混合波束成形传输方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种混合波束成形传输方法和系统，其中方法包括：发送端基站的多根第一天线通过第一部分连接子阵连接到多条第一射频链路并服务于单个接收端设备；接收端设备配备的多根第二天线通过第二部分连接子阵连接到多条第二射频链路，每条第二射频链路连接互不相同的一个第二部分连接子阵上的一根或多根第二天线；发送端基站与接收端设备进行联合波束训练，确定模拟加权系数矩阵以及数字加权系数矩阵，基于模拟加权矩阵以及数字加权矩阵进行数据的下行链路传输；本发明专利技术的方法和系统，能够基于部分连接子阵的混合波束成形结构提供有效的单用户多数据流传输方案，拥有良好的性能，降低硬件的复杂度，能够有效保证频谱效率并提高能量效率。

【技术实现步骤摘要】
混合波束成形传输方法和系统
本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种混合波束成形传输方法和系统。
技术介绍
随着移动终端的日益普及和移动互联网业务的迅猛发展，对于5G移动通信系统的容量和传输速率有了更高的期望和要求，毫米波高频通信受到业界的广泛的关注。由于毫米波的波长较短，设备可以配备上百根天线单元构成大规模天线阵列(massiveMIMO)，进而极大地提高频谱效率。然而，在实际运用中，高频射频单元的工艺较为复杂，同时大规模信号的模拟数字转换会带来大量的能量消耗(特别是对于高频器件)，后续数字信号处理的复杂度也会随着射频单元的增加而迅速上升。传统的纯数字域波束成形需要为每根天线配备一条独立的射频链路，可以提供足够的自由度，从而大幅提高通信系统的性能，但随着天线数量的急剧上升，射频单元的能耗与处理的复杂度也大大增加。传统的纯模拟域波束成形将所有的天线单元分别经过移相器连接至同一条射频链路上，结构简单易实现，同时也大大降低了设备的能耗，但是由于只存在一条射频链路，通信的自由度大大降低，导致系统性能大打折扣。对于数字模拟混合的发射机/接收机结构，大规模的射频天线单元通过全连接(自适应子阵结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合波束成形传输方法，其特征在于，包括：发送端基站配备多根第一天线，所述多根第一天线通过多个第一部分连接子阵连接到多条第一射频链路并服务于单个接收端设备，其中，每条第一射频链路连接互不相同的一个第一部分连接子阵上的一根或多根第一天线；接收端设备配备多根第二天线，所述多根第二天线通过多个第二部分连接子阵连接到多条第二射频链路，每条第二射频链路连接互不相同的一个第二部分连接子阵上的一根或多根第二天线，并支持多条数据流通道；所述发送端基站与所述接收端设备进行联合波束训练，确定模拟加权系数矩阵以及数字加权系数矩阵，其中，模拟加权系数矩阵包括：模拟合并矩阵和模拟预编码矩阵，数字加权系数包括数字合...

【技术特征摘要】
1.一种混合波束成形传输方法，其特征在于，包括：发送端基站配备多根第一天线，所述多根第一天线通过多个第一部分连接子阵连接到多条第一射频链路并服务于单个接收端设备，其中，每条第一射频链路连接互不相同的一个第一部分连接子阵上的一根或多根第一天线；接收端设备配备多根第二天线，所述多根第二天线通过多个第二部分连接子阵连接到多条第二射频链路，每条第二射频链路连接互不相同的一个第二部分连接子阵上的一根或多根第二天线，并支持多条数据流通道；所述发送端基站与所述接收端设备进行联合波束训练，确定模拟加权系数矩阵以及数字加权系数矩阵，其中，模拟加权系数矩阵包括：模拟合并矩阵和模拟预编码矩阵，数字加权系数包括数字合并矩阵和数字预编码矩阵；所述发送端基站与所述接收端设备基于所述模拟加权矩阵以及所述数字加权矩阵进行数据的下行链路传输。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多根第一天线的数量为NBS，所述多条第一射频链路的数量为MBS，每条第一射频链路连接NMASK_BS根第一天线；所述多根第二天线的数量为NMS，所述多条第二射频链路的数量为MMS，每条第二射频链路连接NMASK_MS根第二天线，所述多条数据流通道的数量为NS；其中，满足NS≤MBS≤NBS和NS≤MMS≤NMS，NBS＝NMASK_BSMBS，NMS＝NMASK_MSMMS。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述发送端基站与所述接收端设备基于所述模拟加权矩阵以及所述数字加权矩阵进行数据的下行链路传输包括：所述发送端基站确定数字预编码矩阵和模拟预编码矩阵；所述发送端基站将原始发送信号经过对角功率分配矩阵进行功率分配并依次经过所述数字预编码矩阵和所述模拟预编码矩阵进行处理，将处理后的信号通过第一天线发送至无线信道中；所述接收端设备通过所述第二天线接收到所述无线信道中的信号，将此信号依次经过模拟合并矩阵和数字合并矩阵后发送给所述数据流通道；其中，所述模拟预编码矩阵其中，所述模拟预编码矩阵FRF中的元素表示第i个第一部分连接子阵的非零预编码加权向量，其中C为复数集合；所述模拟合并矩阵其中，所述模拟合并矩阵WRF中的元素表示用户第i个第二部分连接子阵的非零合并加权向量。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定模拟加权系数矩阵以及数字加权系数矩阵包括：所述接收端设备确定模拟合并矩阵WRF，确定并向所述发送端基站反馈模拟预编码矩阵FRF；所述接收端设备确定等效基带信道所述接收端设备基于所述等效基带信道确定数字合并矩阵WBB和数字预编码矩阵FBB，并向所述发送端基站反馈FBB；所述接收端设备和所述发送端基站利用WRF和WBB以及FRF和FBB传输信号。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述接收端设备确定模拟合并矩阵WRF、确定并向所述发送端基站反馈模拟预编码矩阵FRF包括：所述发送端基站打开全部第一部分连接子阵，使用全部所述第一射频链路并采用全向天线模式发送全向波束参考信号至所述接收端设备；所述接收端设备逐一打开前n个第二部分连接子阵，使用前n个所述第二射频链路接收所述全向波束参考信号，遍历模拟预合并码本进行接收；当采用第i个码字Wi作为第n个第二部分子阵的天线加权系数接收时，利用波束参考信号计算等效基带信道传输容量记录使最大的Wi，确定第n个第二部分子阵的天线加权系数为获得接收端模拟合并矩阵所述发送端基站依次打开前m个子阵，使用前m条所述第一射频链路遍历模拟预编码码本集合中的全部...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丹谱，武霄泳，刘岩松，张志龙，尹长川，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京,11