The invention discloses a reciprocity calibration method for MIMO system in time division duplex mode, which includes: acquiring the base station RF gain of MIMO system, establishing the upstream and downstream channel models with mismatched reciprocity, determining the system reachability and rate, and establishing a non-convex optimization function aiming at maximizing reachability and rate; The expressions of diagonal element phase and non-diagonal element value in the optimal calibration matrix at the time of maximum reachability and rate are introduced into the non-convex optimization function, which is transformed into a pseudo-concave optimization function. The amplitude of diagonal element is determined by maximizing the optimal solution of the pseudo-concave optimization function, and the optimal calibration matrix is obtained to calibrate the MIMO system. Base station RF gain. This method can improve the performance of the communication system, and only the RF gain of the base station is needed. The calibration matrix can be adjusted according to the absolute or relative value of the RF gain, especially for large-scale multi-user multi-antenna system.
【技术实现步骤摘要】
时分双工模式下的MIMO系统互易性校准方法
本专利技术涉及无线通信
，尤其涉及一种时分双工模式下的MIMO系统互易性校准方法。
技术介绍
MIMO(多输入多输出)技术具有分集和复用增益、更高的速率和可靠度等优越性能，可以同时提高功率效率和频率效率。如果尺寸和空间允许的话，在发射机和接收机上部署多个天线可以大大提高系统性能。在下行链路中，一个使用MIMO技术的基本挑战是获取精确的下行信道状态信息。因此，具有上下行信道互易性的时分双工(TimeDivisionDuplexing，TDD)通信模式得到了很大的关注，因为基站可以从上行信道估计得到下行信道状态信息。然而，基站数字基带处理器得到的信道不仅包括空中信道，还有RF前端(包括从DAC一直到发射天线的硬件，还有对应的接收天线一直到ADC的接收端部分)。功率放大器、低噪放大器、天线间不同的电缆长度、不理想的时钟同步、双工器响应等多种不理想性都会导致收发两端RF电路增益的不对称。所以，从数字基带处理器的角度来说上下行信道并不互易。如果不考虑这些，这些硬件导致的不对称将会导致不准确的下行信道信息估计，以此进行下行波束...
【技术保护点】
1.一种时分双工模式下的MIMO系统互易性校准方法，其特征在于，包括：获取MIMO系统的基站端RF增益，建立互易性不匹配的上行和下行信道模型；根据所述互易性不匹配的上行和下行信道模型，确定系统的可达和速率，建立以最大化可达和速率为目标的非凸优化函数；通过将非凸优化函数由矩阵形式转换为标量形式，确定所述可达和速率最大时对应的最优校准矩阵中的对角元素相位值和非对角元素值的表达式；将确定的对角元素相位值和非对角元素值的表达式带入所述非凸优化函数，将非凸性优化函数转化为伪凹优化函数；通过最大化所述伪凹优化函数的最优解确定对角元素幅度值，从而得到最优校准矩阵，进而校准MIMO系统基站端的RF增益。
【技术特征摘要】
1.一种时分双工模式下的MIMO系统互易性校准方法，其特征在于，包括：获取MIMO系统的基站端RF增益，建立互易性不匹配的上行和下行信道模型；根据所述互易性不匹配的上行和下行信道模型，确定系统的可达和速率，建立以最大化可达和速率为目标的非凸优化函数；通过将非凸优化函数由矩阵形式转换为标量形式，确定所述可达和速率最大时对应的最优校准矩阵中的对角元素相位值和非对角元素值的表达式；将确定的对角元素相位值和非对角元素值的表达式带入所述非凸优化函数，将非凸性优化函数转化为伪凹优化函数；通过最大化所述伪凹优化函数的最优解确定对角元素幅度值，从而得到最优校准矩阵，进而校准MIMO系统基站端的RF增益。2.根据权利要求1所述的一种时分双工模式下的MIMO系统互易性校准方法，其特征在于，所述获取MIMO系统的基站端RF增益，建立互易性不匹配的上行和下行信道模型包括：对于用户k，其上行信道传输向量hUL,k与下行信道传输向量hDL,k分别为：上式中，hk为用户k与基站之间的空中瑞利信道，对角矩阵与分别为发送侧天线的发送与接收RF增益对角矩阵，其中tm和rm分别表示与发送侧第m根天线连接的接收与发送RF链路增益，与分别表示用户k的发送与接收RF增益标量；通过自校准估计，基站能够得到发送侧的RF增益，在自校准估计时忽略用户侧的RF增益，即对于任意用户k，假设由上下行RF增益的不匹配可知，hUL,k≠hDL,k，即上下行信道不互易。3.根据权利要求1或2所述的一种时分双工模式下的MIMO系统互易性校准方法，其特征在于，所述根据所述互易性不匹配的上行和下行信道模型，确定系统的可达和速率包括：根据所述互易性不匹配的上行和下行信道模型，通过功率约束条件，确定最大比传输预编码的归一化系数；根据所述最大比传输预编码的归一化系数，确定系统的可达和速率。4.根据权利要求3所述的一种时分双工模式下的MIMO系统互易性校准方法，其特征在于，假设下行预编码采用最大比传输预编码的方式，则用户k接收到的信号yk为：上式中，ρ表示下行每用户平均信噪比，hDL,k为用户k的下行信道传输向量，xq表示发送给用户q的随机信息符号，nk表示用户k接收到的加性高斯白噪声向量，wq为用户q的波束赋形向量，上标T为转置符号；定义所有用户的上行信道矩阵HUL＝[hUL,1,hUL,2,…,hUL,K]，其中hUL,k为用户k的上行信道传输向量，k＝1,2,...,K；根据归一化公式确定最大比传输预编码的归一化系数：上述式子中，表示期望，上标*为共轭符号，tr(.)表示矩阵的迹；||·||F表示Frobenius范数；通过香农公式，确定系统和速率上式中，为用户k的信号干扰噪声比，hDL,k为用户k的下行信道传输向量，wk为用户k的波束赋形向量；通过转换公式将系统和速率转换为系统可达和速率R：上式中，var(·)表示方差；R与T分别为基站发送侧天线的发送与接收RF增益对角矩阵，C为待设计的校准矩阵。5.根据权利要求4所述的一种时分双工模式下的MIMO系统互易性校准方法，其特征在于，根据系统的可达和速率，建立以最大化可达和速率为目标的非凸优化函数，表示为：其中，Copt为最优校准矩阵。6.根据权利要求1所述的一种时分双工模式下的MIMO系统互易性校准方法，其特征在于，所述通过将非凸优化函数由矩阵形式转换为标量形式，确定所述可达和速率最大时对应的最优校准矩阵中的对角元素相位值和非对角元素值的表达式包括：将待设计的校准矩阵C由矩阵形式转换为标量形式，且根据对数函数的单调性，得到非凸优化函数的等价标...
【专利技术属性】
技术研发人员：单传强，陈晓辉，陈力，尹华锐，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
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。