CN106656290A - 一种两流功率注水方法、装置及基站 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种两流功率注水方法、装置及基站，该方法在LTE系统的基站侧执行的流程包括：基于用户设备接收天线上各资源块的信道估计值进行平均处理和信道特征值分解，得到两个功率注水因子；按照两个功率注水因子各自所占的数值比例为两流分配发射功率比例。根据信道相关性来对两流波束赋形进行功率注水，可以不依赖反馈周期及UE测量算法精度，最终使得整体流量相对于两流功率均分会有一定提升。
Description
技术领域
本发明涉及LTE(Long Term Evolution，长期演进)系统技术领域，尤其涉及一种两流功率注水方法、装置及基站。
背景技术
多输入多输出(Multi-input Multi-output，简称MIMO)技术是使用多个(NT)发射天线和多个(NR)接收天线的无线传输技术，它可以有效地提高无线网络的容量和链路传输性能。
在LTE系统中，基站向用户设备发射信号为下行方向，用户设备向基站发射信号为上行方向。对于LTE系统TM8(TransmissionMode 8，传输模式8)，采用发射分集和波束赋形两种MIMO技术进行传输。发射分集相对于波束赋形性能更鲁棒，而波束赋形相对于发射分集可以达到更低的误码率。在实际中，基站对下行的两个发射信号流(简称两流)做波束赋形时，两流功率均分。但在信道存在一定相关性时，两流的性能有所差异，会导致其中一流的吞吐量提升缓慢。尤其是信道相关性较高时，此时如果再强制使用双流波束赋形，会导致总体吞吐量性能损失。
现有技术提供的功率注水算法基本原理为：根据反馈信息来对多流进行功率注水。该算法存在的主要问题是其依赖于反馈周期及UE(User Equipment，用户设备)测量算法精度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种两流功率注水方法、装置及基站，在不依赖反馈周期及UE测量算法精度的情况下进行两流功率注水，使得基站整体下行流量有一定的提升。
本发明采用的技术方案是，所述的两流功率注水方法，包括：
基于上行SRS上各资源块的信道估计值进行平均处理和信道特征值分解，得到两个功率注水因子；
按照两个功率注水因子各自所占的数值比例为两流分配发射功率比例。
进一步的，各资源块的信道估计值的获取方式，包括：
在用户设备进行上行SRS轮发后，基站获得上行SRS中各资源块的信道估计值。
进一步的，基于上行SRS中各资源块的信道估计值进行平均处理和信道特征值分解，得到两个功率注水因子，包括以下两种方式：
第一种方式：先对上行SRS中各资源块的信道估计值进行平均处理，然后基于平均处理的结果进行信道特征值分解，得到两个功率注水因子；
第二种方式：先基于上行SRS中各资源块的信道估计值进行信道特征值分解，然后基于信道特征值分解的结果进行平均处理，得到两个功率注水因子。
进一步的，所述第一种方式，包括：
将上行SRS中所有资源块的信道估计值相对于资源块的数量进行线性平均；设经过线性平均后得到的信道估计值矩阵为H，计算出M1＝HH·H，其中，HH是H的共轭转置；将对M1进行信道特征值分解得到的最大特征值和次大特征值作为两个功率注水因子；或者，
针对上行SRS中每个资源块的信道估计值矩阵H0计算出M0＝H0 H·H0；将所有资源块的M0相对于资源块的数量进行线性平均；设经过线性平均后得到的信道估计值矩阵为M2，将对M2进行信道特征值分解得到的最大特征值和次大特征值作为两个功率注水因子；
所述第二种方式，包括：
针对上行SRS中每个资源块的信道估计值矩阵H0计算出M0＝H0 H·H0；对M0进行信道特征值分解得到的最大特征值和次大特征值，将所有资源块的最大特征值相对于资源块的数量的平均值和所有资源块的次大特征值相对于资源块的数量的平均值作为两个功率注水因子。
进一步的，按照两个功率注水因子各自所占的数值比例为两流分配发射功率比例，包括：
在两流中，为第一发射信号流分配的功率比例为λ1/(λ1+λ2)，为第二发射信号流分配的功率比例为λ2/(λ1+λ2)，其中，λ1和λ2为两个功率注水因子，λ1≥λ2。
进一步的，在基站侧执行的流程，还包括：
根据为两流分配发射功率比例相应的调整为两流波束赋形的权值，用调整后的波束赋形的权值为两流进行波束赋形。
本发明还提供一种两流功率注水装置，包括：
计算模块，用于基于上行SRS中各资源块的信道估计值进行平均处理和信道特征值分解，得到两个功率注水因子；
分配模块，用于按照两个功率注水因子各自所占的数值比例为两流分配发射功率比例。
进一步的，所述计算模块，还用于：
在用户设备进行上行SRS轮发后，基站获得用户设备的上行SRS中各资源块的信道估计值。
进一步的，所述计算模块，采用以下两种计算方式：
第一种方式：先对上行SRS中各资源块的信道估计值进行平均处理，然后基于平均处理的结果进行信道特征值分解，得到两个功率注水因子；
第二种方式：先基于上行SRS中各资源块的信道估计值进行信道特征值分解，然后基于信道特征值分解的结果进行平均处理，得到两个功率注水因子。
进一步的，所述第一种方式，包括：
将上行SRS中所有资源块的信道估计值相对于资源块的数量进行线性平均；设经过线性平均后得到的信道估计值矩阵为H，计算出M1＝HH·H，其中，HH是H的共轭转置；将对M1进行信道特征值分解得到的最大特征值和次大特征值作为两个功率注水因子；或者，
针对上行SRS中每个资源块的信道估计值矩阵H0计算出M0＝H0 H·H0；将所有资源块的M0相对于资源块的数量进行线性平均；设经过线性平均后得到的信道估计值矩阵为M2，将对M2进行信道特征值分解得到的最大特征值和次大特征值作为两个功率注水因子；
所述第二种方式，包括：
针对上行SRS中每个资源块的信道估计值矩阵H0计算出M0＝H0 H·H0；对M0进行信道特征值分解得到的最大特征值和次大特征值，将所有资源块的最大特征值相对于资源块的数量的平均值和所有资源块的次大特征值相对于资源块的数量的平均值作为两个功率注水因子。
进一步的，所述分配模块，用于：
在两流中，为第一信号流分配的功率比例为λ1/(λ1+λ2)，为第二信号流分配的功率比例为λ2/(λ1+λ2)，其中，λ1和λ2为两个功率注水因子，λ1≥λ2。
进一步的，所述装置，还包括：
波束赋形模块，用于根据为两流分配发射功率比例相应的调整为两流波束赋形的权值，用调整后的波束赋形的权值为两流进行波束赋形。
本发明还提供一种基站，包括上述的两流功率注水装置。
采用上述技术方案，本发明至少具有下列优点：
本发明所述的两流功率注水方法、装置及基站，根据信道相关性来对两流波束赋形进行功率注水，可以不依赖反馈周期及UE测量算法精度，最终使得整体流量相对于两流功率均分会有一定提升。
附图说明
图1为本发明第一实施例的两流功率注水方法流程图；
图2为本发明第二实施例的两流功率注水方法流程图；
图3为本发明第三实施例的两流功率注水装置组成结构示意图；
图4为本发明第四实施例的两流功率注水装置组成结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。
本发明第一实施例，以TM8模式为例，介绍一种两流功率注水方法，如图1所示，在基站侧执行的流程包括以下具体步骤：
步骤S101，基于上行SRS中各资源块的信道估计值进行平均处理和信道特征值分解，得到两个功率注水因子；
具体的，在步骤S101中，各资源块的信道估计值的获取方式，包括：
在用户设备进行上行SRS轮发后，基站获得上行SRS中各资源块的信道估计值。本发明实施例的上行SRS轮发特指在上行方向上的SRS轮发。
进一步的，步骤S101可以采用以下两种方式来实现：
第一种方式：先对上行SRS中各资源块的信道估计值进行平均处理，然后基于平均处理的结果进行信道特征值分解，得到两个功率注水因子；
第二种方式：先基于上行SRS中各资源块的信道估计值进行信道特征值分解，然后基于信道特征值分解的结果进行平均处理，得到两个功率注水因子。
更进一步的，所述第一种方式，包括：
将上行SRS中所有资源块的信道估计值相对于资源块的数量进行线性平均；设经过线性平均后得到的信道估计值矩阵为H，计算出M1＝HH·H，其中，HH是H的共轭转置；将对M1进行信道特征值分解得到的最大特征值λ1和次大特征值λ2作为两个功率注水因子；或者，
针对上行SRS中每个资源块的信道估计值矩阵H0计算出M0＝H0 H·H0；将所有资源块的M0相对于资源块的数量进行线性平均；设经过线性平均后得到的信道估计值矩阵为M2，将对M2进行信道特征值分解得到的最大特征值λ1和次大特征值λ2作为两个功率注水因子；
所述第二种方式，包括：
针对上行SRS中每个资源块的信道估计值矩阵H0计算出M0＝H0 H·H0；对M0进行信道特征值分解得到的最大特征值和次大特征值，将所有资源块的最大特征值相对于资源块的数量的平均值λ1和所有资源块的次大特征值相对于资源块的数量的平均值λ2作为两个功率注水因子。
步骤S102，按照两个功率注水因子各自所占的数值比例为两流分配发射功率比例。
具体的，步骤S102包括：
在两流中，为第一发射信号流分配的功率比例为λ1/(λ1+λ2)，为第二发射信号流分配的功率比例为λ2/(λ1+λ2)，其中，λ1和λ2为两个功率注水因子，λ1≥λ2。
本发明第二实施例，一种TM8模式下的两流功率注水方法，本实施例所述方法与第一实施例大致相同，区别在于，如图2所示，本实施例的所述方法在基站侧执行的流程，还包括：
步骤S103，根据为两流分配发射功率比例相应的调整为两流波束赋形的权值，用调整后的波束赋形的权值为两流进行波束赋形。
具体的，设两流波束赋形的权值为W1和W2，则进行功率注水后，得到的两流波束赋形的权值分别为：sqrt(λ1/(λ1+λ2))*W1和sqrt(λ2/(λ1+λ2))*W2，其中sqrt(*)为取开方运算。
本发明第三实施例，与第一实施例对应，本实施例介绍一种TM8模式下的两流功率注水装置，设置于基站中，如图3所示，所述装置包括以下组成部分：
1)计算模块301，用于基于上行SRS中各资源块的信道估计值进行平均处理和信道特征值分解，得到两个功率注水因子；
具体的，计算模块301，还用于：
在用户设备进行上行SRS轮发后，基站获得上行SRS中各资源块的信道估计值。
进一步的，所述计算模块，采用以下两种计算方式：
第一种方式：先对上行SRS中各资源块的信道估计值进行平均处理，然后基于平均处理的结果进行信道特征值分解，得到两个功率注水因子；
第二种方式：先基于上行SRS中各资源块的信道估计值进行信道特征值分解，然后基于信道特征值分解的结果进行平均处理，得到两个功率注水因子。
更进一步的，所述第一种方式，包括：
将上行SRS中所有资源块的信道估计值相对于资源块的数量进行线性平均；设经过线性平均后得到的信道估计值矩阵为H，计算出M1＝HH·H，其中，HH是H的共轭转置；将对M1进行信道特征值分解得到的最大特征值λ1和次大特征值λ2作为两个功率注水因子；或者，
针对上行SRS中每个资源块的信道估计值矩阵H0计算出M0＝H0 H·H0；将所有资源块的M0相对于资源块的数量进行线性平均；设经过线性平均后得到的信道估计值矩阵为M2，将对M2进行信道特征值分解得到的最大特征值λ1和次大特征值λ2作为两个功率注水因子；
所述第二种方式，包括：
针对上行SRS中每个资源块的信道估计值矩阵H0计算出M0＝H0 H·H0；对M0进行信道特征值分解得到的最大特征值和次大特征值，将所有资源块的最大特征值相对于资源块的数量的平均值λ1和所有资源块的次大特征值相对于资源块的数量的平均值λ2作为两个功率注水因子。
2)分配模块302，用于按照两个功率注水因子各自所占的数值比例为两流分配发射功率比例。
具体的，分配模块302，用于：
在两流中，为第一发射信号流分配的功率比例为λ1/(λ1+λ2)，为第二发射信号流分配的功率比例为λ2/(λ1+λ2)，其中，λ1和λ2为两个功率注水因子，λ1≥λ2。
本发明第四实施例，一种TM8模式下的两流功率注水装置，本实施例所述方法与第三实施例大致相同，区别在于，如图4所示，本实施例的所述装置还包括：
波束赋形模块303，用于根据为两流分配发射功率比例相应的调整为两流波束赋形的权值，用调整后的波束赋形的权值为两流进行波束赋形。
本发明第五实施例，一种基站，可以作为实体装置来理解，包括如第四实施例所述的两流功率注水装置。
本发明第六实施例，本实施例是在上述实施例的基础上，介绍三个本发明的应用实例。本发明实施例必须保证用户设备支持上行信道探测参考信号SoundingRS轮发，即支持LTE R9协议的UE。
应用实例1：
本应用实例的TM8模式下的两流功率注水过程为：
第一步：设下行发射天线数为8，接收天线数为2，其中，对于LTE系统来说，考虑到SoundingRS轮发，接收天线只能取2；而发射天线还可以取4。设经过上行SRS轮发后，基站侧可以得到两根接收天线上各RB(Resource Block，资源块)的信道估计值为：H(RB)＝[H11 H12 … H18；H21 H22 … H28]。
第二步：基于各RB的信道估计值H(RB)进行功率注水；
第三步：基于功率注水时两流的功率分配比例调整双流BF(BeamForming，波束赋形)的权值，根据调整后的双流波束赋形权值进行波束赋形。
下面介绍第二步的具体实现方式，第二步可分为三种方式进行操作：
第一种方式下，第二步具体包括以下操作步骤：
步骤A1：设：M(RB)＝HH(RB)·H(RB)，其中HH(RB)为H(RB)的共轭转置；
步骤A2：对M(RB)进行n个RB的线性平均，得上行SoundingRS信道估计平均值M，其中，n为上行SoundingRS轮发配置的RB数目；
步骤A3：对信道估计平均值M进行特征值分解，得到最大特征值λ1和次大特征值λ2；
步骤A4：分配第1流的功率比例为λ1/(λ1+λ2)，第2流的功率比例为λ2/(λ1+λ2)。如果此时信道相关性较高，则λ1较大，此时分配第1流的功率较大，第2流的功率较小；如果信道相关性低，则两个特征值相差无几，两流几乎等功率发射。
第二种方式下，第二步具体包括以下操作步骤：
步骤B1：设：M(RB)＝HH(RB)·H(RB)，其中HH(RB)为H(RB)的共轭转置；
步骤B2：对M(RB)进行特征值分解得到每个RB对应的最大特征值和次大特征值，即：λ(RB)1和λ(RB)2，其中对于每个RB而言，λ(RB)1≥λ(RB)2；
步骤B3：把所有RB的上述两个特征值分别进行平均，得到最大特征值和次大特征值的平均值，即：及
步骤B4：分配第1流的功率为λ1/(λ1+λ2)，第2流的功率为λ2/(λ1+λ2)。如果此时信道相关性较高，则λ1较大，此时分配第1流的功率较大，第2流的功率较小；如果信道相关性低，则两个特征值相差无几，两流几乎等功率发射。
第三种方式下，第二步具体包括以下操作步骤：
步骤C1：对H(RB)进行线性平均，得上行SoundingRS信道估计平均值H，
步骤C2：设：M＝HH·H，对M进行特征值分解，得到最大特征值λ1和次大特征值λ2；
步骤C3：分配第1流的功率为λ1/(λ1+λ2)，第2流的功率为λ2/(λ1+λ2)。如果此时信道相关性较高，则λ1较大，此时分配第1流的功率较大，第2流的功率较小；如果信道相关性低，则两个特征值相差无几，两流几乎等功率发射。
应用实例2：
设下行发射天线为4，接收天线为2，则在某时刻得到上行SoundingRS信道估计值的平均值为：
H＝[h11 h12 h13 h14；h21 h22 h23 h24]；
需知，该信道估计平均值应是上行SoundingRS信估的平均值。
则：M＝HH·H，
对M进行特征值分解，得最大特征值和次大特征值分别为λ1和λ2。根据上述描述方案，两流的功率分配值分别为：λ1/(λ1+λ2)和λ2/(λ1+λ2)。设两流波束赋形的权值为W1和W2，则重新进行功率注水后，得到的两流波束赋形的权值分别为：sqrt(λ1/(λ1+λ2))*W1和sqrt(λ2/(λ1+λ2))*W2，其中sqrt(*)为取开方运算。
应用实例3：
设上行SoundingRS为4个RB发射，每个RB的信道估计值如下：
设：M(RB)＝HH(RB)·H(RB)，并对其分别进行特征值分解，得特征值分别为：
对4个RB的特征值进行线性平均，得：
根据上述描述方案，两流的功率分配值分别为：λ1/(λ1+λ2)和λ2/(λ1+λ2)。设两流波束赋形的权值为W1和W2，则重新进行功率注水后，得到的两流波束赋形的权值分别为：sqrt(λ1/(λ1+λ2))*W1和sqrt(λ2/(λ1+λ2))*W2，其中sqrt(*)为取开方运算。
本发明实施例所述的两流功率注水方法、装置及基站，根据信道相关性来对两流波束赋形进行功率注水，可以不依赖反馈周期及UE测量算法精度，最终使得整体流量相对于两流功率均分会有一定提升。
通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
Claims (10)
1.一种两流功率注水方法，其特征在于，包括：
基于上行信道探测参考信号SRS中各资源块的信道估计值进行平均处理和信道特征值分解，得到两个功率注水因子；
按照两个功率注水因子各自所占的数值比例为两流分配发射功率比例。
2.根据权利要求1所述的两流功率注水方法，其特征在于，各资源块的信道估计值的获取方式，包括：
在用户设备进行上行SRS轮发后，基站获得上行SRS中各资源块的信道估计值。
3.根据权利要求1所述的两流功率注水方法，其特征在于，基于上行SRS中各资源块的信道估计值进行平均处理和信道特征值分解，得到两个功率注水因子，包括以下两种方式：
第一种方式：先对上行SRS中各资源块的信道估计值进行平均处理，然后基于平均处理的结果进行信道特征值分解，得到两个功率注水因子；
第二种方式：先基于上行SRS中各资源块的信道估计值进行信道特征值分解，然后基于信道特征值分解的结果进行平均处理，得到两个功率注水因子。
4.根据权利要求3所述的两流功率注水方法，其特征在于，所述第一种方式，包括：
将上行SRS中所有资源块的信道估计值相对于资源块的数量进行线性平均；设经过线性平均后得到的信道估计值矩阵为H，计算出M1＝HH·H，其中，HH是H的共轭转置；将对M1进行信道特征值分解得到的最大特征值和次大特征值作为两个功率注水因子；或者，
针对上行SRS中每个资源块的信道估计值矩阵H0计算出M0＝H0 H·H0；将所有资源块的M0相对于资源块的数量进行线性平均；设经过线性平均后得到的信道估计值矩阵为M2，将对M2进行信道特征值分解得到的最大特征值和次大特征值作为两个功率注水因子；
所述第二种方式，包括：
针对上行SRS中每个资源块的信道估计值矩阵H0计算出M0＝H0 H·H0；对M0进行信道特征值分解得到的最大特征值和次大特征值，将所有资源块的最大特征值相对于资源块的数量的平均值和所有资源块的次大特征值相对于资源块的数量的平均值作为两个功率注水因子。
5.根据权利要求1所述的两流功率注水方法，其特征在于，按照两个功率注水因子各自所占的数值比例为两流分配发射功率比例，包括：
在两流中，为第一信号流分配的功率比例为λ1/(λ1+λ2)，为第二信号流分配的功率比例为λ2/(λ1+λ2)，其中，λ1和λ2为两个功率注水因子，λ1≥λ2。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的两流功率注水方法，其特征在于，在基站侧执行的流程，还包括：
根据为两流分配发射功率比例相应的调整为两流波束赋形的权值，用调整后的波束赋形的权值为两流进行波束赋形。
7.一种两流功率注水装置，其特征在于，包括：
计算模块，用于基于上行SRS中各资源块的信道估计值进行平均处理和信道特征值分解，得到两个功率注水因子；
分配模块，用于按照两个功率注水因子各自所占的数值比例为两流分配发射功率比例。
8.根据权利要求7所述的两流功率注水装置，其特征在于，所述计算模块，采用以下两种计算方式：
第一种方式：先对上行SRS中各资源块的信道估计值进行平均处理，然后基于平均处理的结果进行信道特征值分解，得到两个功率注水因子；
第二种方式：先基于上行SRS中各资源块的信道估计值进行信道特征值分解，然后基于信道特征值分解的结果进行平均处理，得到两个功率注水因子。
9.根据权利要求7所述的两流功率注水装置，其特征在于，所述分配模块，用于：
在两流中，为第一发射信号流分配的功率比例为λ1/(λ1+λ2)，为第二发射信号流分配的功率比例为λ2/(λ1+λ2)，其中，λ1和λ2为两个功率注水因子，λ1≥λ2。
10.一种基站，其特征在于，包括如权利要求7～9中任一项所述的两流功率注水装置。
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