CN107113052B - 一种用于回程系统中的信道估计的方法、相关装置 - Google Patents

Abstract

在一种用于通过大规模MIMO回程系统传输数据的方法中，MIMO回程系统的中心节点(140)在下行链路上向小小区中继器终端(120‑1、…、120‑k、…、120‑K)传输承载在频率上相互正交的导频序列的集合的下行链路导频信号。导频序列的集合中的每个导频序列对应于在中心节点(140)处的天线阵列(142)中的天线。中心节点(140)在上行链路上接收承载由小小区中继器终端(120‑1、…、120‑k、…、120‑K)传输的导频序列的集合的上行链路导频信号，其中所接收的上行链路导频信号是下行链路导频信号的频率转换的重传。中心节点(140)基于导频序列的集合和所接收的上行链路导频信号来估计中心节点(140)和小小区中继器终端(120‑1、…、120‑k、…、120‑K)之间的上行链路信道和下行链路信道中的至少一个。

Description

一种用于回程系统中的信道估计的方法、相关装置

背景技术

小小区被许多人认为是未来第五代(5G)无线系统的有前途的组件。然而，只有在安装成本可以控制的情况下才能实现小小区的潜力。

小小区安装的两个基本要求是电力和回程，当由有线连接提供时，电力和回程通常是昂贵的。通过使用来自例如小型风力涡轮机和/或太阳能板的功率对蓄电池进行充电，可以消除用于电力的有线连接，同时最小化内部功率消耗。有线回程连接可以通过使用无线回程而被消除。

已经提出了一种中继小区来降低在小小区处的内部功耗。在下行链路上，中继小区从回程链路接收载波频率上的复值模拟基带信号，并且以容纳连接到该中继小区的一个或多个用户的接入载波频率来重传基带信号。在上行链路上，中继小区在接入链路上从一个或多个用户接收组合的发送信号，并且在回程上行链路上重传组合的基带信号。这种类型的中继小区被设计用于相对低功耗的操作。

传统的无线回程连接可以通过在大约0.8到6.0GHz之间的无线电频率(例如Wi-Fi)或者毫米波技术来提供。尽管这两种技术在某些操作条件下可能是实用的，但每种技术也有局限性。对于约0.8 至6.0GHz之间的无线电频率，在非视距条件下，上行链路所需的辐射功率对于每加倍的范围增加约10分贝(dB)(假定的损耗指数约为3.5)。这限制了使用这些频带的回程连接的操作范围，以及因此使用该技术的小小区部署的灵活性。毫米波回程连接利用物理上小的高增益碟形天线来补偿范围引起的衰减损耗。然而，毫米波链路通常限于视距传播，并且需要相对紧密的天线对齐，这又限制了部署的灵活性。此外，毫米波链接不被认为是“全天候的”。

发明内容

至少一些示例实施例提供一种形式的用于中继小区(也被称为“中继器类型小小区”、“中继器小小区”等)和回程网络之间的无线回程连接的大规模MIMO(也称为“大规模天线系统”)。单个大规模MIMO基站可以通过其频谱效率的优点来向多个中继小区提供同时和/或并发的回程连接。

至少一些示例实施例为“全模拟”中继小区的多样性提供频分双工(FDD)大规模MIMO回程链路。

相对于中继小区在大规模MIMO阵列中具有不成比例的更多数量的业务天线(例如，以至少天线对于中继小区的四比一(4：1) 比率)在中心节点处对预编码和解码带来相对高的简单性和鲁棒性。

一个或多个示例实施例还提供具有无线回程链路的中继小区。本文中讨论的一个或多个示例实施例解决了现有技术的中继器小小区与现有技术的点对多点回程连接之间的不兼容问题。

至少一个示例实施例提供了一种用于大规模多输入多输出 (MIMO)回程系统中的信道估计的方法。根据至少该示例实施例，该方法包括：由MIMO回程系统的中心节点在下行链路上向小小区中继器终端传输承载在频域中相互正交的导频序列的集合的下行链路导频信号，导频序列的集合中的每个导频序列对应于在中心节点处的天线阵列的天线；在中心节点处在上行链路上接收承载由小小区中继器终端传输的导频序列的集合的上行链路导频信号，所接收的上行链路导频信号是下行链路导频信号的频率转换的重传；以及基于导频序列的集合和所接收的上行链路导频信号来估计中心节点和小小区中继器终端之间的上行链路信道和下行链路信道中的至少一个。

至少另一个示例实施例提供了一种用于在大规模多输入多输出 (MIMO)回程系统中传输数据的方法。根据至少该示例实施例，该方法包括：响应于在下行链路控制信道上从大规模MIMO回程系统的中心节点所接收的触发信号，进入训练模式；在小小区中继器终端处从大规模MIMO回程系统的中心节点接收承载在频域中相互正交的导频序列的集合的下行链路导频信号，该导频序列的集合中的每一个导频序列对应于在中心节点处的天线阵列的天线；对所接收的下行链路导频信号进行频率转换，以生成承载导频序列的集合的上行链路导频信号；并且在上行链路上向大规模MIMO回程系统的中心节点发送承载导频序列的集合的上行链路导频信号。

