CN103634037B - 波束成形方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种波束成形方法及装置，该方法包括：基站接收到来自终端的上行反馈信号，并根据上行反馈信号恢复基站的各个发射天线到终端的信道参数；基站根据各个发射天线到终端的信道参数调整待发射数据信号的发射相位，形成特定指向的波束。通过本发明，基站根据终端反馈的信道参数对待发射数据信号的发射相位进行精确调整，可以实现精确的波束成形定位，并且可以简化甚至省略设备内部及天馈工程的实时相位校准，对各种天线模式都可以达到较高的波束成形增益，有助于实现LTE的多层多用户工作模式。

Description

波束成形方法及装置
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种波束成形方法及装置。
背景技术
目前波束成形技术主要用于时分双工（Time Division Duplex，简称为TDD）系统，因为这种系统上下行同频，基站可以利用多个天线接收到的终端上行信号，估计出终端的方位，并将这些天线发射的下行信号的相位对准终端，使它们到达终端时可以同相叠加，从而得到远高于普通功率叠加的增益，达到波束成形的效果。
但对于频分双工（Frequency Division Duplex，简称为FDD）系统，由于上下行不同频且要保证足够的间距以免干扰，所以上行和下行的信道条件通常有较大的差别，所以用上行信道估计下行信道会产生很大的误差，从而导致下行的波束成形效果很差，无法商用。
故对于FDD系统的波束成形，一般由终端估计出下行信道，然后由终端将下行信道信息上报给基站，基站根据此信息调整各天线发射的下行信号相位，使它们到达终端时可以同相叠加。
但这种方式上行反馈的开销较大且复杂，为了简化，LTE预定义了几种预编码，但这种方式较粗略，对天线设计和工程校准都有较高的要求，实用上很难得到较高的波束成形增益，也较难实现LTE提出的多层多用户模式。
发明内容
本发明提供了一种波束成形方法及装置，以至少解决相关技术中下行波束成形定位不准，对天线设计、工程安装校准、基站内部校准要求较苛刻的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种波束成形方法，包括：基站接收到来自终端的上行反馈信号，并根据上行反馈信号恢复基站的各个发射天线到终端的信道参数；基站根据各个发射天线到终端的信道参数调整待发射数据信号的发射相位，形成特定指向的波束。
优选地，根据上行反馈信号恢复基站的各个发射天线到终端的信道参数包括：基站从物理上行控制信道（Physical Uplink Control Channel，简称为PUCCH）、探测参考信号（Sounding Reference Signal，简称为SRS）或物理上行共享信道（Physical UplinkShared Channel，简称为PUSCH）上对上行反馈信号进行解调，得到各个发射天线到终端的信道参数。
优选地，上述信道参数是绝对信道相位或相对信道相位，其中，绝对信道相位是终端接收到的导频信号相对于基站发送的导频信号的相位偏转，相对信道相位是基站的各个天线的绝对信道相位相对于天线0的相位偏转。
优选地，当信道参数是相对信道相位时，根据上行反馈信号恢复基站的各个发射天线到终端的信道参数包括：基站从PUCCH、SRS或PUSCH上对上行反馈信号进行解调，并去除相对相位误差，得到相对信道相位。
优选地，在基站接收到来自终端的上行反馈信号之前，上述方法还包括：基站的各个发射天线在各自专用的时频位置向各自的覆盖区域发射导频信号。
根据本发明的另一个方面，提供了一种波束成形方法，包括：终端接收到来自基站的导频信号；终端根据导频信号计算基站的发射天线到终端的信道参数；终端向基站反馈信道参数，其中，上述信道参数用于基站调整待发射数据信号的发射相位，形成特定指向的波束。
优选地，终端根据导频信号计算基站的发射天线到终端的信道参数包括：终端根据基站发射的导频信号与自身接收的导频信号计算发射天线到终端的信道响应；终端计算信道响应的相位，作为信道参数。
优选地，终端向基站反馈信道参数包括：终端将信道参数调制到PUCCH、SRS或PUSCH上；终端通过携带有信道参数的PUCCH、SRS或PUSCH反馈信道参数。
优选地，上述信道参数是绝对信道相位或相对信道相位，其中，绝对信道相位是终端接收到的导频信号相对于基站发送的导频信号的相位偏转，相对信道相位是基站的各个天线的绝对信道相位相对于天线0的相位偏转。
