CN101895486A - 一种lte下行波束赋形方法、装置、基站和用户终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种LTE下行波束赋形方法、装置、基站和用户终端，其中的方法具体包括：通过基站各天线端口，向对应的用户终端发送下行参考信号；根据所述下行参考信号，进行下行信道估计，并将下行信道估计结果反馈给基站；依据用户终端自身进行下行信道估计得到的结果，采用最大信干噪比准则，生成该用户终端对应的下行波束赋形加权矢量；使用用户终端自身对应的下行波束赋形加权矢量，对要发送给该用户终端的下行发射基带数据进行赋形。本发明用以提高LTE下行波束赋形的算法精度，进而满足LTE系统的性能指标要求。

Description

一种LTE下行波束赋形方法、装置、基站和用户终端

技术领域

本发明涉及LTE(长期演进，Long Term Evolution)移动通信技术领域，特别是涉及一种LTE下行波束赋形方法、装置、基站和用户终端。

背景技术

作为3GPP的长期演进项目，LTE兼容目前的3G通信系统并对3G进行演进，它具有高传输速率、高传输质量和高移动性的特性。

在LTE移动通信系统中，由于用户通常分布在各个方向，加之无线移动信道的多径效应，有用信号存在一定的空间分布。其一，当基站接收信号时，来自各个用户的有用信号到达基站的方向可能不同，且信号与其到达角度之间存在复杂的依赖关系；其二，当基站发射信号时，可被用户有效接收的也只是部分的信号。

针对上述因素，用来调整天线方向图使其能实现指向性的接收与发射的波束赋形概念应运而生。波束赋形的目标是根据系统性能指标，形成对基带信号的最佳组合或者分配。具体地说，其主要任务是补偿无线传播过程中由空间损耗、多径效应等因素引入的信号衰落与失真，同时降低同信道用户间的干扰。

现有波束赋形的一般过程包括：

首先，根据系统性能指标(如误码率、误帧率)的要求确定优化准则(代价函数)，一般这是权重矢量与一些参数的函数；

然后，采用一定的方法获取所需参数；

最后，基于所述参数，选用一定的算法求解该优化准则下的最佳解，得到权重矢量的值。

可以发现，由于通信环境复杂，上述过程的每一阶段都可有不同的实现方案，下面主要以获取所需参数为例进行说明。

对于上行链路，由于可以获得可靠的信道实时估计，因此可以采用信道的空时域参数的估计值进行波束赋形，以提高上行链路性能。

对于下行链路，由于条件限制很难在下行链路实现对于信道的可靠实时估计。对于TDD(时分双工，Time Division Duplex)模式的LTE系统，在上下行信道间隔时隙很小的条件下，可以近似认为信道未发生变化，从而可以在下行链路使用由上行数据获得的信道空时域参数的估计值，甚至可以直接使用上行波束赋形的数据。

但是，对于FDD(频分双工，Frequency Division Duplex)模式的系统，则一般无法满足上下行信道频率间隔足够小的要求使得两者的变化强相关，仅可根据上行数据获得一些与频率变化无关或者弱相关的信道参数，并根据这些信道参数进行下行波束赋形；由于所述信道参数缺乏对于信道状况的实时跟踪，因而LTE下行波束赋形的性能会有所下降，例如出现指向偏差等等。

而在下行链路中，一旦发生较大的指向偏差，不仅会使得目标用户无法获得一定质量的信号，还可能会带来对其他用户的干扰，从而导致系统性能急剧下降。

可见，如何能够提高LTE下行波束赋形性能的问题，已是当前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种LTE下行波束赋形方法、装置、基站和用户终端，用以提高LTE下行波束赋形的算法精度，进而满足LTE系统的性能指标要求。