至少另一个示例实施例提供了一种大规模多输入多输出 (MIMO)中心节点。根据至少该示例实施例，中心节点包括大规模 MIMO天线阵列和测量提取电路。大规模MIMO天线阵列被配置为：在下行链路上向小小区中继器终端传输承载在频域中相互正交的导频序列的集合的下行链路导频信号，该导频序列的集合中的每个导频序列对应于到大规模MIMO天线阵列中的天线；并且在上行链路上接收承载由小小区中继器终端传输的导频序列的集合的上行链路导频信号，所接收的上行链路导频信号是下行链路导频信号的频率转换的重传。测量提取电路被配置为：基于导频序列的集合和所接收的上行链路导频信号来估计中心节点和小小区中继器终端之间的上行链路信道和下行链路信道中的至少一个。

至少另一个示例实施例提供了一种用于通过大规模多输入多输出(MIMO)回程系统传输数据的小小区中继器终端。根据至少该示例实施例，终端包括：收发机天线和移频器电路。收发机天线被配置为：在下行链路信道上从大规模MIMO回程系统的中心节点接收触发信号；从中心节点接收承载在频域中相互正交的导频序列的集合的下行链路导频信号，该导频序列的集合中的每个导频序列对应于在大规模MIMO中心节点处的大规模MIMO天线阵列中的天线；并在上行链路上向中心节点传输承载导频序列的集合的上行链路导频信号。移频器电路被配置为：响应于所接收的触发信号，使得小小区中继器终端进入训练模式；并且在训练模式中，对所接收的下行链路导频信号进行频率转换，以生成承载该导频序列的集合的上行链路导频信号。

附图说明

根据下文给出的详细描述和附图中将更充分地理解本发明，其中相同的元件由相同的附图标记表示，其仅以说明的方式给出，并且因此不是对本发明的限制。

图1图示了具有大规模多输入多输出(MIMO)无线回程链路的回程系统架构的通信网络。

图2是图示了图1所示的大规模MIMO中心节点140的示例实施例的框图。

图3是图示了根据示例实施例的用于获得大规模MIMO中心节点和中继小区之间的传播信道的信道估计的方法的流程图。

图4是图示了图1所示的第k个中继小区120-k的示例实施例的框图。

图5是图示了根据示例实施例的在训练阶段期间图4的中继小区的操作方法的流程图。

应当注意，这些附图旨在说明在某些示例实施例中利用的方法、结构和/或材料的一般特征，并补充下文提供的书面描述。然而，这些附图并不是按比例绘制并且可能不能精确地反映任意给定实施例的精确的结构或性能特征，并且不应被解释为限定或限制示例实施例所涵盖的值或属性的范围。在各种附图中使用类似或相同的附图标记旨在指示存在相似或相同的元件或特征。

具体实施方式

现在将参照附图更全面地描述各种示例实施例，在附图中示出了一些示例实施例。

本文公开了详细的示意性实施例。然而，为了描述示例实施例的目的，本文公开的特定结构和功能细节仅仅是代表性的。然而，本发明可以以许多替代形式实施，并且不应被解释为仅限于本文所阐述的实施例。

因此，尽管示例实施例能够以各种修改和替代形式，但是实施例通过示例的方式在附图中示出，并且将在本文中详细描述。然而，应当理解，没有将示例实施例限制为所公开的特定形式的意图。相反，示例实施例将覆盖落入本公开范围内的所有修改、等同物和替代方案。在整个附图的描述中，相似的数字表示相似的元件。

尽管术语第一、第二等可以在本文中用于描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元素与另一个元素区分开。例如，在不脱离本公开的范围的前提下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。如本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关联列出的项目的任意和所有组合。

当元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，其可以直接连接或耦合到另一元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一元件时，不存在中间元件。用于描述元素之间的关系的其他词语应该以类似的方式来解释(例如，“在…之间”对“直接在…之间”、“相邻”对“直接相邻”等)。

本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不旨在是限制性的。如本文所使用的，单数形式“一(”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。还将理解，术语“包括”、“包括了”、“包含”和/或“包含了”在本文中使用时指定所描述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或添加。

还应当注意，在一些替代实施方式中，所标注的功能/动作可以不以附图中所标注的顺序来执行。例如，取决于所涉及的功能/动作，连续示出的两个附图实际上可以基本上同时执行，或者有时可以以相反的顺序执行。

在以下描述中提供具体细节以提供对示例实施例的透彻理解。然而，本领域普通技术人员将理解，可以在没有这些具体细节的情况下实施示例实施例。例如，系统可以以框图的形式示出，以免将示例实施例掩盖于不必要的细节中。在其他情况下，可以示出众所周知的过程、结构和技术，而没有不必要的细节，以避免使示例实施例模糊不清。

在下面的描述中，将参考操作的动作和符号表示(例如，以流程表、流程图、数据流程图、结构图、框图等的形式)来描述说明性实施例，其可以被实现为包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等的程序模块或功能过程，并且可以使用例如现有的无线电接入网络(RAN)元素、中继节点、集中式RAN服务器等的现有硬件实现。这样的现有硬件可以包括一个或多个中央处理单元(CPU)、片上系统(SOC)设备、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路、现场可编程门阵列(FPGA) 计算机等。

尽管流程图可以将操作描述为顺序过程，但是许多操作可以并行地、并发地、或同时地执行。此外，可以重新布置操作的顺序。进程可以当其操作完成时终止，但也可以具有图中未包括的附加步骤。处理可以对应于方法、功能、过程、子例程、子程序等。当处理对应于功能时，其终止可以对应于函数返回到调用函数或主函数。

