无线多天线系统中上行链路和下行链路信道状态信息的校准方法技术方案

本发明专利技术提出了用于校准多天线系统中的信道状态信息的方法，尤其是用于使用反向发送信令来估计单向传输信道的方法。所述方法包括传输第一和第二参考信号，其中一个是另一个的函数，使用单向信道估计，以及来自两个参考信号的接收信号，在多天线系统中的发射机和外部无线设备之间的反方向中获得信道估计。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无线多天线系统中上行链路和下行链路信道状态信息的校准方法本申请主张申请日为2015年7月10日的第62/190,981号美国在先申请的优先权。
本专利技术涉及多天线无线通信系统领域。本专利技术涉及多输入多输出(Multiple-InputMultiple-Output，MIMO)无线通信网络或系统，尤其涉及一种校准上行链路(Uplink，UL)和下行链路(Downlink，DL)信道状态信息(ChannelStateInformation，CSI)的新方法，以及实现该方法的装置和系统。
技术介绍
大规模的MIMO多用户波束成型提供了通过空间复用的折叠显著提高频谱效率和吞吐量的潜力，提供线性增长能力而不需要增加频谱带宽。然而，当射频(RadioFrequency，RF)链和天线的数量变大时，为获得CSI信道估计的开销是显著的。注意，可以理解的是，天线或者天线元件阵列的发送或者接收与RF链相关联，因此，在此之后，当使用天线的数量时，应当理解为指示的是天线的数量和相关联的RF链，其中假定每个天线与RF链是相关联的。对于具有大量天线的基站(BaseStation，BS)，例如M＝512个天线，在相同时频资源上在DL中同时服务多个接收机，例如，依赖于BS提供无线回程的K＝32个用户设备(UserEquipment，UE)和/或小型基站(SmallCell，SC)，BS发射机必须知道M×K信道矩阵的CSI，其中准确地说，它是M个BS天线与K个UE和/或SC上的天线总数之间的CSI。为了简化讨论，不失一般性，假定UE和/或SC天线的总数为K。在大规模的MIMO系统中，由于以下两个原因，通过在DL中发送参考导频并将其反馈回来的方法直接获得DLCSI是不高效的。第一个原因是在BS上大量的天线会因DL中的参考信号造成大量的系统开销。另外，需要大量的位数来精确地量化CSI，这会导致UL中反馈信道的不可过载。幸运的是，诸如在时分双工(Time-DivisionDuplex，TDD)系统中或在使用开关切换来创建信道互易的频分双工(Frequency-DivisionDuplex，FDD)系统中，可以采用空中无线信道的相互特性来降低信道估计开销，如我们的专利申请PCT/US2014/071752所描述的。在该方法中，每个UE和/或SC在UL指定资源中发送具有唯一序列的探测参考信号(SoundingReferenceSignal，SRS)或导频信号，然后BS估计基带处每对发送和接收天线之间的CSI。在图1中，呈现了多用户MIMO(Multi-UserMIMO，MU-MIMO)通信系统中DLCSI和ULCSI的组件，其中BS1由基带处理器2，M个RF发射机3，M个RF接收机4和M个天线5组成，而每个UE6由基带处理器2，RF发射机3，RF接收机4和天线5组成。具有M个天线的BS通过无线信道7在相同时间资源上服务K个UE。第m个BSRF发射机和第m个BSRF接收机的响应分别由和表示，其中m＝1,…,M。RF发射机和RF接收机对第k个UE的响应分别用和表示，k＝1,…,K。第m个BS天线和第k个UE之间的无线信道被表示为因此，如图1所示，由BS测量的CSI实际上由三个分量组成，即UERF发射机、无线电信道和BSRF接收机的响应，例如在第k个UE和第m个BS天线之间所测量的CSI记作其中假定UE具有单根天线。然而，尽管无线电空中信道在UL和DL之间是相互的，但是其他两个分量不是相互的，这使得DLCSI与测量的ULCSI不同，即为此，在测量的ULCSI用于计算DL波束成形矩阵或预编码矩阵之前，必须进行一些修改或校准以获得估计的DLCSI。解决这个问题的现有技术可以分为以下两种。第一个需要UE反馈一些相关信息[1]，例如响应借助反馈信息和BS中发射机和接收机的测量的参数，所述BS可以完成校准。利用这种方法，所述BS可以根据测量和反馈信息的准确性来估计实际的DLCSI。第二种类型只需要BS来测量BS上的发射机和接收机的参数以获得如参考文献[2]中的缩放的DLCSI，即，其中βk是复数比例因子。第一种类型不仅增加了UE的复杂性和成本，还给网络带来了不必要的反馈开销。第二种类型需要BS测量参考天线与所有其他天线在两个方向上的响应，无论是无线还是使用电路，这意味着考虑到大量天线的情况时，它只能离线或在空闲时间完成。