分布式无线通信中利用信道互易性的射频校准系统和方法技术方案

本申请涉及分布式无线通信中利用信道互易性的射频校准系统和方法。本发明专利技术描述了利用上行链路/下行链路信道互易性的在具有多用户(MU)传输的多天线系统(MAS)(“MU

【技术实现步骤摘要】
Communication)”的美国专利号7,633,994；
[0027]2009年10月6日发布的名称为“用于分布式输入分布式输出无线通信的系统和方法(System and Method for Distributed Input Distributed Output Wireless Communication)”的美国专利号7,599,420；
[0028]2008年8月26日发布的名称为“用于分布式输入分布式输出无线通信的系统和方法(System and Method for Distributed Input Distributed Output Wireless Communication)”的美国专利号7,418,053；


[0029]本公开涉及无线网络，尤其涉及无线网络RF校准。

技术介绍

[0030]在最近三十年中，无线蜂窝市场在世界各地已经经历了数量越来越大的订户以及对从语音转移至网页浏览以及实时HD视频流的更好服务的需求。对要求更高数据速率、较低时延和更高可靠性的服务的这种越来越高的需求已经驱动无线技术飞速演进跨越了不同标准。从二十世纪八十年代早期的第一代模拟AMPS和TACS(用于语音服务)开始，到二十世纪九十年代的2G和2.5G数字GSM、IS
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95和GPRS(用于语音和数据服务)，到二十一世纪早期的3G与UMTS和CDMA2000(用于网页浏览)，并最终到目前在世界各地的不同国家部署的LTE(用于高速因特网连接)。
[0031]长期演进(LTE)是由第3代合作伙伴计划(3GPP)为第4代(4G)无线蜂窝系统制定的标准。通过经由多输入多输出(MIMO)技术利用无线信道的空间分量，理论上LTE所达到的下行链路频谱效率与早先3G和HSPA+标准相比可改进高达4倍。LTE
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Advanced是目前正被标准化的LTE的演进，理论上其所实现的频谱效率与3G标准系统相比将增加高达8倍。
[0032]尽管有这种技术演进，但由于智能手机和平台的越来越高的市场渗透，提供了像实时HD视频流、视频会议和游戏这样的更渴望数据的应用程序，因此在未来三年内无线载波很可能将不能满足对数据速率的越来越大的需求。据估计，由于诸如LTE的改进的技术以及可供政府使用的更多频谱，从2011年到2015年在欧洲无线网络的容量将增长5倍[25]。例如，作为国家宽带计划的一部分，FCC正在计划到2020年开通500MHz的频谱(到2015年，其中的300MHz将可用)以推动整个美国的无线因特网连接[24]。遗憾的是，预测在欧洲到2015年容量使用是2011年的23倍[25]，并且预期在美国到2014年将发生类似的频谱赤字[26
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27]。因为这种数据紧缩，无线载波的收益可能下降到低于它们的CAPEX和OPEX，而这潜在地对无线市场具有破坏性的影响[28]。
[0033]因为由LTE部署和增加的频谱可用性所提供的容量增益不足，因此防止这个即将到来的频谱危机的唯一可预测解决方案是推动新无线技术[29]。LTE
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Advanced(LTE标准的演进)通过更尖端的MIMO技术并且通过增加“小小区”的密度允诺优于LTE的另外增益[30]。然而，对可配合某一区域而不会招致干扰问题或增加允许小区之间的协调的回程的复杂性的小区数量存在限制。
[0034]将提供优于无线链路的频谱效率的数量级增大而无常规蜂窝系统的限制的一种有前途的技术是分布式输入分布式输出(DIDO)技术(参见以上在[0002
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0020]中所引用的
相关专利和申请。本专利技术描述在蜂窝标准的约束内或无蜂窝标准的约束情况下在蜂窝系统背景下被采用以提供优于常规无线系统的显著性能优点的DIDO技术(诸如，LTE或LTE