如本文所公开的术语“存储介质”、“计算机可读存储介质”或“非暂时性计算机可读存储介质”可以表示用于存储数据的一个或多个设备，包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁性RAM、核心存储器、磁盘存储介质、光学存储介质、闪存设备和/或用于存储信息的其他有形机器可读介质。术语“计算机可读介质”可以包括但不限于便携式存储设备或固定存储设备、光学存储设备以及能够存储、包含或承载指令和/或数据的各种其他介质。

此外，示例实施例可以由硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或其任意组合来实现。当以软件、固件、中间件或微代码实现时，用于执行必要任务的程序代码或代码段可以存储在诸如计算机可读存储介质的机器或计算机可读介质中。当以软件实现时，处理器或复数个处理器将执行必要的任务。

代码段可以表示过程、功能、子程序、程序、例程、子历程、模块、软件包、类、或者指令、数据结构或程序语句的任意组合。代码段可以通过传递和/或接收信息、数据、参数、系数或存储器内容而耦合到另一代码段或硬件电路。信息、参数、系数、数据等可以经由包括存储器共享、消息传递、令牌传递、网络传输等的任意合适的手段而被传递、转发或传输。

如本文所使用的，术语“中心节点”可以被认为与下文有时称为基站、节点B、eNodeB、eNB、收发台、基站收发机(BTS)等同义。如本文所讨论的，中心节点可以具有除了执行本文讨论的方法的能力和功能之外的与常规中心节点功能相关联的所有功能。

如本文所讨论的，术语“用户设备”或“UE”可以被认为与下文有时称为用户、客户端、移动单元、移动台、移动用户、移动、订户、用户、远程站、接入终端、接收机等同义，并且描述无线通信网络中的无线资源的远程用户。

如本文所讨论的，上行链路(或反向链路)传输是指从用户设备(UE)到网络的传输，而下行链路(或前向链路)传输是指从网络到UE的传输。

根据示例实施例，现有的无线电接入网络(RAN)元件、中继小区、中心节点、集中式RAN服务器等可以是(或包括)硬件、固件、硬件执行软件或其任意组合。这样的硬件可以包括被配置为用于执行本文所描述的功能以及这些元件的任意其它公知的功能的专用机器的一个或多个中央处理单元(CPU)、片上系统(SOC)设备、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等。在至少一些情况下、CPU、SOC、DSP、ASIC和 FPGA通常可以被称为处理电路、处理器和/或微处理器。

更详细地，例如，如本文所讨论的，现有的无线电接入网络 (RAN)元件、中继小区、中心节点、集中式RAN服务器等可以是包括一个或多个处理器、各种接口、计算机可读介质和(可选地) 显示设备的任意物理计算机硬件系统。一个或多个接口可以被配置为向/从一个或多个其他网络元件发送/接收(有线或无线)数据信号；并且向/从其它网络元件发送/接收(有线或无线地)控制信号。在至少一个示例中，可以在一个或多个处理器和各种接口上执行现有无线接入网(RAN)元件、中继小区、中心节点、集中式RAN服务器等的功能。

尽管本文可以关于相对特定的频率(例如，5.5GHz、2.0GHz、 2.1GHz等)讨论一个或多个示例实施例，但示例实施例不应该限于这些示例性频率。示例实施例可以应用于如本领域普通技术人员将会认识到的其他频率。

在北美和欧洲，大多数蜂窝接入系统和用户终端(例如智能手机)利用频分双工(FDD)，频分双工具有不相交频带中的双上行接入信道和下行接入信道。因此，用于大规模MIMO系统的最有商业吸引力的中继小区是利用FDD的中继小区。然而，为了使得FDD 中继小区使用常规时分双工(TDD)回程连接，中继小区必须将同时进行的上行链路接入流和下行链路接入流缓冲并且复用到单个时分复用回程流中。提供同时进行的上行链路传输和下行链路传输的 FDD回程链路可以避免中继小区内的这种耗电缓冲。

至少一个示例实施例提供了利用FDD来能够实现同时进行的上行链路传输和下行链路传输并且避免上述在中继小区内的耗电缓冲的大规模MIMO回程链路。

在传统的大规模MIMO系统中，天线阵列(有时称为大规模 MIMO天线阵列或大规模MIMO阵列)服务多个终端，天线阵列包括相对较多数量的物理上相对较小的低增益天线，其中所有终端利用所有的时间/频率资源。在一个示例中，将终端内置到多个中继小区中的每一个中，以在用户和回程网络之间提供回程链路。

在下行链路上，大规模MIMO中心节点(有时也称为大规模 MIMO基站)经由大规模MIMO阵列向多个中继小区传输同时的承载数据信号，使得每个中继小区基本上仅接收打算给该中继小区的信号，而来自打算给其他中继小区的信号的干扰最小。

在上行链路上，大规模MIMO中心节点经由大规模MIMO阵列接收由中继小区传输的承载数据的信号的叠加。所接收的信号由中继小区和大规模MIMO中心节点之间的传播信道进行修改。大规模 MIMO中心节点处理所接收的信号以恢复来自每个中继小区的单个信号。