然而，随着发射机或接收机的温度变化和元件老化，响应和将改变。因此，用于校准ULCSI和DLCSI的现有方法要么太复杂，要么不够准确。由于这些原因，本专利技术提供了一种克服这些缺点的新颖的方法和装置。附图说明根据下面结合附图对本专利技术的多个方面的描述，上述本专利技术的实现方式将更容易理解。附图中与不同部分对应的参考编号将在所有附图中保持一致。图1示出了MU-MIMO通信系统中的ULCSI和DLCSI组件。图2示出了现有技术中TDD系统装置的一般原理电路。图3示出了本专利中TDD系统的常规DL发射电路。图4示出了本专利中TDD系统的常规UL发射电路。图5示出了所提出的用于测量TDD系统中发射机和接收机的整个内部信道响应的电路。图6示出了用于测量TDD系统中接收机的响应的电路。图7示出了现有技术中FDD系统设备的一般原理电路。图8示出了本专利中FDD系统的标准发射电路。图9示出了所提出的用于测量FDD系统中发射机和接收机的整个内部信道响应的电路。图10示出了用于测量FDD系统中接收机的响应的电路。具体实施方式现在可以参考附图，其中相同的标号始终表示相同的部分。现在将要描述本专利技术的示例性实施例。提供示例性实施例是为了说明本专利技术，而不应被解释为本专利技术的有限范围。当使用参考框图或流程图描述示例性实施例时，每个框可以表示用于执行的方法步骤或设备元素。取决于实现方式，相应的设备元件可以用硬件、软件、固件或其组合来配置。此后，导频信号可以表示由一个天线发送的信号，用于估计发射天线与一个或多个接收天线之间的信道。它也可以被称为参考信号、信道估计信号或测试信号。对于一个BS具有多个天线的无线通信系统，UE在UL中发送导频信号或SRS，使得所述BS可以估计每对发送和接收天线之间的信道。在图1所示的一个实施例中，在每个UE具有单个天线而BS具有M个天线的情况下，测量的第m个接收天线和第k个UE之间的信道系数或CSI被写为其中和表示第m个BS接收机和第k个UE的传输函数，而表示无线电信道。注意，(1)可以直接扩展到每个UE具有多个天线的情况，例如，每个天线可以被认为是不同的UE。因此，下面的描述和实施例中的单天线UE的假设不影响本专利技术实施例的一般性。利用所测量的ULCSI将DLCSI写为其中是复数比例因子，并且需要通过仅取决于第k个UE的硬件参数的比例因子βk来知晓DL以使用通常使用的迫零(Zero-Forcing，ZF)波束成形、共轭波束成形或其他预编码方法来计算DL波束成形或预编码矩阵。由于每个UE天线与所有BS天线之间的信道矢量可写为其中和MU-MIMO信道矩阵可表示为则对应的矩阵HDL,equ为因此，归一化前的预编码矩阵为WDL,equ＝[(HDL,equ)HHDL,equ]-1(HDL,equ)H＝DWDL,(4)其中WDL＝[(HDL)HHDL]-1(HD本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在多天线系统中校准信道状态信息的方法，包括：M个接收机接收由一个或多个外部无线设备发送的预定义信号，并在第m个接收机的输出端产生信号xm；使用所接收的信号xm来获得从所述多天线系统的第k个外部无线设备到第m个接收机的上行链路信道

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.10 US 62/190,9811.一种在多天线系统中校准信道状态信息的方法，包括：M个接收机接收由一个或多个外部无线设备发送的预定义信号，并在第m个接收机的输出端产生信号xm；使用所接收的信号xm来获得从所述多天线系统的第k个外部无线设备到第m个接收机的上行链路信道的估计；第m个发射机向第m个接收机发送第一参考信号s0，以在第m个接收机的输出端产生信号ym，其中m＝1,…,M；发射机发射第二参考信号s1到M个接收机以在第m个接收机的输出端产生信号zm，其中参考信号s1是第一参考信号s0的函数；使用ym和zm来获得从多天线系统的第m个发射机到第k个外部无线设备的下行链路信道的估计。2.权利要求1所述的方法，进一步包括：所述多天线系统使用对下行链路信道的估计计算预编码矩阵，(m＝1,…,M,k＝1,…,K)，以在下行链路向外部无线设备波束形成K个数据流。3.权利要求1所述的方法，进一步包括：所述多天线系统在执行所述波束成形计算或功率分配时，在所述的估计中去除所述缩放因子的影响。4.权利要求1所述的方法，其中参考信号s1与参考信号s0之间的函数关系是5.权利要求1所述的方法，其中6.权利要求1所述的方法，...

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