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Advanced)。以对MIMO的综述开始并且回顾LTE和LTE
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Advanced所采用的不同空间处理技术。然后，示出本专利技术如何提供下一代无线通信系统与现有技术方法相比的显著容量增益。
[0035]MIMO在无线链路的发射器侧和接收器侧采用多根天线并且使用空间处理来经由分集技术提高链路可靠性(即，分集增益)或经由复用方案提供更高数据速率(即，复用增益)[1
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2]。分集增益是加强对信号衰落的稳健性从而针对固定数据速率产生更高信噪比(SNR)的度量。复用增益是通过针对固定误差概率利用无线信道的另外空间自由度增加数据速率来获得。MIMO系统中分集与复用之间的基本折衷在[3
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4]中描述。
[0036]在实际MIMO系统中，链路适配技术可用于基于传播条件动态地在分集方案与复用方案之间进行切换[20
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23]。例如，[22
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23]中所描述的链路适配方案显示波束赋形或正交空时分组码(OSTBC)在低SNR模式下或以低空间选择性为特征的信道中是优选方案。相比之下，空间复用在具有高SNR和高空间选择性的信道的数据速率方面可提供显著增益。例如，图1示出小区可被划分于两个区域中：i)以高SNR为特征(由于邻近小区塔或基站)的复用区域101，其中可经由空间复用来利用信道的空间自由度来增加数据速率；ii)分集区域102或小区边缘，其中空间复用技术不是那么有效并且可使用分集方法来改进SNR和覆盖范围(从而仅产生数据速率的边际增长)。应注意图1中的宏小区103圆圈将圆圈的阴影中心标记为“复用区域”并且将圆圈的非阴影外部区域标记为“分集区域”。这种同一区域标示贯穿图1、3
‑
5使用，其中阴影区域是“复用区域”并且非阴影区域是“分集区域”，即使它们未被标记。例如，相同名称被用于图1中的小小区104。
[0037]LTE(版本8)和LTE
‑
Advanced(版本10)标准定义一组十种传输模式(TM)，包括分集方案或复用方案[35、85
‑
86]：
[0038]·
模式1：单个天线端口，端口0
[0039]·
模式2：传输分集
[0040]·
模式3：大延迟循环延迟分集(CDD)，用于单用户MIMO(SU
‑
MIMO)的开环空间复用的延伸
[0041]·
模式4：用于SU
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MIMO的闭环空间复用
[0042]·
模式5：多用户MIMO(MU
‑
MIMO)
[0043]·
模式6：使用单个传输层的闭环空间复用
[0044]·
模式7：单个天线端口，UE特定RS(端口5)
[0045]·
模式8：利用UE特定RS的单层或双层传输(端口7和/或8)
[0046]·
模式9：单层或多达八层闭环SU
‑
MIMO(在版本10中添加)
[0047]·
模式10：多层闭环SU
‑<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有多用户MU传输的多天线系统MAS MU
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MAS，所述多天线系统包括：多个无线基地收发信台BTS和/或集中式处理器CP；多个用户设备装置UE；及多个信标站；其中：所述CP从所述UE和所述BTS之间发送的上行链路UL信令估计UL信道状态信息CSI的矩阵并从所述信标站与所述BTS之间发送的多个训练信号估计多个RF校准系数；所述CP使用所述UL CSI的所述矩阵和所述多个RF校准系数来对从所述多个BTS同时传输的无线电信号进行预编码，所述预编码致使故意的射频干扰，从而在一个或多个所述UE的一个或多个天线周围的相干无线信号的空间中创建同时非干扰的封闭形状；及所述CP通过选择所述多个BTS的不同子集来适应空间中所述封闭形状的所述尺寸。2.一种具有多用户MU传输的多天线系统MAS MU
‑