为了解决上述问题，本发明公开了一种LTE下行波束赋形方法，包括：

通过基站各天线端口，向对应的用户终端发送下行参考信号；

根据所述下行参考信号，进行下行信道估计，并将下行信道估计结果反馈给基站；

依据用户终端自身进行下行信道估计得到的结果，采用最大信干噪比准则，生成该用户终端对应的下行波束赋形加权矢量；

使用用户终端自身对应的下行波束赋形加权矢量，对要发送给该用户终端的下行发射基带数据进行赋形。

优选的，所述生成该用户终端对应的下行波束赋形加权矢量的步骤，包括：

根据用户终端自身进行下行信道估计得到的结果，计算该用户终端对应的下行信道矩阵H^(k)，其中，k代表用户终端编号；

计算该下行信道矩阵H^(k)的协方差矩阵

其中，(H^(k))^H为H^(k)的转置共轭矩阵；

构造干扰噪声协方差矩阵

获取矩阵

的主特征向量，以其作为该用户终端的下行波束赋形加权矢量。

优选的，通过以下步骤获取下行参考信号：

利用伪噪声序列生成参考信号序列；

将所述参考信号序列映射至对应天线端口的资源粒子。

优选的，所述构造干扰噪声协方差矩阵

的步骤包括：

依据所述下行参考信号，构造矩阵E_m，并计算矩阵E_m的相关矩阵R_EE；

计算R_EE与

之差，以该差值作为干扰噪声协方差矩阵

优选的，所述对要发送给该用户终端的下行发射基带数据进行赋形的步骤为，y^(k)＝(w^(k))^Hx^(k)，其中，w^(k)表示Ka×1的下行波束赋形加权矢量，Ka表示天线数目，x^(k)表示要发送给第k个用户终端的下行发射基带数据，y^(k)表示要发送给第k个用户终端的赋形后下行发射基带数据。

另一方面，本发明还公开了一种LTE下行波束赋形装置，包括：

发送模块，用于通过基站各天线端口，向对应的用户终端发送下行参考信号；

信道估计模块，用于根据所述下行参考信号，进行下行信道估计，并将下行信道估计结果反馈给基站；

加权矢量生成模块，用于依据用户终端自身进行下行信道估计得到的结果，采用最大信干噪比准则，生成该用户终端对应的下行波束赋形加权矢量；

赋形模块，用于使用用户终端自身对应的下行波束赋形加权矢量，对要发送给该用户终端的下行发射基带数据进行赋形。

优选的，所述加权矢量生成模块包括：

下行信道矩阵计算单元，用于根据用户终端自身进行下行信道估计得到的结果，计算该用户终端对应的下行信道矩阵H^(k)，其中，k代表用户终端编号；

协方差矩阵计算单元，用于计算该下行信道矩阵H^(k)的协方差矩阵

其中，(H^(k))^H为H^(k)的转置共轭矩阵；

构造单元，用于构造干扰噪声协方差矩阵

主特征向量获取单元，用于获取矩阵

的主特征向量，以其作为该用户终端的下行波束赋形加权矢量。

优选的，所述装置还包括下行参考信号获取模块，该下行参考信号获取模块包括：

生成单元，用于利用伪噪声序列生成参考信号序列；

映射单元，用于将所述参考信号序列映射至对应天线端口的资源粒子。优选的，所述构造单元包括：

第一计算子单元，用于依据所述下行参考信号，构造矩阵E_m，并计算矩阵E_m的相关矩阵R_EE；

第二计算子单元，用于计算R_EE与

之差，以该差值作为干扰噪声协方差矩阵

优选的，所述赋形模块，具体用于基于所述下行波束赋形加权矢量，对各用户终端的下行发射基带数据进行波束赋形处理：y^(k)＝(w^(k))^Hx^(k)，其中，w^(k)表示Ka×1的下行波束赋形加权矢量，Ka表示天线数目，x^(k)表示要发送给第k个用户终端的下行发射基带数据，y^(k)表示要发送给第k个用户终端的赋形后下行发射基带数据。