根据本发明的一个方面，提供了一种波束成形装置，应用于基站，包括：接收模块，用于接收来自终端的上行反馈信号；恢复模块，用于根据上行反馈信号恢复基站的各个发射天线到终端的信道参数；波束成形模块，用于根据各个发射天线到终端的信道参数调整待发射数据信号的发射相位，形成特定指向的波束。
优选地，恢复模块包括：恢复单元，用于从PUCCH、SRS或PUSCH上对上行反馈信号进行解调，得到各个发射天线到终端的信道参数。
优选地，上述装置还包括：发射模块，用于各个发射天线在各自专用的时频位置向各自的覆盖区域发射导频信号。
根据本发明的另一个方面，提供了一种波束成形装置，应用于终端，包括：接收模块，用于接收来自基站的导频信号；计算模块，用于根据导频信号计算基站的发射天线到终端的信道参数；反馈模块，用于向基站反馈信道参数，其中，上述信道参数用于基站调整待发射数据信号的发射相位，形成特定指向的波束。
优选地，计算模块包括：第一计算单元，用于根据基站发射的导频信号与自身接收的导频信号计算发射天线到终端的信道响应；第二计算单元，用于计算信道响应的相位，作为信道参数。
优选地，反馈模块包括：调制单元，用于将信道参数调制到PUCCH、SRS或PUSCH上；反馈单元，用于通过携带有信道参数的PUCCH、SRS或PUSCH反馈信道参数。
通过本发明，基站根据终端反馈的信道参数对待发射数据信号的发射相位进行精确调整，可以实现精确的波束成形定位，并且可以简化甚至省略设备内部及天馈工程的实时相位校准，对各种天线模式都可以达到较高的波束成形增益，有助于实现LTE的多层多用户工作模式。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的波束成形方法的流程图一；
图2是根据本发明实施例的波束成形装置的结构框图一；
图3是根据本发明实施例的波束成形方法的流程图二；
图4是根据本发明实施例的波束成形装置的结构框图二；
图5是根据本发明优选实施例的波束成形方法的基站侧的流程图；
图6是根据本发明优选实施例的波束成形方法的终端侧的流程图；
图7是根据本发明优选实施例一的通过PUCCH反馈信道参数的示意图；
图8是根据本发明优选实施例二的通过PUCCH反馈相对信道参数的示意图；
图9是根据本发明优选实施例三的通过SRS反馈信道参数的示意图一；
图10是根据本发明优选实施例四的通过SRS反馈相对信道参数的示意图；
图11是根据本发明优选实施例五的通过SRS反馈信道参数的示意图二；
图12是根据本发明优选实施例六的通过PUSCH反馈信道参数的示意图；
图13是根据本发明优选实施例七的通过PUSCH反馈相对信道参数的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明实施例提供了一种波束成形方法，图1是根据本发明实施例的波束成形方法的流程图一，如图1所示，包括如下的步骤S102至步骤S104。
步骤S102，基站接收到来自终端的上行反馈信号，并根据上行反馈信号恢复基站的各个发射天线到终端的信道参数。
步骤S104，基站根据各个发射天线到终端的信道参数调整待发射数据信号的发射相位，形成特定指向的波束。
相关技术中下行波束成形定位不准，对天线设计、工程安装校准、基站内部校准要求较苛刻。通过本发明，基站根据终端反馈的信道参数对待发射数据信号的发射相位进行精确调整，可以实现精确的波束成形定位，并且可以简化甚至省略设备内部及天馈工程的实时相位校准，对各种天线模式都可以达到较高的波束成形增益，有助于实现LTE的多层多用户工作模式。
优选地，根据上行反馈信号恢复基站的各个发射天线到终端的信道参数包括：基站从PUCCH、SRS或PUSCH上对上行反馈信号进行解调，得到各个发射天线到终端的信道参数。
优选地，上述信道参数可以是绝对信道相位或相对信道相位，其中，绝对信道相位是终端接收到的导频信号相对于基站发送的导频信号的相位偏转，相对信道相位是基站的各个天线的绝对信道相位相对于天线0的相位偏转。需要说明的是，天线0相对于天线0的偏转永远为1，在实际应用中，可以不必反馈。
当信道参数是相对信道相位时，根据上行反馈信号恢复基站的各个发射天线到终端的信道参数包括：基站从PUCCH、SRS或PUSCH上对上行反馈信号进行解调，并去除相对相位误差，得到相对信道相位。
实际应用中，对于绝对信道相位，基站解调反馈信号时，会恢复得到附带一定相位误差的信道参数，但是由于各信道附带的相位误差都相同，所以，不会对准确的波束成形造成影响，因此，不必去除相对（或公共）相位误差。对于相对信道相位，基站解调反馈信号时，必须去除相对相位误差，得到原始反馈值（即终端计算的值）。