在上行链路和下行链路两者上，大规模MIMO中心节点利用传播信道的频率响应的知识(也称为信道估计、信道知识或信道状态信息(CSI))在向中继小区传输信号之前执行对信号的预编码以及从中继小区接收的信号的解码,传播信道将每个天线连接到每个中继小区。

通常，该信道知识通过采用时分双工(TDD)和上行链路导频信号(也称为“导频”)来获取。在一个常规示例中，中继小区在上行链路上发送已知的、相互正交的导频序列，并且大规模MIMO 中心节点根据其所接收的导频信号来估计上行链路信道，上行链路信道通过TDD互易而等于下行链路信道。在该示例中，训练所需的时间与终端的数量成比例，并且独立于大规模MIMO阵列中的业务天线的数量。

与传统的大规模MIMO系统相反，根据至少一些示例实施例，通过在训练阶段期间采用频分双工(FDD)来获取信道知识(本文中也称为信道估计或信道状态信息(CSI))，在训练阶段中大规模 MIMO中心节点连续地向连接到该大规模MIMO中心节点的每个中继小区传输导频信号，并且中继小区连续地将所接收的导频信号一次地重新传输回大规模MIMO中心节点，使得在任意给定时间处中继小区中的仅一个中继小区重传导频信号。稍后将详细讨论训练阶段以及在训练阶段期间大规模MIMO中心节点和中继小区的示例操作。

根据至少一些示例实施例，大规模MIMO中心节点利用触发信号来将中继小区设置为训练模式(本文中也称为校准模式)。为了在中继小区处保持相对低的功率消耗，尽可能地避免中继小区处的数据流的复杂处理，并且大规模MIMO处理的复杂度中的大多数(如果不是全部)驻留在大规模MIMO中心节点中。关于训练阶段，例如，为了保持相对低的功率消耗，可以将具有非常低的传输速率以及简单的调制和编码的带外信号用作触发信号来将中继小区设置到训练模式。该触发信号包括用于中继小区中的每一个的单独码序列，使得中继小区中的每一个在一个导频持续时间中连续地和/或顺序地切换到导频重传模式(也称为主动训练模式)。如上文所提到的，当在训练阶段期间设置为训练模式时，中继小区一次重传从中心节点所接收的导频信号，使得中继小区中的仅一个中继小区在训练阶段期间的任意给定时间重传导频信号。根据至少一些示例实施例，为了确保K个导频序列的正交性，导频持续时间τ可以大于或等于 K。较长的导频序列可以以更高的训练开销为代价来产生更准确的信道估计。在一个示例中，导频持续时间τ可以等于或基本上等于一个3GPP-LTE子帧的持续时间(例如，大约1毫秒)。然而，为了冗余和/或噪声减轻，多个导频序列可以在1毫秒内被传输。

作为替代方案，可以将具有非常低的传输速率和简单的调制和编码的带内信号用作触发信号来将中继小区设置为训练模式。

根据至少一些示例实施例，触发信号不以大容量MIMO天线阵列的带宽、阵列增益和方向性传输，而是在具有全向天线方向图的窄带辅助控制信道中传输。作为替代方案，可以用单个阵列天线或贴片(patch)天线来传输触发信号。触发信号可以包含比附接中继小区更多的码序列，使得新添加的中继小区可以被添加到系统中，而不预先配置新添加的中继小区的ID。此外，触发信号可以包含用于冗余、安全性、功率控制或其它原因的附加信息位。

图1图示了具有大规模MIMO无线回程链路的回程系统架构的通信网络。

参考图1，通信网络包括：大规模MIMO中心节点140(本文中有时也称为大规模MIMO基站)；集中式无线电接入网(RAN)服务器160；多个中继小区120-1、...、120-k、...、120-K；以及核心网络180。图1还图示了由中继小区120-1至120-K服务的多个用户设备(UE)100-1、...，100-p、...、100-P。如本文所讨论的，中继小区也可以称为中继器小小区、中继器类型的小小区、小小区中继器终端和中继器小小区终端。

根据至少一个示例实施例，集中式RAN服务器160包括用于中继小区120-1至120-K的基带(BB)处理器池(本文中也称为基带处理池)。与用于各个覆盖区域的多个常规基站处单独执行的操作类似，集中式RAN服务器160对由中继小区120-1至120-K服务的 UE 100-1至100-P执行调度、调制和编码以及功率控制。更简要地说，集中式RAN服务器160生成用于中继小区120-1至120-K向 UE传输的下行链路信号，并且处理来自中继小区的上行链路信号，以通过核心网进一步传输。由于这些操作是众所周知的，因此省略更详细的讨论。

集中式RAN服务器160通过例如有线回程链路通信地耦合到大规模MIMO中心节点140。在一个示例中，集中式RAN服务器160 在通用公共无线电接口(CPRI)上通过有线回程链路向大规模MIMO 中心节点140传输并且从大规模MIMO中心节点140接收多个基带信号(例如，第三代合作伙伴计划长期演进(3GPP LTE)基带信号)。