另一方面，本发明还公开了一种基站，包括：

发送模块，用于通过自身各天线端口，向对应的用户终端发送下行参考信号；

加权矢量生成模块，用于依据用户终端自身进行下行信道估计得到的结果，采用最大信干噪比准则，生成该用户终端对应的下行波束赋形加权矢量；

赋形模块，用于使用用户终端自身对应的下行波束赋形加权矢量，对要发送给该用户终端的下行发射基带数据进行赋形。

优选的，所述加权矢量生成模块包括：

下行信道矩阵计算单元，用于根据用户终端自身进行下行信道估计得到的结果，计算该用户终端对应的下行信道矩阵H^(k)，其中，k代表用户终端编号；

协方差矩阵计算单元，用于计算该下行信道矩阵H^(k)的协方差矩阵

其中，(H^(k))^H为H^(k)的转置共轭矩阵；

构造单元，用于构造干扰噪声协方差矩阵

主特征向量获取单元，用于获取矩阵

的主特征向量，以其作为该用户终端的下行波束赋形加权矢量。

优选的，所述基站还包括下行参考信号获取模块，该下行参考信号获取模块包括：

生成单元，用于利用伪噪声序列生成参考信号序列；

映射单元，用于将所述参考信号序列映射至对应的天线端口。

另一方面，本发明还公开了一种用户终端，包括：

信道估计模块，用于根据来自基站的下行参考信号，进行下行信道估计，并将下行信道估计结果反馈给基站。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明采用反馈回路获取用户终端的下行信道估计结果，由于所述下行信道估计结果依据基站发送的下行参考信号获得，因而相对于现有技术，根据上行数据获得一些与频率变化无关或者弱相关的信道参数，本发明可以通过设置，使得下行参考信号适应复杂的通信环境，例如，可以在典型的运动速度下获得满意的信道估计性能，因此能够为下行波束赋形提供可靠的信道时域参数估计值；

再者，本发明基于最大信干噪比准则得到的下行波束赋形加权矢量，能够提高LTE下行波束赋形的算法精度，进而满足LTE系统的误码率在1％以内的要求。

附图说明

图1是本发明一种LTE下行波束赋形方法实施例的流程图；

图2是本发明在2个天线端口情形下的下行参考信号示例；

图3是本发明一种LTE下行波束赋形装置实施例的结构图；

图4是本发明一种基站实施例的结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的核心构思在于：

1、采用反馈回路获取用户终端的下行信道估计结果，由于所述下行信道估计结果依据基站发送的下行参考信号获得，因此能够实现对于LTE下行信道的可靠估计，从而为下行波束赋形提供可靠的信道时域参数估计值；

2、基于来自某一用户终端的下行信道估计结果，采用最大信干噪比(MSINR，Maximum signal to interference-plus-noise ratio)准则，计算该用户终端的下行波束赋形加权矢量；由于上述过程为依据MSINR准则自适应计算基站各天线端口的加权系数的过程，且最终得到的下行波束赋形加权矢量符合MSINR准则，因而，能够提高LTE下行波束赋形的算法精度，进而提高LTE系统的性能。

参照图1，示出了本发明一种LTE下行波束赋形方法实施例的流程图，具体可以包括：

步骤101、通过基站各天线端口，向对应的用户终端发送下行参考信号；

本发明可以应用于TDD、FDD等模式的LTE系统。本实施例中，下行参考信号(RS，Reference Signal)，也即基站提供给用户终端用于信道估计的一种已知信号，下行参考信号一般以资源粒子(RE，Resource elements)为单位，即一个参考信号占用一个RE。

对于下行参考信号的设置，主要基于对高速移动性的支持，另外，不同天线端口的参考信号在频域上应该是交错放置的。

在实际中，可以通过以下子步骤获取下行参考信号：

子步骤A1、利用伪噪声序列生成参考信号序列；

例如，可使用如下公式生成参考信号序列

$t_{l,n_s}\left(m\right)=\frac{1}{\sqrt{2}}(1-2\·c\left(2m\right))+j\frac{1}{\sqrt{2}}(1-2\·c(2m+1)),$ $m=\mathrm{0,1},...,{2N}_{\mathrm{RB}}^{\max ,\mathrm{DL}}-1---\left(1\right)$

其中，n_s是时隙编号，l是OFDM(正交频分复用，Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing)符号编号，c(i)为伪噪声序列(PN序列，Pseudo-noisesequence)，将i＝2m或i＝2m+1代入c(i)，即可得到c(2m)或c(2m+1)。

PN序列有多种，其中最基本常用的一种是最长线性反馈移位寄存器序列，其通常由反馈移位寄存器产生，反馈移位寄存器的初始值可以设置如下：

$c_{\mathrm{init}}=2^{10}\·(7\·(n_s+1)+l+1)\·(2\·N_{\mathrm{ID}}^{\mathrm{cell}}+1)+2\·N_{\mathrm{ID}}^{\mathrm{cell}}+N_{\mathrm{CP}}---\left(2\right)$

其中，

为用户终端编号，在正常循环前缀(Normal CP，Normal CylicPrefix)时，N_CP的取值为1，在扩展循环前缀(Extended CP)时，N_CP的取值为0。

子步骤A2、将所述参考信号序列映射至对应天线端口的资源粒子。

对于参考信号序列向RE的映射顺序，应该是先频域后时域。具体地，可按照最大系统带宽(即110个PRB)对参考信号序列进行设计，这里，PRB(Physical Resource Block)为物理资源块。对于较小的带宽，则指使用在该带宽内的那部分参考信号序列，因而，用户终端(UE，User Equipment)不需要实现知道系统带宽即可以获知参考信号序列。

以具有4个天线端口的基站为例，天线端口0、1、2、3可采用相同的参考信号序列。可以理解，由于天线端口2、3只有天线端口0、1一般的RS符号，因此只使用天线端口0、1参考信号序列的一半。

欲将公式(1)得到的参考信号序列

(m)映射至时隙n_s天线端口p，假设映射后参考信号的复数调制符号为

那么，映射前后的关系如下：

$a_{k,l}^{\left(p\right)}=r_{l,n_s}\left(m^{\′}\right)$ (3)

其中，

k＝6m+(v+v_shift)mod6

$l=\left\{\begin{array}{cc}0,N_{\mathrm{symb}}^{\mathrm{DL}}-3& \mathrm{ifp}\∈\left\{\mathrm{0,1}\right\}\\ 1& \mathrm{ifp}\∈\left\{\mathrm{2,3}\right\}\end{array}\right.---\left(4\right)$

$m=\mathrm{0,1},...,2\·N_{\mathrm{RB}}^{\mathrm{DL}}-1$

$m^{\′}=m+N_{\mathrm{RB}}^{\max ,\mathrm{DL}}-N_{\mathrm{RB}}^{\mathrm{DL}}$

变量v和v_shift用于定义不同参考信号序列的频域位置，其中，v可由下式给出：

$v=\left\{\begin{array}{cc}0& \mathrm{ifp}=0\mathrm{andl}=0\\ 3& \mathrm{ifp}=0\mathrm{andl}\≠0\\ 3& \mathrm{ifp}=1\mathrm{andl}=0\\ 0& \mathrm{ifp}=1\mathrm{andl}\≠0\\ 3\left(n_s\mathrm{mod}2\right)& \mathrm{ifp}=2\\ 3+3\left(n_s\mathrm{mod}2\right)& \mathrm{ifp}=3\end{array}\right.---\left(5\right)$

用户终端专属频率偏移可由

给出；假设使用一个天线端口p＝0，

则

又假设系统带宽为10Mhz，也即，资源块(RB，Resource Block)的数目为50；

假设在n_s＝0，1＝0时，生成的PN序列为：

C(N)＝1，0，0，1，1，1，0，1，0，0，0，1，1，，0，1，0，1，1，0，0，1......；

代入公式(1)，可得到一组复数序列：

$r_{\mathrm{0,0}}\left(0\right)=\frac{1}{\sqrt{2}}(1-2\·c\left(0\right))+j\frac{1}{\sqrt{2}}(1-2\·c\left(1\right))=-\frac{1}{\sqrt{2}}+j\frac{1}{\sqrt{2}}$

$r_{\mathrm{0,0}}\left(1\right)=\frac{1}{\sqrt{2}}(1-2\·c\left(2\right))+j\frac{1}{\sqrt{2}}(1-2\·c\left(3\right))=-\frac{1}{\sqrt{2}}+j\frac{1}{\sqrt{2}}$

$r_{\mathrm{0,0}}\left(2\right)=\frac{1}{\sqrt{2}}(1-2\·c\left(4\right))+j\frac{1}{\sqrt{2}}(1-2\·c\left(5\right))=\frac{1}{\sqrt{2}}+j\frac{1}{\sqrt{2}}$

...

假设得到的参考信号序列为：r_0，0(m)＝{r_0，0(0)，r_0，0(1)，r_0，0(2)，r_0，0(3)，r_0，0(4)，r_0，0(5)，r_0，0(6)，r_0，0(7)，...}；

根据上述初始参数，就可以得到映射到相应天线端口的参考信号如下：

$a_{\mathrm{1,1}}^{\left(0\right)}=r_{\mathrm{0,0}}(0+110-50)=r_{\mathrm{0,0}}\left(60\right)$

$a_{\mathrm{7,1}}^{\left(0\right)}=r_{\mathrm{0,0}}(0+110-50)=r_{\mathrm{0,0}}\left(61\right)$

$a_{\mathrm{13,1}}^{\left(0\right)}=r_{\mathrm{0,0}}(2+110-50)=r_{\mathrm{0,0}}\left(62\right)$

参考图2，示出了本发明在2个天线端口情形下的下行参考信号示例，其中，参考信号R₀对应天线端口0，参考信号R₁对应天线端口1；并且，R₀和R₁在频域上交错放置。

在频域上，每6个子载波插入一个参考信号，这个数值是在信道估计性能和RS开销之间求取平衡的结果，RS过疏则信道估计性能无法接受；RS过密则会造成RS开销过大。每6个子载波插入一个RS既能在典型频率选择性衰落信道中获得良好的信道估计性能，又能将RS控制在较低水平。RS的时域密度也是根据相同的原理确定的，每个时隙插入两行RS既可以在典型的运动速度下获得满意的信道估计性能，RS的开销又不是很大，因而能够适应无线信道变化。

另外，一个时隙中在任何天线端口上用于参考信号传输的资源粒子(k，1)不能用来在同一时隙中其它任何天线端口上传输，故设为0，图中用

表示。

步骤102、根据所述下行参考信号，进行下行信道估计，并将下行信道估计结果反馈给基站；

本步骤的下行信道估计可由用户终端侧完成，假设用户终端接收到的信号为y(t)，下行信道冲击响应(CIR，channel Impulse response)为h(t)，x(t)为原始的输入信号，n(t)为信道噪声则下式成立：

y(t)＝x(t)*h(t)+n(t)                                (6)

下行信道估计的任务就是在已知下行参考信号x(t)的情况下，对接受到的下行参考信号y(t)进行分析，选择合适的算法得到下行参考信号的信道冲击响应h(t)，而数据信息的信道冲击响应则可以通过插值得到。

信道估计的算法有很多，例如最小二乘估计(LSE，least-squareestimation)，该估计为无偏估计，每估计一个新的衰落系数只需一次乘法，但具有受噪声影响较大的缺点。

本实施例中优先采用最小均方误差估计(MMSE，Minimum Mean SquareError)，该估计属于统计估计，通过求得一个合适的CIR，使得通过CIR计算出的接收信号与原始信号的误差的均方和最小，因而可以提高估计性能。

步骤103、依据用户终端自身进行下行信道估计得到的结果，采用最大信干噪比准则，得到该用户终端对应的下行波束赋形加权矢量；

在实际中，所述步骤103的具体实现过程可以包括：

子步骤B1、根据用户终端自身进行下行信道估计得到的结果，计算该用户终端对应的下行信道矩阵H^(k)，其中，k代表用户终端编号；

例如，可以依据来自第k个用户终端的CIR，计算其下行信道矩阵：

$H^{\left(k\right)}=\left[\begin{array}{cccc}{h(}_1^{(k,1)}& {h(}_2^{(k,1)}& ...& {h(}_w^{(k,1)}\\ {h(}_1^{(k,2)}& {h(}_2^{(k,2)}& ...& {h(}_w^{(k,2)}\\ ...& ...& ...& ...\\ {h(}_1^{(k,\mathrm{Ka})}& {h(}_2^{(k,\mathrm{Ka})}& ...& {h(}_w^{(k,\mathrm{Ka})}\end{array}\right]---\left(7\right)$

其中，Ka为基站的天线端口数，W为信道估计窗长。

子步骤B2、计算该下行信道矩阵H^(k)的协方差矩阵其中，(H^(k))^H为H^(k)的转置共轭矩阵；

子步骤B3、构造干扰噪声协方差矩阵

本子步骤的实现过程可以包括：

首先，依据所述下行参考信号，构造矩阵E_m，并计算矩阵E_m的相关矩阵R_EE；

然后，计算R_EE与

之差，以该差值作为干扰噪声协方差矩阵

例如，E_m为Ka×P的矩阵，则

P为下行参考信号的长度，其值可以为128。

由于R_EE为信号相关矩阵和干扰噪声相关矩阵之和，故有：

$R_{\mathrm{uu}}^{\left(k\right)}=R_{\mathrm{EE}}-R_{\mathrm{HH}}^{\left(k\right)}---\left(8\right)$

子步骤B4、获取矩阵

的主特征向量，以其作为该用户终端的下行波束赋形加权矢量。

第k个用户终端的信干噪比为

${\mathrm{SINR}}^k=\frac{{\left(w^k\right)}^H{R}_{\mathrm{HH}}^{\left(k\right)}{w}^{\left(k\right)}}{{\left(w^k\right)}^H{R}_{\mathrm{uu}}^{\left(k\right)}{w}^{\left(k\right)}}---\left(9\right)$

则

w^(k)＝arg(max(SINR^(k)))                            (10)

w^(k)即为

的最大特征值所对应的特征向量，也即，其主特征向量是该用户终端的下行波束赋形加权矢量。

LTE系统中使用QPSK(正交相移键控，Quadrature Phase Shift Keying)调制方式，一般要求误码率在1％以内，它要求加到天线输入口的信号功率与干扰噪声信号功率的比值大于18dB，也即信干比大于18dB。而基于最大信干噪比准则得到的下行波束赋形加权矢量，能够满足LTE系统的误码率要求。

步骤104、使用用户终端自身对应的下行波束赋形加权矢量，对要发送给该用户终端的下行发射基带数据进行赋形。

在实际中，所述赋形步骤可以为，y^(k)＝(w^(k))^Hx^(k)，其中，w^(k)表示Ka×1的下行波束赋形加权矢量，Ka表示天线数目，x^(k)表示要发送给第k个用户终端的下行发射基带数据，y^(k)表示要发送给第k个用户终端的赋形后下行发射基带数据。

在实际中，基站可以将所述赋形后下行发射基带数据分天线进行OFDM调制后发射出去，本发明对此不加以限制。

与前述方法实施例相应，本发明还公开了一种LTE下行波束赋形装置，参照图3，具体可以包括：

发送模块301，用于通过基站各天线端口，向对应的用户终端发送下行参考信号；

信道估计模块302，用于根据所述下行参考信号，进行下行信道估计，并将下行信道估计结果反馈给基站；

加权矢量生成模块303，用于依据用户终端自身进行下行信道估计得到的结果，采用最大信干噪比准则，生成该用户终端对应的下行波束赋形加权矢量；

赋形模块304，用于使用用户终端自身对应的下行波束赋形加权矢量，对要发送给该用户终端的下行发射基带数据进行赋形。

在本发明的一种优选实施例中，所述装置还可以包括下行参考信号获取模块，该下行参考信号获取模块具体可以包括：

生成单元，用于利用伪噪声序列生成参考信号序列；

映射单元，用于将所述参考信号序列映射至对应的天线端口。

在本发明的另一种优选实施例中，所述加权矢量生成模块303具体可以包括：

下行信道矩阵计算单元，用于根据用户终端自身进行下行信道估计得到的结果，计算该用户终端对应的下行信道矩阵H^(k)，其中，k代表用户终端编号；

协方差矩阵计算单元，用于计算该下行信道矩阵H^(k)的协方差矩阵

其中，(H^(k))^H为H^(k)的转置共轭矩阵；

构造单元，用于构造干扰噪声协方差矩阵

主特征向量获取单元，用于获取矩阵的主特征向量，以其作为该用户终端的下行波束赋形加权矢量。

具体地，所述构造单元可以包括：

第一计算子单元，用于依据所述下行参考信号，构造矩阵E_m，并计算矩阵E_m的相关矩阵R_EE；

第二计算子单元，用于计算R_EE与

之差，以该差值作为干扰噪声协方差矩阵

在实际中，所述赋形模块304，可具体用于基于所述下行波束赋形加权矢量，对各用户终端的下行发射基带数据进行波束赋形处理：y^(k)＝(w^(k))^Hx^(k)，其中，w^(k)表示Ka×1的下行波束赋形加权矢量，Ka表示天线数目，x^(k)表示要发送给第k个用户终端的下行发射基带数据，y^(k)表示要发送给第k个用户终端的赋形后下行发射基带数据。

对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

参考图4，示出了本发明一种基站实施例的结构图，具体可以包括：

发送模块401，用于通过自身各天线端口，向对应的用户终端发送下行参考信号；

加权矢量生成模块402，用于依据用户终端自身进行下行信道估计得到的结果，采用最大信干噪比准则，生成该用户终端对应的下行波束赋形加权矢量；

赋形模块403，用于使用用户终端自身对应的下行波束赋形加权矢量，对要发送给该用户终端的下行发射基带数据进行赋形。

优选的，所述加权矢量生成模块402具体可以包括：

下行信道矩阵计算单元，用于根据用户终端自身进行下行信道估计得到的结果，计算该用户终端对应的下行信道矩阵H^(k)，其中，k代表用户终端编号；

协方差矩阵计算单元，用于计算该下行信道矩阵H^(k)的协方差矩阵

其中，(H^(k))^H为H^(k)的转置共轭矩阵；

构造单元，用于构造干扰噪声协方差矩阵

主特征向量获取单元，用于获取矩阵

的主特征向量，以其作为该用户终端的下行波束赋形加权矢量。

优选的，所述基站还可以包括下行参考信号获取模块，该下行参考信号获取模块的具体结构可以为：

生成单元，用于利用伪噪声序列生成参考信号序列；

映射单元，用于将所述参考信号序列映射至对应的天线端口。

对于基站实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本发明还公开了一种用户终端实施例，具体可以包括：

信道估计模块，用于根据来自基站的下行参考信号，进行下行信道估计，并将下行信道估计结果反馈给基站。

信道估计模块的任务就是在已知下行参考信号x(t)的情况下，对接受到的下行参考信号y(t)进行分析，选择合适的算法得到下行参考信号的信道冲击响应h(t)，而数据信息的信道冲击响应则可以通过插值得到。

在具体实现中，本发明优先采用最小均方误差估计算法，通过求得一个合适的CIR，使得通过CIR计算出的接收信号与原始信号的误差的均方和最小，因而可以提高估计性能。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的一种LTE下行波束赋形方法、装置、基站和用户终端，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (14)

1.一种LTE下行波束赋形方法，其特征在于，包括：

通过基站各天线端口，向对应的用户终端发送下行参考信号；

根据所述下行参考信号，进行下行信道估计，并将下行信道估计结果反馈给基站；

依据用户终端自身进行下行信道估计得到的结果，采用最大信干噪比准则，生成该用户终端对应的下行波束赋形加权矢量；

使用用户终端自身对应的下行波束赋形加权矢量，对要发送给该用户终端的下行发射基带数据进行赋形。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成该用户终端对应的下行波束赋形加权矢量的步骤，包括：

根据用户终端自身进行下行信道估计得到的结果，计算该用户终端对应的下行信道矩阵H^(k)，其中，k代表用户终端编号；计算该下行信道矩阵H^(k)的协方差矩阵

其中，(H^(k))^H为H^(k)的转置共轭矩阵；

构造干扰噪声协方差矩阵

获取矩阵

的主特征向量，以其作为该用户终端的下行波束赋形加权矢量。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过以下步骤获取下行参考信号：

利用伪噪声序列生成参考信号序列；

将所述参考信号序列映射至对应天线端口的资源粒子。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述构造干扰噪声协方差矩阵

的步骤包括：

依据所述下行参考信号，构造矩阵E_m，并计算矩阵E_m的相关矩阵REE；

计算R_EE与

之差，以该差值作为干扰噪声协方差矩阵

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述对要发送给该用户终端的下行发射基带数据进行赋形的步骤为，y^(k)＝(w^(k))^Hx^(k)，其中，w^(k)表示Ka×1的下行波束赋形加权矢量，Ka表示天线数目，x^(k)表示要发送给第k个用户终端的下行发射基带数据，y^(k)表示要发送给第k个用户终端的赋形后下行发射基带数据。

6.一种LTE下行波束赋形装置，其特征在于，包括：

发送模块，用于通过基站各天线端口，向对应的用户终端发送下行参考信号；

信道估计模块，用于根据所述下行参考信号，进行下行信道估计，并将下行信道估计结果反馈给基站；

加权矢量生成模块，用于依据用户终端自身进行下行信道估计得到的结果，采用最大信干噪比准则，生成该用户终端对应的下行波束赋形加权矢量；

赋形模块，用于使用用户终端自身对应的下行波束赋形加权矢量，对要发送给该用户终端的下行发射基带数据进行赋形。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述加权矢量生成模块包括：

下行信道矩阵计算单元，用于根据用户终端自身进行下行信道估计得到的结果，计算该用户终端对应的下行信道矩阵H^(k)，其中，k代表用户终端编号；

协方差矩阵计算单元，用于计算该下行信道矩阵H^(k)的协方差矩阵

其中，(H^(k))^H为H^(k)的转置共轭矩阵；

构造单元，用于构造干扰噪声协方差矩阵

主特征向量获取单元，用于获取矩阵

的主特征向量，以其作为该用户终端的下行波束赋形加权矢量。

8.如权利要求6或7所述的装置，其特征在于，还包括下行参考信号获取模块，该下行参考信号获取模块包括：

生成单元，用于利用伪噪声序列生成参考信号序列；

映射单元，用于将所述参考信号序列映射至对应天线端口的资源粒子。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述构造单元包括：

第一计算子单元，用于依据所述下行参考信号，构造矩阵E_m，并计算矩阵E_m的相关矩阵R_EE；

第二计算子单元，用于计算R_EE与

之差，以该差值作为干扰噪声协方差矩阵

10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述赋形模块，具体用于基于所述下行波束赋形加权矢量，对各用户终端的下行发射基带数据进行波束赋形处理：y^(k)＝(w^(k))^Hx^(k)，其中，w^(k)表示Ka×1的下行波束赋形加权矢量，Ka表示天线数目，x^(k)表示要发送给第k个用户终端的下行发射基带数据，y^(k)表示要发送给第k个用户终端的赋形后下行发射基带数据。

11.一种基站，其特征在于，包括：

发送模块，用于通过自身各天线端口，向对应的用户终端发送下行参考信号；

加权矢量生成模块，用于依据用户终端自身进行下行信道估计得到的结果，采用最大信干噪比准则，生成该用户终端对应的下行波束赋形加权矢量；

赋形模块，用于使用用户终端自身对应的下行波束赋形加权矢量，对要发送给该用户终端的下行发射基带数据进行赋形。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述加权矢量生成模块包括：

下行信道矩阵计算单元，用于根据用户终端自身进行下行信道估计得到的结果，计算该用户终端对应的下行信道矩阵H^(k)，其中，k代表用户终端编号；

协方差矩阵计算单元，用于计算该下行信道矩阵H^(k)的协方差矩阵

其中，(H^(k))^H为H^(k)的转置共轭矩阵；

构造单元，用于构造干扰噪声协方差矩阵

主特征向量获取单元，用于获取矩阵

的主特征向量，以其作为该用户终端的下行波束赋形加权矢量。

13.如权利要求11或12所述的装置，其特征在于，还包括下行参考信号获取模块，该下行参考信号获取模块包括：

生成单元，用于利用伪噪声序列生成参考信号序列；

映射单元，用于将所述参考信号序列映射至对应的天线端口。

14.一种用户终端，其特征在于，包括：

信道估计模块，用于根据来自基站的下行参考信号，进行下行信道估计，并将下行信道估计结果反馈给基站。

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