MAS，所述多天线系统包括：多个无线基地收发信台BTS和/或集中式处理器CP；多个用户设备装置UE；及多个信标站；其中：所述CP使用多个RF校准系数来预处理上行链路UL信道状态信息CSI的矩阵并获得下行链路DL CSI的矩阵；所述CP使用所述DL CSI对从所述多个BTS同时传输的无线电信号进行预编码，所述预编码致使故意的射频干扰，从而在一个或多个所述UE的一个或多个天线周围的相干无线信号的空间中创建同时非干扰的封闭形状；及所述CP通过选择所述多个BTS的不同子集来适应空间中所述封闭形状的所述尺寸。3.一种具有多用户MU传输的多天线系统MAS MU
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MAS，所述多天线系统使用射频RF校准，所述多天线系统包括与多个分布式天线或无线收发信台通信耦合的一个或多个空间处理单元、多个客户端装置和一个或多个信标站，其中所述空间处理单元：获得所述分布式天线与所述客户端装置之间的上行链路UL信道状态信息CSI；使用在所述分布式天线与所述信标站之间发送的多个训练信号来估计多个RF校准系数；使用所述RF校准系数来预处理一个或多个UL CSI矩阵并获得一个或多个下行链路DL CSI矩阵以补偿所述分布式天线的多个RF链的损伤；及从所述UL或DL CSI矩阵计算一个或多个预编码权重以在所述分布式天线与所述客户端装置之间创建多个同时非干扰UL或DL数据链路。4.一种具有多用户MU传输的多天线系统MAS MU
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MAS，所述多天线系统包括：多个基站，其共享相同小区ID并配备有一个或多个天线，每个天线耦合到射频RF链；多个用户装置，其配备有一个或多个天线，每个天线耦合到RF链；一个或多个信标站，其用于RF校准；其中：通过使用复杂RF校准矩阵C来预处理所述基站与所述用户装置之间的第一多个UL信道估计H
UL
的矩阵来获得所述RF校准，以获得第一多个DL信道估计H
DL
的矩阵，其中所述预处理
给定为H
DL
＝(C H
UL
)
+
；其中从所述基站与一个或所述多个信标站之间的第二多个DL信道估计和第二多个UL信道估计来计算所述矩阵C。5.一种具有多用户MU传输的多天线系统MAS MU
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MAS，所述多天线系统包括：多个基地收发信台BTS；一个或多个集中式处理器CP；多个用户设备装置UE；其中：所述BTS通过多个下行链路DL信道发送一个或多个DL信令信息至所述UE；所述UE使用所述DL信令信息来估计一个或多个DL信道状态信息CSI并通过多个UL信道同时发送所述DL CSI至所述BTS；所述CP使用空间处理来移除所述多个UL信道上的信道间干扰并解调所述多个DL CSI；所述CP使用所述DL CSI来计算多个预编码权重，所述多个预编码权重用于对从所述BTS至所述UE的多个同时非干扰DL数据流进行预编码。6.一种具有多用户MU传输的多天线系统MAS MU
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MAS，所述多天线系统包括：多个基地收发信台BTS；一个或多个集中式处理器CP；多个用户设备装置UE；其中：所述BTS通过多个下行链路DL信道发送一个或多个DL信令信息至所述UE；所述UE使用所述DL信令信息来产生一个或多个量化的DL信道状态信息CSI并通过多个UL信道同时发送所述量化的DL CSI至所述BTS；所述CP使用空间处理来移除所述多个UL信道上的信道间干扰并解调所述多个DL CSI；所述CP使用所述DL CSI来计算多个预编码权重，所述多个预编码权重用于对从所述BTS至所述UE的多个同时非干扰DL数据流进行预编码。7.一种具有多用户MU传输的多天线系统MAS MU
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MAS，所述多天线系统包括：多个基地收发信台BTS；多个信标站，其经由多个无线链路与所述BTS耦合；一个或多个集中式处理器CP，其与所述BTS通信耦合；多个用户设备装置UE，其与所述BTS通信耦合；其中：所述多个BTS和/或信标站通过所述多个无线链路发送和接收多个同步信号以计算一个或多个时间和频率同步参考；所述多个BTS、信标站和/或CP估计多个上行链路UL信道状态信息CSI和多个RF校准参数以计算从所述多个BTS同时传输的预编码的波形，以创建用于所述UE的多个同时非干扰数据链路。8.一种具有多用户MU传输的多天线系统MAS MU