仍然参考图1，大规模MIMO中心节点140包括大规模MIMO 天线阵列(在本文中有时也称为“大规模天线阵列”)142连同相关联的电子和信号处理(稍后详细讨论)。在该示例中，大规模MIMO 阵列142包括为K个中继小区120-1至120-K提供无线回程链路的 M个天线(是M元件的天线阵列)。在该示例中，M和K可以是实数或自然数，其中M可以大于或等于2。在更具体的示例中，大规模MIMO天线阵列142可以具有64个天线(即，M是64)并且16 个中继小区可以连接到大规模MIMO中心节点140(即，K是16)。稍后将更详细地讨论大规模MIMO阵列142和大规模MIMO中心节点140的示例操作。除了本文讨论的功能之外，大容量MIMO中心节点140还可以具有本领域众所周知的所有常规功能。

根据一个或多个示例实施例的大规模MIMO中心节点140利用 FDD，因此对于回程业务存在两个不相交频带。这些频带也与中继小区用于接入业务的两个频带不相交。此外，在大规模MIMO中心节点140和大规模MIMO阵列142处使用FDD能够在大规模MIMO 阵列142和中继小区120-1至120-K之间同时进行上行链路回程传输和下行链路回程传输。

根据至少一个示例实施例，大规模MIMO中心节点140和中继小区120-1至120-K以两种模式工作：1)训练模式(也称为校准模式)，其中大规模MIMO中心节点140获取大规模MIMO阵列142 和中继小区120-1至120-K之间的上行链路传播信道和下行链路传播信道的信道知识(也称为信道估计或信道状态信息(CSI))；以及2)正常传输模式，其中大规模MIMO中心节点140和中继小区 120-1至120-K执行向K个中继小区120-1至120-K所服务的UE的信号的正常回程传输和从K个中继小区120-1至120-K所服务的UE 的信号的正常回程接收。在训练模式和正常传输模式两者中，采用正交频分复用(OFDM)在上行链路上传输信号和在下行链路上接收信号。此外，由于系统是FDD系统，所以上行链路传输和下行链路传输并发或同时发生。

大规模MIMO中心节点140经由大规模MIMO回传链路通信地耦合到多个中继小区120-1至120-K。在某些情况下，回程链路也可以称为前传链路。在一个示例中，大规模MIMO中心节点140在例如2GHz和/或5GHz信道上向多个中继小区120-1至120-K传输信息并且从多个中继小区120-1至120-K接收信息。稍后将更详细地讨论中继小区120-1至120-K的示例操作。

图2是图示了图1所示的大规模MIMO中心节点140的示例实施例的框图。

如上文所讨论的，根据至少一个示例实施例，大规模MIMO中心节点140在两种模式中起作用：1)训练模式(也称为校准模式)，其中大规模MIMO中心节点140获得信道知识(也称为信道估计或信道状态信息(CSI))；以及2)正常传输模式，其中大规模MIMO 中心节点140经由大规模MIMO天线阵列142执行到K个中继小区 120-1至120-K的信号的正常回程传输和从K个中继小区120-1至 120-K的信号的正常回程接收。

下文关于图3所示的流程图将更详细地讨论图2所示的大规模 MIMO中心节点140的组件和示例操作。图3所示的流程图示出了用于在训练阶段期间获得大规模MIMO中心节点140和第k个中继小区120-k之间的传播信道的信道估计的方法的示例实施例。尽管将关于单个中继小区120-k讨论图3所示的示例实施例，但是应当理解，类似的操作可以对连接到大规模MIMO中心节点140的K个中继小区中的每一个执行。

训练阶段

如上文所讨论的，大规模MIMO中心节点140利用上行链路信道估计和下行链路信道估计来适当地预编码用于下行链路(即，从大规模MIMO中心节点到中继小区)的回程传输的信号，并且适当地解码在上行链路(即从中继小区到大规模MIMO中心节点)上所接收的信号。这些上行链路信道估计和下行链路信道估计的获取在训练阶段期间完成，在训练阶段中大规模MIMO中心节点140执行操作的K个连续迭代。在每次迭代期间，大规模MIMO中心节点140 从大规模MIMO阵列142中的M个天线中的每一个传输下行链路导频信号，并且K个中继小区120-1至120-K中的单个中继小区实时地重传在上行链路(具有适当的频率转换)上所接收的组合导频信号，而剩余的(K-1)个中继小区保持静音；也就是说，剩余的(K-1) 个中继小区不重传所接收的组合导频信号或执行正常的回程传输操作。在训练阶段期间，中继小区被设置为训练模式或校准模式，其中正常的访问服务被暂停。在至少一个示例中，正常接入服务的暂停可以指代以标准依从方式的配置，诸如例如使用几乎或基本上空的多播-广播单频网(MBSFN)广播帧并且拒绝上行授权。

根据至少一些示例实施例，为了减少数据信号的延迟，操作的K 次连续迭代可以分布在若干不同的训练阶段。在至少一个示例中，可以针对K个中继小区中的每一个执行训练阶段，并且因此，训练周期可以最终包括K个训练阶段。根据至少该示例实施例，K个迭代可以不被认为是连续的，而是被组织在其间具有数据传输的分离的训练阶段中。

现在参考图2和3，一旦进入训练模式，在步骤S302，大规模 MIMO中心节点140将K个中继小区120-1至120-K设置为训练模式。更详细地，例如，触发信号生成电路328生成并且向大规模MIMO 天线阵列142的M个天线端口输出辅助触发信号。然后，大规模 MIMO中心节点140向K个中继小区120-1至120-K传输辅助触发信号。

在一个示例中，当(i)信道信息被认为已经充分恶化以致应该重新估计信道时，(ii)当新的中继小区进入系统时，iii)在网络运营商的方向，(iv)周期性地取决于信道的可变性(例如，每几分钟、每秒几次等)等，大规模MIMO中心节点140可以进入训练模式。如果大规模MIMO中心节点140周期性地进入训练模式，周期可以由网络运营商指定，但是训练模式的实际进入可以在没有运营商交互的情况下被触发，诸如通过一个或多个定时器。

如上文所讨论的，根据至少一个示例实施例，辅助触发信号是具有相对低的传输速率和相对简单的调制和编码的带外信号。该辅助触发信号包括用于中继小区中的每一个中继小区的单独码序列，使得中继小区中的每一个在一个导频持续时间内连续地和/或顺序地切换到导频重传模式。换句话说，辅助触发信号还在连续的导频持续时间(和/或训练阶段)期间连续地指定来自K个中继小区120-1 至120-K的中继小区，以重传从大规模MIMO中心节点140接收的导频信号。

在至少一个其他示例实施例中，可以在中继小区处使用数字处理来提取回程信号的符号(例如，OFDM符号)边界，以改善带外信号的同步和/或放宽带外信号的要求。在另一个示例实施例中，触发可以是回程信号的完全带内并且通过中继小区处的(选择性的) 数字信号处理来恢复。这有时被称为“数字辅助导频重传”。

根据至少一些示例实施例，辅助触发信号不以大容量MIMO天线阵列的带宽和阵列增益和方向性传输，而是在具有全向天线方向图的窄带辅助控制信道中传输。

如上文所提到的，为了在训练阶段期间获得大规模MIMO天线阵列142和第k个中继小区之间的传播信道的信道知识，大规模 MIMO中心节点140仅依赖于第k个中继小区120-k，第k个中继小区120-k在与大规模MIMO中心节点140的其上行链路回程连接上返回下行链路导频而所有其他(K-1个)中继小区是静默或静音的。为此，当对上行链路上的大规模MIMO中心节点140进行回程连接的正常接入被暂停用于导频传输时，大规模MIMO中心节点140利用辅助触发信号来通知K个中继小区中的每一个。

当第k个中继小区120-k被指定为重传从大规模MIMO中心节点140接收的导频信号时，辅助触发信号指示第k个中继小区120-k 进入导频传输模式，其中第k个中继小区120-k暂停正常的传输活动，但是在下一个导频持续时间内在上行链路上重传在下行链路上从大规模MIMO中心节点140接收的导频信号。在该导频持续时间期间，由其他(K-1个)中继小区所接收的辅助触发信号指示(K-1 个)其他中继小区进入静音模式，其中每个中继小区暂停正常传输活动，并且不重传来自大规模MIMO中心节点140的导频信号。

在至少一个示例实施例中，模拟第k个中继小区120-k可以瞬时重传导频信号。在数字辅助中继小区中，可以通过在中继小区处处理延迟来平移重传(例如，按大约一个OFDM符号或子帧)。

返回到图3，当K个中继小区120-1至120-K处于训练模式并且正常回程传输被暂停时，在步骤S304，大规模MIMO中心节点140 基于在M个导频序列的集合来生成M×1导频信号，M个导频序列的集合在OFDM域中被创建并且在每个奈奎斯特频率间隔上彼此相互正交。如果需要，M个导频序列的集合可以跨越多于一个的OFDM 符号，但是这不是必需的。

更详细地说，在步骤S304中，正交导频生成电路326生成M个下行导频序列集合，并且将生成的M个导频序列的集合输出到导频插入电路308。正交导频生成电路326也将该M个下行链路导频序列的集合输出到测量提取电路316用于计算信道知识，这将在后面讨论。M个下行链路导频序列的集合可以存储在缓冲区(未示出) 中。根据至少一些示例实施例，导频插入电路308的导频插入和在测量提取电路316处执行的提取可以由触发信号产生电路328生成触发信号来控制和/或同步。

导频插入电路308将生成的M个导频序列的集合插入对应的M 个频域脉冲中，其中M个频域脉冲(或替代地，沃尔什码)中的每一个对应于大规模MIMO中心节点140处的大规模MIMO天线阵列的M个天线之中的天线。M个频域脉冲被输出到IFFT电路310。

IFFT电路310通过对来自导频插入电路308的M个频域脉冲中的每一个的M快速傅里叶逆变换(FFT)来生成M分量基带信号。射频(RF)上变频电路312将M分量基带信号转换为模拟形式，并且将模拟信号上变频到下行链路回程载波频率(例如，约5.6GHz)。 RF上变频电路312将上变频的模拟信号输出到M个天线端口，用于在下行链路上将M×1导频信号传输到第k个中继小区120-k。

返回到图3，在步骤S306，大规模MIMO中心节点140经由大规模MIMO天线阵列142在下行链路上将M×1导频信号传输到的第 k个中继小区120-k。

一经接收，第k个中继小区120-k将所接收的M×1导频信号从下行链路载波频率转换为上行链路载波频率，并且在上行链路上将 M×1导频信号重传回大规模MIMO中心节点140。尽管本文的讨论主要涉及到完全地模拟，但是中继小区处的转换可以通过对所接收的M×1导频信号的一些滤波或处理而被数字地辅助，以消除来自干扰的大规模MIMO中心节点的导频污染。关于图4和图5稍后将提供第k个中继小区的示例功能的更详细的讨论。