优选地，在步骤S102之前，上述方法还包括：基站的各个发射天线在各自专用的时频位置向各自的覆盖区域发射导频信号。
对应于图1所示的波束成形方法，本发明实施例还提供了一种波束成形装置，应用于基站，该装置可以用于实现图1所示的波束成形方法。图2是根据本发明实施例的波束成形装置的结构框图一，如图2所示，该装置包括接收模块22、恢复模块24和波束成形模块26。下面对其结构进行详细描述。
接收模块22，用于接收来自终端的上行反馈信号；恢复模块24，连接至接收模块22，用于根据接收模块22接收的上行反馈信号恢复基站的各个发射天线到终端的信道参数；波束成形模块26，连接至恢复模块24，用于根据各个发射天线到终端的信道参数调整待发射数据信号的发射相位，形成特定指向的波束。
优选地，恢复模块24包括：恢复单元，用于从PUCCH、SRS或PUSCH上对上行反馈信号进行解调，得到各个发射天线到终端的信道参数。
优选地，上述装置还包括：发射模块，用于各个发射天线在各自专用的时频位置向各自的覆盖区域发射导频信号。
本发明实施例还提供了一种波束成形方法，图3是根据本发明实施例的波束成形方法的流程图二，如图3所示，该方法包括如下的步骤S302至步骤S306。
步骤S302，终端接收到来自基站的导频信号。
步骤S304，终端根据导频信号计算基站的发射天线到终端的信道参数。
步骤S306，终端向基站反馈信道参数，其中，该信道参数用于基站调整待发射数据信号的发射相位，形成特定指向的波束。
优选地，步骤S304包括：终端根据基站发射的导频信号与自身接收的导频信号计算发射天线到终端的信道响应；终端计算信道响应的相位，作为信道参数。
步骤S306包括：终端将信道参数调制到PUCCH、SRS或PUSCH上；终端通过携带有信道参数的PUCCH、SRS或PUSCH反馈信道参数。
实际上，终端在不断的配合基站进行相位校正，且此相位校准是从基站基带、到基站天线、再到终端天线的综合校准，因而基站不必对外部的天馈系统再作单独的校准。由于基站也不需要根据上行预测下行，所以基站内部收发回路的相位校准也可以省略。
上述信道参数可以是是绝对信道相位或相对信道相位，其中，绝对信道相位是终端接收到的导频信号相对于基站发送的导频信号的相位偏转，相对信道相位是基站的各个天线的绝对信道相位相对于天线0的相位偏转。需要说明的是，天线0相对于天线0的偏转永远为1，在实际应用中，可以不必反馈。
对应于图3所示的波束成形方法，本发明实施例还提供了一种波束成形装置，应用于终端，该装置可以用于实现图3所示的波束成形方法。图4是根据本发明实施例的波束成形装置的结构框图二，如图4所示，该装置包括接收模块42、计算模块44和反馈模块46，下面对其结构进行详细描述。
接收模块42，用于接收来自基站的导频信号；计算模块44，连接至接收模块42，用于根据导频信号计算基站的发射天线到终端的信道参数；反馈模块46，连接至计算模块44，用于向基站反馈信道参数，其中，该信道参数用于基站调整待发射数据信号的发射相位，形成特定指向的波束。
优选地，计算模块44包括：第一计算单元，用于根据基站发射的导频信号与自身接收的导频信号计算发射天线到终端的信道响应；第二计算单元，连接至第一计算单元，用于计算信道响应的相位，作为信道参数。
优选地，反馈模块46包括：调制单元，用于将信道参数调制到PUCCH、SRS或PUSCH上；反馈单元，连接至调制单元，用于通过携带有信道参数的PUCCH、SRS或PUSCH反馈信道参数。
优选地，上述信道参数是绝对信道相位或相对信道相位。
需要说明的是，装置实施例中描述的波束成形装置对应于上述的方法实施例，其具体的实现过程在方法实施例中已经进行过详细说明，在此不再赘述。
在另外一个优选实施例中，基站和终端还可以采用以下模块来实现上述波束成形方法：
基站侧包括导频发射模块（实现了上述发射模块的功能）、下行信道参数恢复模块（实现了上述恢复模块24的功能）和波束成形模块（实现了上述波束成形模块26的功能）；终端侧包括导频检测模块（实现了上述接收模块42的功能）、下行信道参数生成模块（实现了上述计算模块44的功能）和下行信道参数传输模块（实现了上述反馈模块46的功能），其中，下行信道参数恢复模块和下行信道参数传输模块是本优选实施例的创新部分，下面结合波束成形的过程对各个模块的功能进行详细说明。
图5是根据本发明优选实施例的波束成形方法的基站侧的流程图，如图5所示，包括如下步骤：