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MAS，所述多天线系统包括：多个基地收发信台BTS；多个信标站，其经由多个无线链路与所述BTS耦合；
一个或多个集中式处理器CP，其与所述BTS通信耦合；多个用户设备装置UE，其与所述BTS通信耦合；其中：所述多个BTS和/或信标站通过所述多个无线链路发送和接收多个同步信号以维持所述BTS和所述信标站相对于主时钟的时间和频率同步；所述多个BTS、信标站和/或CP估计多个上行链路UL信道状态信息CSI和多个RF校准参数以计算从所述多个BTS同时传输的预编码的波形，以创建用于所述UE的多个同时非干扰数据链路。9.一种具有多用户MU传输的多天线系统MAS MU
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MAS，所述多天线系统包括：多个基地收发信台BTS；多个信标站，其经由第一多个无线链路与所述BTS耦合；一个或多个集中式处理器CP，其与所述BTS通信耦合；多个用户设备装置UE，其经由第二多个无线链路与所述BTS通信耦合；其中：所述多个BTS和/或信标站通过所述第一多个无线链路发送和接收多个训练信号以估计一个或多个时间和频率同步参考以及多个RF校准系数；所述多个BTS和/或CP通过所述第二多个无线链路估计多个上行链路UL信道状态信息CSI；一个或所述多个CP使用所述多个RF校准系数和所述UL CSI来计算从所述多个BTS同时传输的预编码的波形，以创建用于所述UE的多个同时非干扰数据链路。10.一种具有多用户MU传输的多天线系统MAS MU
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MAS，所述多天线系统包括：多个基地收发信台BTS；多个信标站，其经由多个无线链路与所述BTS耦合；一个或多个集中式处理器CP，其与所述BTS通信耦合；多个用户设备装置UE，其与所述BTS通信耦合；其中：所述多个BTS、信标站和/或一个或多个LTE蜂窝网络通过所述多个无线链路发送和接收多个同步信号以计算一个或多个时间和频率同步参考；所述多个BTS、信标站和/或CP估计多个上行链路UL信道状态信息CSI和多个RF校准系数来计算从所述多个BTS同时传输的预编码的波形，以创建用于所述UE的多个同时非干扰数据链路。11.一种具有多用户MU传输的多天线系统MAS MU
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MAS，所述多天线系统包括：多个基地收发信台BTS；多个信标站，其经由多个无线链路与所述BTS耦合；一个或多个集中式处理器CP，其与所述BTS通信耦合；多个用户设备装置UE，其与所述BTS通信耦合；其中：所述多个BTS、信标站和/或一个或多个LTE蜂窝网络通过所述多个无线链路发送和接收多个同步信号以维持所述BTS和所述信标站相对于一个或所述多个LTE蜂窝网络的主时
钟的时间和频率同步；所述多个BTS、信标站和/或CP估计多个上行链路UL信道状态信息CSI和多个RF校准系数来计算从所述多个BTS同时传输的预编码的波形，以创建用于所述UE的多个同时非干扰数据链路。12.一种具有多用户MU传输的多天线系统MAS MU
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MAS，所述多天线系统包括：多个基地收发信台BTS；多个信标站，其经由第一多个无线链路与所述BTS和/或一个或多个LTE蜂窝网络耦合；一个或多个集中式处理器CP，其与所述BTS通信耦合；多个用户设备装置UE，其经由第二多个无线链路与所述BTS通信耦合；其中：所述多个BTS、信标站和/或所述LTE蜂窝网络通过所述第一多个无线链路发送和接收多个训练信号以估计一个或多个时间和频率同步参考以及多个RF校准系数；所述多个BTS和/或CP通过所述第二多个无线链路估计多个上行链路UL信道状态信息CSI；一个或多个CP使用所述多个RF校准系数和所述UL CSI来计算从所述多个BTS同时传输的预编码的波形，以创建用于所述UE的多个同时非干扰数据链路。13.一种在具有多用户MU传输的多天线系统MAS MU
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MAS内实施的方法，所述多天线系统包括：多个无线基地收发信台BTS和...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼奥，
申请(专利权)人：李尔登公司，
类型：发明
国别省市：