在步骤S308，大规模MIMO中心节点140在上行链路上从第k 个中继小区120-k接收所重传的M×1导频信号。

在更详细的示例中，如果在步骤S306中由大规模MIMO中心节点140传输的M×1下行链路导频信号表示为x_p(f)，并且第k个中继小区120-k重传其所接收的导频信号，则由大规模MIMO天线阵列142 在上行链路上从第k个中继小区120-k接收的M×1导频信号y_pk(f)(忽视噪声和干扰)由下面的等式(1)给出：

在等式(1)中，作为频率的函数，g_uk(f)是第k个中继小区120-k 和大规模MIMO天线阵列142之间的M×1上行链路信道向量，g_dk(f) 是大规模MIMO天线阵列142和第k个中继小区120-k之间的M×1下行链路信道向量，并且x_p(f)是由大规模MIMO天线阵列142传输的正交导频信号的M×1向量。在等式(1)中，上标“T”表示转置，因此

表示大规模MIMO天线阵列142和第k个中继小区120-k 之间的M×1下行链路信道向量的转置。

在该示例中，假设下行链路导频信号x_p(f)是经由OFDM生成的，其中循环前缀超过下行链路延迟扩展和上行链路延迟扩展的和。

通过用OFDM音调索引n代替等式(1)中的频率变量f，在大规模MIMO中心节点140处接收的M×1导频信号y_pk(f)由下面所示的等式(2)给出。

传播信道的频率响应通常不随频率瞬时改变。事实上，频率奈奎斯特间隔等于或基本上等于总延迟扩展的倒数，其设计小于循环前缀的持续时间。在OFDM音调中，对于给定频率的奈奎斯特间隔 N_Nyquist等于OFDM可用间隔T_u除以信道延迟扩展T_d，如下面等式(3) 所示。

对于常规OFDM参数(例如，等于大约

毫秒(ms)的OFDM 符号间隔，约

的可用间隔(T_u)和约

的保护间隔)，并且假设延迟扩展T_d为等于保护间隔的最差情况场景，奈奎斯特间隔 N_Nyquist等于14个音调。因此，在这种情况下，信道响应在14个音调间隔上基本上是恒定的。通过将等式(2)中的OFDM音调索引限制为其中频率响应基本上恒定的这14个奈奎斯特间隔中的一个，所接收的M×1导频信号y_pkn可以表示为等式(4)中所示。

其中n＝n₀，n₀+1，...，(n₀+N_Nyquist-1) (4)

根据至少一些示例实施例，更有效的导频序列可以是在频域中相互正交的那些导频序列。在频域中相互正交的导频序列可以由 M×τ酉矩阵

表示，使得

其中M≤τ≤N_Nyquist。“H”表示“共轭转置”，并且因此

表示酉矩阵

的共轭转置。I_M是单位矩阵。

值得注意的是，如果需要长于奈奎斯特间隔的导频信号来容纳更多数量的业务天线，或者为了提高所接收的导频信号的信噪比(SNR)，则可以在训练阶段采用两个或更多个连续的OFDM信号。

假设导频序列在频域中是相互正交的，则等式(4)可以重写为如下式(5)所示的矩阵形式。

并且等式(5)可以重写为下面等式(6)所示。

其中

如等式(5)和(6)所示，Y_pk是M×τ矩阵，它是

和

的函数。由于M×τ矩阵的M个行向量已经在下行链路上组合，所以M×τ矩阵的M个行向量不是正交的。如本文所讨论的，Y_pk可以被称为所接收的重传导频信号或由大规模MIMO天线阵列142接收的M个返回的导频信号。

返回到图3，在步骤S310，大规模MIMO中心节点140生成用于大规模MIMO天线阵列142和第k个中继小区120-k之间的传播信道的信道知识(在图2中称为CSI 322)。在一个示例中，大规模 MIMO中心节点140基于从第k个中继小区120-k接收的重传导频信号Y_pk和由导频生成电路326生成的M个导频序列的原始集合，计算大规模MIMO阵列142和第k个中继小区120-k之间的上行链路信道和下行链路信道的信道状态信息(CSI)。在大规模MIMO阵列 142和第k个中继小区120-k之间的上行链路信道和下行链路信道的信道知识可以也称为大规模MIMO阵列142与第k个中继小区120-k 之间的上行链路传播信道和下行链路传播信道的估计。

在一个示例中，大规模MIMO中心节点140将所接收的重传导频信号与M个导频序列的集合中的至少一个导频序列相关，并且基于该相关来估计上行链路传播信道和下行链路传播信道中的一个或多个。

在更具体的示例中，大规模MIMO中心节点140将所接收的重传导频信号与M个导频序列的集合中的每个导频序列相关，并且基于相关来估计上行链路传播信道和下行链路传播信道中的一个或多个。在将所接收的重传导频信号与M个导频序列的集合中的每个导频序列相关时，大规模MIMO中心节点140可以生成相关值的M×M 上/下矩阵，其中每个相关值指示M个所接收的上行链路导频信号之一和M个导频序列的集合中的导频序列之间的关联，并且基于M×M 上/下矩阵来估计上行链路传播信道和下行链路传播信道中的一个或多个。大规模MIMO中心节点140可以通过从M×M上/下矩阵中的相关值中标识主要奇异值来估计传播信道中的一个或多个，并且然后基于所标识的主要奇异值来估计上行链路信道和下行链路信道中的至少一个。与主要奇异值相关联的奇异向量指示中继小区和中心节点之间的上行链路信道和/或下行链路信道的传播向量的分量的相对值。