步骤S502，基站各发射天线在各自专用的时频位置向覆盖区域发射导频（RS）信号。
步骤S504，基站接收上行反馈信号，并从PUCCH、SRS或PUSCH上恢复各天线的信道参数Pi。
步骤S506，基站根据各天线的信道参数Pi，调整数据信号的发射相位，形成特定指向的波束。
由此可见，在上述过程中，基站的导频发射模块向覆盖范围内发送导频；基站的下行信道参数恢复模块从PUCCH、SRS或PUSCH上恢复出下行信道相位信息，并交给基站的波束成形模块以控制基站发射数据的波束方向。
图6是根据本发明优选实施例的波束成形方法的终端侧的流程图，如图6所示，包括如下步骤：
步骤S602，终端侦测下行各发射天线的导频（RS）信号。
步骤S604，终端根据侦测的各天线的导频，求得下行各发射天线到终端的信道参数Pi。
步骤S606，终端通过PUCCH、SRS或PUSCH反馈下行各发射天线到终端的信道参数Pi。
由此可见，在上述过程中，终端的导频检测模块检测导频信号，并将检测到的导频发送给下行信道参数生成模块进行处理；下行信道参数生成模块经处理得到复数形式的下行信道相位参数，并将该参数发送给下行信道参数传输模块；下行信道参数传输模块将各信道的相位参数调制到PUCCH、SRS或PUSCH上进行相位反馈。
如上述循环往复，在此过程中终端实际是在不断的配合基站进行相位校正，且此相位校准是从基站基带、到基站天线、再到终端天线的综合校准，因而基站不必对外部的天馈系统再作单独的校准。由于基站也不需要根据上行预测下行，所以基站内部收发回路的相位校准也可以省略。另外由于基站是根据终端反馈的相位信息进行精确调整，因而基本上对任何类型的天线都可以在终端希望的方向上形成最强波束，因而对天线的类型有较大的选择范围，只要不在其他方向上也形成波束，就有助于实现多层多用户。
从以上的描述中可以看出，上述波束成形方法克服了现有技术中存在的下行波束成形定位不准、或上行开销大的问题，克服了现有技术中存在的对天线设计、工程安装校准、基站内部校准较苛刻的缺陷，可以实现精确的波束成形定位，可以简化甚至省略设备内部及天馈工程的实时相位校准，对各种天线模式都可以达到较高的波束成形增益，有助于实现LTE的多层多用户工作模式。上述波束成形方法既适用于FDD系统，也可用于TDD系统，弱化TDD系统对收发回路相位误差校准的需求。
为了使本发明的技术方案和实现方法更加清楚，下面将结合优选的实施例对其实现过程进行详细描述。
对终端侧，设下行的4个天线发射的导频分别为RS0、RS1、RS2和RS3（终端已知），设终端接收到的4个导频信号分别为RRS0、RRS1、RRS2和RRS3，设下行4个发射天线到终端接收天线的信道响应分别为h0、h1、h2和h3。那么，
|RRS0 RRS1 RRS2 RRS3|=|h0RS0 h1RS1 h2RS2 h3RS3|
故终端可得到下行各发射天线的信道响应为：
|h0 h1 h2 h3|=|RRS0/RS0 RRS1/RS1 RRS2/RS2 RRS3/RS3|
然后求各信道响应hi的相位（即绝对信道相位）并记为Pi，可得到各信道参数Pi为：
|P0 P1 P2 P3|=|h0/|h0|h1/|h1|h2/|h2|h3/|h3||
然后终端需要将此信道参数信息进行反馈。具体的反馈方式可以是调制到PUCCH、SRS或PUSCH上，下面将结合图7至图13进行详细描述。以下优选实施例中，将绝对信道相位称为信道参数，将相对信道相位称为相对信道参数。
优选实施例一
本优选实施例描述的是将测量的信道参数P0~P3调制到PUCCH上，如图7所示，PUCCH由1个资源块（Resource Block，简称为RB）7个符号组成，每个RB 12个子载波，各资源单元（Resource Element，简称为RE）的参考信号满足长期演进（Long-Term Evolution，简称为LTE）规范36.211第5.5.2.2节的要求。终端将信道参数P0调制到中间符号S3所属（的12个）子载波上，将信道参数P1调制到符号S0和S4所属子载波上，将信道参数P2调制到符号S1和S5所属子载波上，将信道参数P3调制到符号S2和S6所属子载波上，然后终端将带有信道参数信息的PUCCH进行上行反馈。
优选实施例二
本优选实施例描述的是将相对信道参数p1~p3调制到PUCCH上，终端首先利用如下公式求得相对信道参数pi：|p1 p2 p3|=|P1/P0 P2/P0 P3/P0|
如图8所示，终端将相对信道参数p1调制到符号S0和S6所属子载波上，将相对信道参数p2调制到符号S1和S5所属子载波上，将相对信道参数p3调制到符号S2和S4所属子载波上，然后终端将带有相对信道参数信息的PUCCH进行上行反馈。
优选实施例三
本优选实施例描述的是将测量的信道参数P0~P3调制到SRS上，如图9所示，SRS由4个RB（每RB 12个子载波）的同一个符号组成，各资源单元RE的参考信号满足LTE规范36.211第5.5.3节的要求。终端将信道参数P0调制到RB0的12个子载波（Sub Carrier，简称为SC）上，将信道参数P1调制到RB1的12个子载波上，将信道参数P2调制到RB2的12个子载波上，将信道参数P3调制到RB3的12个子载波上，然后终端将带有信道参数信息的SRS进行上行反馈。
优选实施例四
本优选实施例描述的是将相对信道参数p1~p3调制到SRS上，终端首先利用如下公式求得相对信道参数pi：|p1 p2 p3|=|P1/P0 P2/P0 P3/P0|
如图10所示，终端将相对信道参数p1调制到RB0的12个子载波上，将相对信道参数p2调制到RB3的12个子载波上，将信道参数p3调制到RB2的12个子载波上，然后终端将带有信道参数信息的SRS进行上行反馈。
优选实施例五
本优选实施例描述的是将测量的信道参数P0~P3调制到SRS上，如图11所示，终端将信道参数P0调制到0、7、8、15、16、23、24、31、32、39、40、47号子载波上，将信道参数P1调制到1、6、9、14、17、22、25、30、33、38、41、46号子载波上，将信道参数P2调制到2、5、10、13、18、21、26、29、34、37、42、45号子载波上，将信道参数P3调制到3、4、11、12、19、20、27、28、35、36、43、44号子载波上，然后终端将带有信道参数信息的SRS进行上行反馈。
优选实施例六
本优选实施例描述的是将测量的信道参数P0~P3调制到PUSCH上，如图12所示，PUSCH由1个RB（12个子载波）14个符号组成。其中符号S3和S10上为解调参考信号（Demodulated Reference Signal，简称为DMRS）。终端将信道参数P0调制到S2的12个子载波上（还可同时将DMRS复制到这12个子载波上），将信道参数P1调制到S4的12个子载波上（还可同时将DMRS复制到这12个子载波上），将信道参数P2调制到S9的12个子载波上（还可同时将DMRS复制到这12个子载波上），将信道参数P3调制到S11的12个子载波上（还可同时将DMRS复制到这12个子载波上），然后终端将带有信道参数信息的PUSCH进行上行反馈。
优选实施例七
本优选实施例描述的是将相对信道参数p1～p3调制到PUSCH上，终端首先利用如下公式求得相对信道参数pi：|p1 p2 p3|=|P1/P0 P2/P0 P3/P0|
如图13所示，终端将相对信道参数p1调制到S4和S9的12个子载波上（还可同时将DMRS复制到这些子载波上），将相对信道参数p2调制到S5和S8的12个子载波上（还可同时将DMRS复制到这些子载波上），将相对信道参数p3调制到S6和S7的12个子载波上（还可同时将DMRS复制到这些子载波上），然后终端将带有信道参数信息的PUSCH进行上行反馈。
如上述优选实施例所述，终端可以较低的开销实现信道参数的传递。
在基站侧，基站各天线始终向覆盖范围内发送参考信号，以帮助各用户判断各基站天线的信道参数。然后基站在PUCCH、SRS或PUSCH上接收上行反馈的信道参数信息，并恢复出各天线的信道参数以进行波束赋形。针对上述优选实施例中不同的上行调制方式，需要不同的恢复方法，下面分别介绍。
对优选实施例一的解调：
设基站收到的上行信号时偏为△t，频偏为△ω。又设各符号时间间隔为T，载波频率为ω，上行信道响应为h（由于上行多个接收天线一般采用最大比合并（Maximal-RatioCombining，简称为MRC），为简化可以将各接收天线的信道响应合并为一根天线的信道响应）。那么去掉导频后基站接收到的PUCCH的子载波ω的各符号Si可写为：
S0=P1[h·exp(jω·△t)]
S1=P2[h·exp(jω·△t+j△ω·T)]
S2=P3[h·exp(jω·△t+j△ω·2T)]
S3=P0[h·exp(jω·△t+j△ω·3T)]
S4=P1[h·exp(jω·△t+j△ω·4T)]
S5=P2[h·exp(jω·△t+j△ω·5T)]
S6=P3[h·exp(jω·△t+j△ω·6T)]
故可恢复得到附带一定相位误差的下行信道参数Pi如下：
P0[h·exp(jω·△t+j△ω·3T)]=S3
P1[h·exp(jω·△t+j△ω·3T)]=S4 3/4·S0 1/4
P2[h·exp(jω·△t+j△ω·3T)]=S5 1/2·S1 1/2
P3[h·exp(jω·△t+j△ω·3T)]=S6 1/4·S2 3/4
由于各信道参数Pi附带的相位误差都相同，不会对准确的波束成形造成影响（见后面波束成形的描述）。
对优选实施例二的解调：
设基站收到的上行信号时偏为△t，频偏为△ω。又设各符号时间间隔为T，载波频率为ω，上行信道响应为h。那么去掉导频后基站接收到的PUCCH的子载波ω的各符号Si可写为：
S0=p1[h·exp(jω·△t)]
S1=p2[h·exp(jω·△t+j△ω·T)]
S2=p3[h·exp(jω·△t+j△ω·2T)]
S3=h·exp(jω·△t+j△ω·3T)
S4=p3[h·exp(jω·△t+j△ω·4T)]
S5=p2[h·exp(jω·△t+j△ω·5T)]
S6=p1[h·exp(jω·△t+j△ω·6T)]
故可恢复得到下行相对信道参数pi：
p1=S0 1/2·S6 1/2/S3
p2=S1 1/2·S5 1/2/S3
p3=S2 1/2·S4 1/2/S3
对下行相对信道参数pi的解调要恢复出精确值，不能附带相位误差。
对优选实施例三的解调：
设基站收到的上行信号时偏为△t，设各子载波频率间隔为ω，上行信道响应为h（由于SRS各子载波都在同一个符号上，故频偏导致的相移对各子载波都是一样的，所以可以忽略频偏或把它导致的相移看作上行信道响应h的一部分）。那么去掉导频后基站接收到的SRS各子载波Si可写为：
Figure BDA00002067991000101
故可恢复得到附带一定相位误差的下行信道参数Pi：
Figure BDA00002067991000103
Figure BDA00002067991000105
对优选实施例四的解调：
设基站收到的上行信号时偏为△t，各子载波频率间隔为ω，上行信道响应为h。那么去掉导频后基站接收到的SRS各子载波Si可写为：
Si=p1[h·exp(jiω·△t)](i＝0~11)
Si=h·exp(jiω·△t)(i＝12~23)
Si=p3[h·exp(jiω·△t)](i＝24~35)
Si=p2[h·exp(jiω·△t)](i＝36~47)
故可恢复得到下行相对信道参数pi：
Figure BDA00002067991000111
Figure BDA00002067991000112
对优选实施例五的解调：
设基站收到的上行信号时偏为△t，频偏为△ω。又设各子载波频率间隔为ω，上行信道响应为h。那么去掉导频后基站接收到的SRS各子载波S8i+n（i=0~6，n=0~7）可写为：
S8i=P0[h·exp(8ijω·△t)]
S8i+1=P1[h·exp((8i+1)jω·△t)]
S8i+2=P2[h·exp((8i+2)jω·△t)]
S8i+3=P3[h·exp((8i+3)jω·△t)]
S8i+4=P3[h·exp((8i+4)jω·△t)]
S8i+5=P2[h·exp((8i+5)jω·△t)]
S8i+6=P1[h·exp((8i+6)jω·△t)]
S8i+7=P0[h·exp((8i+7)jω·△t)]
故可恢复得到附带一定相位误差的下行信道参数Pi：
P0[h·exp((8i+7/2)jω·△t)]＝(S8i+7S8i)1/2
P1[h·exp((8i+7/2)jω·△t)]＝(S8i+6S8i+1)1/2
P2[h·exp((8i+7/2)jω·△t)]＝(S8i+5S8i+2)1/2
P3[h·exp((8i+7/2)jω·△t)]＝(S8i+4S8i+3)1/2
对优选实施例六的解调：
设基站收到的上行信号时偏为△t，频偏为△ω。又设同一时隙（slot）内各符号时间间隔为T，2个导频符号（S3、S10）的时间间隔为T’，载波频率为ω，上行信道响应为h。那么去掉导频后基站接收到的PUSCH的子载波ω的各符号Si可写为：
S2=P0(h·exp(jω·△t-j△ω·T))
S3=h·exp(jω·△t)
S4=P1(h·exp(jω·△t+j△ω·T))
S9=P2(h·exp(jω·△t+j△ω·(T'-T)))
S10=h·exp(jω·△t+j△ω·T')
S11=P3(h·exp(jω·△t+j△ω·(T'+T)))
又根据协议：
T’=15360样点
T=2192样点
记k=T/T’，可恢复得到附带一定相位误差的下行信道参数Pi：
P0(h·exp(jω·△t))=S2·(S10/S3)k
P1(h·exp(jω·△t))=S4·(S3/S10)k
P2(h·exp(jω·△t))=S9·(S10/S3)k-1
P3(h·exp(jω·△t))=S11·(S3/S10)k+1
对优选实施例七的解调：
设基站收到的上行信号时偏为△t，频偏为△ω。又设同一时隙(slot)内各符号时间间隔为T，2个导频符号（S3、S10）的时间间隔为T’，载波频率为ω，上行信道响应为h。那么去掉导频后基站接收到的PUSCH的子载波ω的各符号Si可写为：
S3=h·exp(jω·△t)
S4＝p1·h·exp(jω·△t+j△ω·T)
S5=p2·h·exp(jω·△t+j△ω·2T)
S6=p3·h·exp(jω·△t+j△ω·3T)
S7=p3·h·exp[jω·△t+j△ω·(T'-3T)]
S8=p2·h·exp[jω·△t+j△ω·(T'-2T)]
S9=p1·h·exp[jω·△t+j△ω·(T'-T)]
S10=h·exp(jω·△t+j△ω·T')
故可恢复得到下行相对信道参数pi：
Figure BDA00002067991000131
Figure BDA00002067991000132
Figure BDA00002067991000133
基站得到附带一定相位误差的各天线下行信道参数Pi后，求相对信道参数pi可将共同相位误差约去（对优选实施例二、四和七可跳过这一步），得到
pi=Pi/P0，(i＝1~3)
然后用相对信道参数pi的共轭值对相应天线的发射数据x进行赋形，得到各天线实际发射数据
Figure BDA00002067991000134
各天线发射数据经下行信道|h0 h1 h2 h3|到达终端天线后形成的信号为
故终端处可得最大发射增益。
如上所述，在解调时主要须解决时偏或频偏引入的相位误差。如需进一步提高对信道参数的解调精度或提高信号覆盖范围，除了让终端提高发射功率、提高发射频度（如使用多个子帧连续发射，或使用多个PUCCH/SRS/PUSCH发射）外，还可以让基站以一定的权值对接收到的反馈信号进行累积平均，因为对于波束成形适用的场景，信道参数变化不大。而对近端用户，则可以降低发射功率或发射频度，甚至减少信道参数信息占用PUSCH的子载波数目，以增加数据传输。这些措施可进一步提高本发明实施例的实用性。另外由于本发明方法中基站对反馈信号的接收可以合并，随着基站天线数的增加，本发明实施例相对于传统的TDD基站以上行信道评估下行信道的方法更容易做到上下行平衡。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
综上所述，根据本发明的上述实施例，提供了一种波束成形方法及装置。通过本发明，基站根据终端反馈的信道参数对待发射数据信号的发射相位进行精确调整，可以实现精确的波束成形定位，并且可以简化甚至省略设备内部及天馈工程的实时相位校准，对各种天线模式都可以达到较高的波束成形增益，有助于实现LTE的多层多用户工作模式。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种波束成形方法，其特征在于包括：
基站接收到来自终端的上行反馈信号，并根据所述上行反馈信号恢复所述基站的各个发射天线到所述终端的信道参数；
所述基站根据所述各个发射天线到所述终端的信道参数调整待发射数据信号的发射相位，形成特定指向的波束；
其中，所述信道参数是绝对信道相位或相对信道相位，其中，所述绝对信道相位是所述终端接收到的导频信号相对于所述基站发送的导频信号的相位偏转，所述相对信道相位是所述基站的各个天线的绝对信道相位相对于天线0的相位偏转，所述天线0为所述基站的任一天线；
其中，所述终端将所述信道参数直接调制到子载波上进行发送。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述上行反馈信号恢复所述基站的各个发射天线到所述终端的信道参数包括：
所述基站从上行控制信道PUCCH、探测参考信号SRS或物理上行共享信道PUSCH上对所述上行反馈信号进行解调，得到所述各个发射天线到所述终端的信道参数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述信道参数是相对信道相位时，根据所述上行反馈信号恢复所述基站的各个发射天线到所述终端的信道参数包括：
所述基站从PUCCH、SRS或PUSCH上对所述上行反馈信号进行解调，并去除相对相位误差，得到所述相对信道相位。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在基站接收到来自终端的上行反馈信号之前，所述方法还包括：
所述基站的各个发射天线在各自专用的时频位置向各自的覆盖区域发射导频信号。
5.一种波束成形方法，其特征在于包括：
终端接收到来自基站的导频信号；
所述终端根据所述导频信号计算所述基站的发射天线到所述终端的信道参数；
所述终端向所述基站反馈所述信道参数，其中，所述信道参数用于基站调整待发射数据信号的发射相位，形成特定指向的波束；
所述信道参数是绝对信道相位或相对信道相位，其中，所述绝对信道相位是所述终端接收到的导频信号相对于所述基站发送的导频信号的相位偏转，所述相对信道相位是所述基站的各个天线的绝对信道相位相对于天线0的相位偏转，所述天线0为所述基站的任一天线；
其中，所述终端将所述信道参数直接调制到子载波上进行发送。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述终端根据所述导频信号计算所述基站的发射天线到所述终端的信道参数包括：
所述终端根据所述基站发射的导频信号与自身接收的导频信号计算所述发射天线到所述终端的信道响应；
所述终端计算所述信道响应的相位，作为所述信道参数。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述终端向所述基站反馈所述信道参数包括：
所述终端将所述信道参数调制到物理上行控制信道PUCCH、探测参考信号SRS或物理上行共享信道PUSCH上；
所述终端通过携带有所述信道参数的PUCCH、SRS或PUSCH反馈所述信道参数。
8.一种波束成形装置，应用于基站，其特征在于包括：
接收模块，用于接收来自终端的上行反馈信号；
恢复模块，用于根据所述上行反馈信号恢复所述基站的各个发射天线到所述终端的信道参数；
波束成形模块，用于根据所述各个发射天线到所述终端的信道参数调整待发射数据信号的发射相位，形成特定指向的波束；
其中，所述信道参数是绝对信道相位或相对信道相位，其中，所述绝对信道相位是所述终端接收到的导频信号相对于所述基站发送的导频信号的相位偏转，所述相对信道相位是所述基站的各个天线的绝对信道相位相对于天线0的相位偏转，所述天线0为所述基站的任一天线；
其中，所述终端将所述信道参数直接调制到子载波上进行发送。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述恢复模块包括：
恢复单元，用于从物理上行控制信道PUCCH、探测参考信号SRS或物理上行共享信道PUSCH上对所述上行反馈信号进行解调，得到所述各个发射天线到所述终端的信道参数。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
发射模块，用于各个发射天线在各自专用的时频位置向各自的覆盖区域发射导频信号。
11.一种波束成形装置，应用于终端，其特征在于包括：
接收模块，用于接收来自基站的导频信号；
计算模块，用于根据所述导频信号计算所述基站的发射天线到所述终端的信道参数；
反馈模块，用于向所述基站反馈所述信道参数，其中，所述信道参数用于基站调整待发射数据信号的发射相位，形成特定指向的波束；
其中，所述信道参数是绝对信道相位或相对信道相位，其中，所述绝对信道相位是所述终端接收到的导频信号相对于所述基站发送的导频信号的相位偏转，所述相对信道相位是所述基站的各个天线的绝对信道相位相对于天线0的相位偏转，所述天线0为所述基站的任一天线；
其中，所述终端将所述信道参数直接调制到子载波上进行发送。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述计算模块包括：
第一计算单元，用于根据所述基站发射的导频信号与自身接收的导频信号计算所述发射天线到所述终端的信道响应；
第二计算单元，用于计算所述信道响应的相位，作为所述信道参数。
13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述反馈模块包括：
调制单元，用于将所述信道参数调制到物理上行控制信道PUCCH、探测参考信号SRS或物理上行共享信道PUSCH上；
反馈单元，用于通过携带有所述信道参数的PUCCH、SRS或PUSCH反馈所述信道参数。
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