)、调制以及编码方案(ModulationAndCodingScheme，SCM)的选择。一般CSI包含大尺度衰落系数(Large-ScaleFadingCoefficient，LSFC)以及小尺度衰落系数(Small-ScaleFadingCoefficient，SSFC)。LFCS综合了路径损耗(pathloss)和遮蔽(shadowing)效应(effet)，平均接收信号强度(Received-Signal-Strength，RSS)成正比以及用于功率控制、位置估计、切换(handover)协议以及其他应用。SSFC，另一方面体现了接收信号的快速幅度波动(fluctuation)。而所有现存MIMO信道估计集中在SSFC的估计，或者忽略LSFC，或者假设完美知道LSFC。期望分别知道SSFC以及LSFC。这是因为LSFC不可能只用于前述应用，但是也用于SSFC的精确估计(accurateestimation)。LSFC为长期(statistics)统计，长期统计的估计通常比SSFC估计更为耗时。传统的MIMOCSI估计通常假设完美的LSFC信息以及只处理SSFC。对于共址(co-located)MIMO系统，假设对应LSFC在所有空间子信道之间相同是合理的，以及SSFC估计有时候可以没有LSFC信息而被获得。这样的假设在多个用户MIMO系统中不再有效，其中用户-BS距离在大距离内分布以及SSFC不能未知LSFC的情况下而被获得。在过去，假设在SSFC估计之前某种方式完美知道，LSFC的估计已经很大程度地忽略了。当需要获得联合LSFC以及SSFC估计时，最小均方误差(MinimumMeanSquareError，MMSE)或者最小平方(LeastSquare，LS)标准不是直接可用的。最大期望(Expectation-Maximization，EM)方法为一种灵活替代，但是需要高计算复杂度以及不能保证收敛(convergence)。在大规模多用户MIMO系统中，寻求一种没有SSFC帮助而有效估计LSFC的解决办法。
技术实现思路
没有SSFC的帮助的情况下，利用信道硬化效应以及大规模MIMOBS可用的大空间样本，估计LSFC的有效算法被提出。LSFC估计为具有低计算复杂度以及需要相对小训练冗余的特性(trainingoverhead)。在UL方向中，MS传送正交UL导频用于服务BS估计LSFC。在DL方向，BS传送或者导频信号或者数据信号给多个MS，其中，与该多个MS已建立时域和频域同步。因为BS天线的数量趋向为无穷大(infinity)，所提出的UL以及DLLSFC估计量(estimator)为无偏(unbiased)以及渐进(asymptotically)最优(optimal)，。在一个实施例中BS，在大规模的MIMOUL信道中从K个MS接收所传送的无线信号，其中M远大于K(M＞＞K)。BS矢量化(vectorize)已接收信号，标记为矩阵从K个MS传送来的已传送无线信号为正交导频信号，标记为矩阵以及T大于等于K(T≥K)，T为导频信号长度。不知道UL信道SSFC情况下，BS得到UL信道的LSFC估计量(estimator)。BS也可以从K个MS，在同调(coherent)无线资源区块上，接收J次传送的导频信号。然后BS基于多个导频传输，得到UL信道的LSFC的更精确的估计量。此外，BS基于LSFC估计量，而为每一个第k个UL信道而计算逐个粒子(element-wise)的表达(expression)。在另一个实施例中，MS从大规模MIMO系统中，具有M个天线的BS接收所传送的无线信号。所传送的无线信号标记为从BS到K个MS的矩阵Q，以及M远大于K(M＞＞K)。MS决定标记为矢量xk的已接收无线信号，其中，矢量xk为MS所接收，上述MS为与kthDL信道相关的kthMS。kthMS不知道kthDL信道的SSFC，而得到kthDL信道的LSFC的估计量。在半盲(semi-blind)LSFC估计中，矩阵Q为包含正交导频信号的半么正矩阵(semi-unitarymatrix)，以及kthDL信道的LSFC基于xk以及导频信号的传送功率而得到。在盲LSFC估计中，矩阵Q表示传送给不同于K个MS的K’个MS的预编码数据信号。第k个DL信道的LSFC基于xk以及未知数据信息以及未知波束赋形(beamforming)或者预编码(precoding)信息的数据信号的传送功率而得出。下面详细描述其他实施例以及有益效果。
技术实现思路
不用于限定本专利技术。本专利技术的保护范围以权利要求为准。附图说明图1为根据一个新颖方面，单一(single)小区大规模MU-MIMO系统中，BS以及多个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包含：在具有大规模多入多出MIMO的上行链路UL信道中，基站BS接收从K个行动台MS发送无线信号，其中该BS具有M天线，以及其中M远大于K；将已接收无线信号矢量化，标记为矩阵其中，被传送无线信号为来自该K个MS的正交导频信号，标记为矩阵以及其中，T大于等于K为导频信号长度；以及不知道该UL信道的小尺度衰落系数，而得到该UL信道的大尺度衰落系数估计量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.14 US 61/904,076;2014.11.12 US 14/539,2121.一种方法，包含：
在具有大规模多入多出MIMO的上行链路UL信道中，基站BS接收从K个行动台MS发送无
线信号，其中该BS具有M天线，以及其中M远大于K；
将已接收无线信号矢量化，标记为矩阵其中，被传送无线信号为来自该K
个MS的正交导频信号，标记为矩阵以及其中，T大于等于K为导频信号长度；以
及
不知道该UL信道的小尺度衰落系数，而得到该UL信道的大尺度衰落系数估计量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该大尺度衰落系数没有实施反矩阵，没有迭
代过程而得到该大尺度衰落系数。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该导频信号标记为P＝[p1，…，pK]H，pk表示从
第k个MS给该BS的透过第k个UL信道的第k个导频信号，以及其中，该大尺度衰落系数导出为
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，该大尺度衰落系数标记为以及其中，对于该第k个UL信道，逐个元素表达表示为5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，该导频信号在同调无线资源区块上传送J次，
以及其中，该大尺度衰落系数导出为
其中该已接收信号Yi表示该BS的第i个已接收无线信号。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，该大尺度衰落系数标记为以及其中，对于第k个UL信道，逐个元素表示为7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，用于该J次不同传输的该导频信号为不同。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该导频信号P为对角矩阵以及T＝K。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该导频信号P为哈达玛矩阵以及T＝K，以及P
的行或者列中每一者为相互正交以及具有±1项。
10.一种方法，包含：
在具有大规模多入多出MIMO的下行链路DL系统中，从行动台MS接收具有M根天线的基
站传送来的无线信号其中该被传送无线信号标记为从该基站BS到K个MS的矩阵Q；
决定该MS所接收到的已接收无线信号，标记为xkH，该MS为与第k个DL信道相关的第k个
MS；以及
不知道该第k个DL信道的小尺度衰落系数的情况下，而导出第k个DL信道的大尺度衰落
系数的估计量。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，该大尺...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘彦成，陈科夆，苏育德，
申请(专利权)人：联发科技新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG