基站和终端及其组成的多用户传输系统和多用户传输方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基站和终端及其组成的多用户传输系统和多用户传输方法，涉及无线通信技术领域。本发明专利技术通过周期性的随机产生正交波束，以覆盖所有波束方向，使得基站和终端每次只需针对这些随机产生的正交波束进行信道信息获取和反馈，降低了系统下行导频开销、上行反馈开销以及空间搜索复杂度。并且，通过宽波束和窄波束两级匹配和反馈，可以进一步降低系统下行导频开销、上行反馈开销以及空间搜索复杂度。本发明专利技术可以适用于例如毫米波大规模天线系统的多用户传输。

Base station and terminal, multi-user transmission system and multi-user transmission method thereof

The invention discloses a base station and a terminal, a multi-user transmission system and a multi-user transmission method thereof, which relate to the technical field of wireless communication. By periodically random generating orthogonal beams to cover all beam directions, the base station and terminal only need to obtain and feedback channel information for each of these randomly generated orthogonal beams, reducing the overhead overhead of the system, the overhead feedback overhead and the space search complexity. Moreover, through two stages matching and feedback of wide beam and narrow beam, the downlink pilot overhead, upstream feedback overhead and space search complexity can be further reduced. The invention can be applied to multiuser transmission such as millimeter wave large scale antenna system.

【技术实现步骤摘要】
基站和终端及其组成的多用户传输系统和多用户传输方法
本专利技术涉及无线通信
，特别涉及一种基站和终端及其组成的多用户传输系统和多用户传输方法。
技术介绍
使用毫米波长波段为载频的系统，通常被称为毫米波系统，该频段有丰富空闲频谱资源，能够有效满足未来5G对更高容量和速率的需求。并且，随着载波频段的提高，天线阵子之间的距离逐渐变小，这使得毫米波系统应用部署大规模天线成为可能。在毫米波大规模天线系统中，目前使用全天线的信道信息获取和反馈方法，该方法需要基站在每个天线方向发送参考信号以及需要终端反馈每个天线方向对应的信道质量，因此造成系统下行导频开销和上行反馈开销比较大，空间搜索的复杂度也比较高。
技术实现思路
本专利技术要解决的一个技术问题是，毫米波大规模系统的系统开销大和空间搜索复杂度高的问题。本专利技术提供了一种多用户传输方法，所述方法包括：基站周期性的随机产生基站侧的正交宽波束和每个宽波束方向下的正交窄波束，并将基站侧波束的索引通知终端，终端周期性的随机产生终端侧的正交宽波束和每个宽波束方向下的正交窄波束；基站与终端对宽波束进行训练，由终端确定出匹配的基站侧的宽波束和终端侧的宽波束，基站接收终端反馈的匹配的基站侧的宽波束的索引；基站与终端进一步对匹配的宽波束方向下的窄波束进行训练，由终端从匹配的宽波束方向下的窄波束中确定出匹配的基站侧的窄波束和终端侧的窄波束，基站接收终端反馈的匹配的基站侧的窄波束的索引；基站根据终端反馈的匹配的基站侧的宽波束的索引和匹配的基站侧的窄波束的索引确定需要激活的波束；基站在激活波束方向上向相应的终端传输信息。本专利技术还提供了一种多用户传输方法，所述方法包括：终端接收基站周期性的随机产生并通知的基站侧的正交宽波束和每个宽波束方向下的正交窄波束的索引，终端周期性的随机产生终端侧的正交宽波束和每个宽波束方向下的正交窄波束；终端与基站对宽波束进行训练，由终端确定出匹配的基站侧的宽波束和终端侧的宽波束，并反馈匹配的基站侧的宽波束的索引给基站；终端与基站进一步对匹配的宽波束方向下的窄波束进行训练，由终端从匹配的宽波束方向下的窄波束中确定出匹配的基站侧的窄波束和终端侧的窄波束，并反馈匹配的基站侧的窄波束的索引给基站，以使得基站根据匹配的基站侧的宽波束的索引和匹配的基站侧的窄波束的索引确定需要激活的波束，并在激活波束方向上向相应的终端传输信息；终端在与激活波束匹配的终端侧的窄波束方向上接收基站传输的信息。本专利技术还提供了一种用于多用户传输的基站，所述基站包括：波束生成模块，用于周期性的随机产生基站侧的正交宽波束和每个宽波束方向下的正交窄波束，并将基站侧波束的索引通知终端，同步地，终端周期性的随机产生终端侧的正交宽波束和每个宽波束方向下的正交窄波束；宽波束训练模块，用于与终端对宽波束进行训练，由终端确定出匹配的基站侧的宽波束和终端侧的宽波束，接收终端反馈的匹配的基站侧的宽波束的索引；波束训练模块，用于与终端进一步对匹配的宽波束方向下的窄波束进行训练，由终端从匹配的宽波束方向下的窄波束中确定出匹配的基站侧的窄波束和终端侧的窄波束，接收终端反馈的匹配的基站侧的窄波束的索引；波束激活模块，用于根据终端反馈的匹配的基站侧的宽波束的索引和匹配的基站侧的窄波束的索引确定需要激活的波束；信息传输模块，用于在激活波束方向上向相应的终端传输信息。本专利技术还提供了一种终端，所述终端包括：波束信息接收模块，用于接收基站周期性的随机产生并通知的基站侧的正交宽波束和每个宽波束方向下的正交窄波束的索引，波束生成模块，用于周期性的随机产生终端侧的正交宽波束和每个宽波束方向下的正交窄波束；宽波束训练模块，用于与基站对宽波束进行训练，由终端确定出匹配的基站侧的宽波束和终端侧的宽波束，并反馈匹配的基站侧的宽波束的索引给基站；窄波束训练模块，用于与基站进一步对匹配的宽波束方向下的窄波束进行训练，由终端从匹配的宽波束方向下的窄波束中确定出匹配的基站侧的窄波束和终端侧的窄波束，并反馈匹配的基站侧的窄波束的索引给基站，以使得基站根据匹配的基站侧的宽波束的索引和匹配的基站侧的窄波束的索引确定需要激活的波束，并在激活波束方向上向相应的终端传输信息；传输信息接收模块，用于在与激活波束匹配的终端侧的窄波束方向上接收基站传输的信息。本专利技术还提供了一种用于多用户传输的系统，包括：前述的基站和前述的终端。本专利技术通过周期性的随机产生正交波束，以覆盖所有波束方向，使得基站和终端每次只需针对这些随机产生的正交波束进行信道信息获取和反馈，降低了系统下行导频开销、上行反馈开销以及空间搜索复杂度。并且，通过宽波束和窄波束两级匹配和反馈，可以进一步降低系统下行导频开销、上行反馈开销以及空间搜索复杂度。本专利技术可以适用于例如毫米波大规模天线系统的多用户传输。通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优点将会变得清楚。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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出本专利技术多用户传输方法一个实施例的流程示意图。图2A示出本专利技术宽波束训练和匹配的示意图。图2B示出本专利技术窄波束训练和匹配的示意图。图3示出本专利技术波束重新匹配的一个示例的示意图。图4示出本专利技术用于多用户传输的系统的结构示意图。图5示出本专利技术用于多用户传输的基站的结构示意图。图6示出本专利技术用于多用户传输的终端的结构示意图.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。针对毫米波大规模系统的系统开销大和空间搜索复杂度高的问题，提出本专利技术。本专利技术通过周期性的随机产生正交波束，以覆盖所有波束方向，使得基站和终端每次只需针对这些随机产生的正交波束进行信道信息获取和反馈，降低了系统下行导频开销、上行反馈开销以及空间搜索复杂度。并且，通过宽波束和窄波束两级匹配和反馈，可以进一步降低系统下行导频开销、上行反馈开销以及空间搜索复杂度。本专利技术可以适用于例如毫米波大规模天线系统的多用户传输。在大规模天线系统中，发射机可以通过预编码的方式对发射信号进行预处理，辅助接收机消除信道间的影响。在本专利技术中，预编码所使用的码本包括宽波束对应的码本和窄波束对应的码本。在基站侧，基站的覆盖角度为θBS，每个宽波束角度为每个窄波束宽度为那么基站的宽波束的码本个数为基站的每个宽波束中包含窄波束的码本个数为其中表示向上取整。在终端侧，终端的覆盖角度为θUE，每个宽波束角度为每个窄波束宽度为则终端的宽波束码本个数为终端的每个宽波束中包含的窄波束码本个数为在本专利技术中，“第一”和“第二”等描述除非特别指出，否则仅用来区分不同的对象，并不用来表示大小或时序等含义。例如，第一训练序列和第二训练序列用来表示不同的训练序列。图1是本专利技术多用户传输方法一个实施例的流程示意图。如图1所示，该方法包括：在步骤102A，基站周期性的随机产生基站侧的正交宽波束和每个宽波束方向下的正交窄波束，并将基站侧波束的索引通知终端。其中，基站通过周期性的随机产生基站侧的正交宽波束和每个宽波束方向下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多用户传输方法，其特征在于，所述方法包括：基站周期性的随机产生基站侧的正交宽波束和每个宽波束方向下的正交窄波束，并将基站侧波束的索引通知终端，终端周期性的随机产生终端侧的正交宽波束和每个宽波束方向下的正交窄波束；基站与终端对宽波束进行训练，由终端确定出匹配的基站侧的宽波束和终端侧的宽波束，基站接收终端反馈的匹配的基站侧的宽波束的索引；基站与终端进一步对匹配的宽波束方向下的窄波束进行训练，由终端从匹配的宽波束方向下的窄波束中确定出匹配的基站侧的窄波束和终端侧的窄波束，基站接收终端反馈的匹配的基站侧的窄波束的索引；基站根据终端反馈的匹配的基站侧的宽波束的索引和匹配的基站侧的窄波束的索引确定需要激活的波束；基站在激活波束方向上向相应的终端传输信息。

【技术特征摘要】
1.一种多用户传输方法，其特征在于，所述方法包括：基站周期性的随机产生基站侧的正交宽波束和每个宽波束方向下的正交窄波束，并将基站侧波束的索引通知终端，终端周期性的随机产生终端侧的正交宽波束和每个宽波束方向下的正交窄波束；基站与终端对宽波束进行训练，由终端确定出匹配的基站侧的宽波束和终端侧的宽波束，基站接收终端反馈的匹配的基站侧的宽波束的索引；基站与终端进一步对匹配的宽波束方向下的窄波束进行训练，由终端从匹配的宽波束方向下的窄波束中确定出匹配的基站侧的窄波束和终端侧的窄波束，基站接收终端反馈的匹配的基站侧的窄波束的索引；基站根据终端反馈的匹配的基站侧的宽波束的索引和匹配的基站侧的窄波束的索引确定需要激活的波束；基站在激活波束方向上向相应的终端传输信息。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基站通过周期性的随机产生基站侧的正交宽波束和每个宽波束方向下的正交窄波束，以覆盖基站侧的所有波束方向；终端通过周期性的随机产生终端侧的正交宽波束和每个宽波束方向下的正交窄波束，以覆盖终端侧的所有波束方向。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站与终端对宽波束进行训练，由终端确定出匹配的基站侧的宽波束和终端侧的宽波束包括：基站使用基站侧的任一宽波束发送第一训练序列，终端使用终端侧的任一宽波束接收第一训练序列，并记录接收功率，其中，将最优接收功率对应的基站侧的宽波束和终端侧的宽波束确定为匹配的基站侧的宽波束和终端侧的宽波束。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站与终端进一步对匹配的宽波束方向下的窄波束进行训练，由终端从匹配的宽波束方向下的窄波束中确定出匹配的基站侧的窄波束和终端侧的窄波束包括：基站使用匹配的基站侧的宽波束方向下的任一基站侧的窄波束发送第二训练序列，终端使用匹配的终端侧的宽波束方向下的任一终端侧的窄波束接收第二训练序列，并记录接收功率，其中，将最优接收功率对应的基站侧的窄波束和终端侧的窄波束确定为匹配的基站侧的窄波束和终端侧的窄波束。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，基站使用匹配的基站侧的宽波束对应的预编码信息对第二训练序列进行预处理，再使用匹配的基站侧的宽波束方向下的任一基站侧的窄波束发送第二训练序列。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：终端基于匹配的基站侧的窄波束中的参考信号确定其码本信息，并在反馈匹配的基站侧的窄波束的索引的同时还反馈其码本信息；基站接收终端上报的匹配的基站侧的窄波束索引以及码本信息，并使用匹配的基站侧的窄波束以及码本对预传输的信息进行预处理，并进行传输，完成在激活的该匹配的基站侧的窄波束方向上向相应的终端传输该信息。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基站将相同激活波束下的各终端划分为一组，并且，基站在激活波束方向上通过时分复用或频分复用方式向该组内的各终端传输信息。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基站根据需要激活波束的数量在激活波束方向上配置发送功率。9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基站根据随机波束产生周期确定是否重新随机产生波束；或，基站根据宽波束重新配置周期确定是否重新匹配宽波束；或，基站根据窄波束重新配置周期确定是否重新匹配窄波束。10.一种多用户传输方法，其特征在于，所述方法包括：终端接收基站周期性的随机产生并通知的基站侧的正交宽波束和每个宽波束方向下的正交窄波束的索引，终端周期性的随机产生终端侧的正交宽波束和每个宽波束方向下的正交窄波束；终端与基站对宽波束进行训练，由终端确定出匹配的基站侧的宽波束和终端侧的宽波束，并反馈匹配的基站侧的宽波束的索引给基站；终端与基站进一步对匹配的宽波束方向下的窄波束进行训练，由终端从匹配的宽波束方向下的窄波束中确定出匹配的基站侧的窄波束和终端侧的窄波束，并反馈匹配的基站侧的窄波束的索引给基站，以使得基站根据匹配的基站侧的宽波束的索引和匹配的基站侧的窄波束的索引确定需要激活的波束，并在激活波束方向上向相应的终端传输信息；终端在与激活波束匹配的终端侧的窄波束方向上接收基站传输的信息。11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述终端与基站对宽波...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩斌，蒋峥，陈鹏，杨峰义，毕奇，
申请(专利权)人：中国电信股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11