关于图2所示的大规模MIMO中心节点140的示例实施例的更详细的情况，在步骤S308，大规模MIMO天线阵列142从第k个中继小区120-k接收重传的导频信号，并且将所接收的导频信号输入到下变频电路314。下变频电路314对所接收的信号进行下变频和数字化，并且将数字信号输出到FFT电路315。FFT电路315对来自下变频电路314的数字信号执行FFT，并且将所接收的重传导频信号 Y_pk输出到测量提取电路316。

关于步骤S310更详细地，测量提取电路316基于所接收的重传导频信号Y_pk和来自导频生成电路326的M个导频序列的原始集合，计算大规模MIMO阵列142和第k个中继小区120-k之间的上行链路传播信道和下行链路传播信道的信道状态信息。

例如，测量提取电路316通过将所接收的信号与M个导频序列的集合中的M个导频序列中的每一个相关联来处理所接收的重传导频信号Y_pk，该M个导频序列的集合等同于将方程(6)中给出的所接收的重传导频信号Y_pk乘以酉矩阵的复共轭

如下式(7)所示。

因此，经处理的导频信号Zpk是理论上秩一(rank-one)的M×M矩阵

在存在噪声的情况下，M×M矩阵(也称为M×M上/下矩阵) 实际上将是满秩，但具有一个主要奇异值。因此，大规模MIMO中心节点140执行经处理的信号Z_pk的奇异值分解(SVD)，并且与最大奇异值相关联的左奇异向量和右奇异向量分别与大规模MIMO天线阵列142和第k个中继小区120-k之间的上行链路传播信道和下行链路传播信道成比例。该过程表示秩一模型对处理信号Z_pk的最佳最小二乘法拟合。根据至少该示例实施例，与主要奇异值相关联的奇异向量可以被表征为指示在大规模MIMO天线阵列142和第k中继小区120-k之间的上行链路信道和/或下行链路信道的上行链路传播向量和/或下行链路传播向量的分量的相对值。

根据等式(7)，上行传播向量的M个分量的相对值被唯一地确定，下行链路传播向量的M个分量的相对值也被唯一地确定。更详细地，通过SVD，大规模MIMO中心节点140获得由下面所示的等式(8)给出的处理信号Z_pk的近似。

在等式(8)中，

和

分别为g_uk和

的估计，α和β是单位向量，v是M×M矩阵的正实数最大奇异值。平均来说，下行链路频率响应应具有与上行链路频率响应大致相同的功率。因此，奇异值的功率可以在上行链路和下行链路之间被均等地或基本均等地划分，以允许

和

的估计如以下等式(9)和等式(10)所示。

也可能存在无法解决的整体相位不确定性。考虑到这一点，可以将上行链路信道估计中的每一个的相位提前相同的量，并且将下行链路信道估计中的每一个的相位推迟(retard)相同的量。然而，由于这样做不会影响大规模MIMO回程操作，因为由第三代合作伙伴计划长期演进(3GPP LTE)信号承载的内部导频将自动补偿任意相位偏移，所以对于中继小区的操作是没有任何影响的。传播的实际实例也可能与等式(9)和(10)中的相等的功率分割有所不同，其影响将是传送到中继小区和从中继小区传送的基带信号将以修改的、以及颇为未知的频率响应而被接收。再次，由LTE信号承载的内部导频应该对其进行补偿。作为替代，可以应用功率控制来调整上行链路传输以补偿上述现象。

用于大规模MIMO阵列142和第k个中继小区120-k之间的传播信道的所获得的CSI322被输出到预编码电路306和解码电路 320，以在正常传输模式期间使用，在下文中更详细地讨论。大规模 MIMO中心节点140可以包括存储器330，存储器330用于存储由测量提取电路316获得的信道知识(CSI 322)。

图2所示的存储器330还可以存储操作系统和用于提供包括本文讨论的那些大规模MIMO中心节点140的功能的任意其他例程/ 模块/应用。这些软件组件也可以使用驱动机构(未示出)从单独的计算机可读存储介质加载到存储器330中。该单独的计算机可读存储介质可以包括盘、磁带、DVD/CD-ROM驱动器、存储卡或其他类似的计算机可读存储介质(未示出)。在一些实施例中，可以经由各种接口(未示出)之一而不是经由计算机可读存储介质来将软件组件加载到存储器330中。

在一个或多个训练阶段期间，大规模MIMO中心节点140对K 个中继小区120-1至120-K中的每一个执行上文讨论的处理。这样做，大规模MIMO中心节点140总共传输K次M×1导频信号，并且在K个连续导频持续时间中的每一个期间，K个中继小区中的正好一个在上行链路上实时地传输其所接收的导频信号(并且具有频率转换)，而其他K-1个中继小区静音。

在至少一些示例实施例中，一旦大规模MIMO中心节点140获得了在大规模MIMO天线阵列142和K个中继小区120-1至120-K 中的每一个之间的上行链路传播信道和下行链路传播信道的信道知识，训练阶段就完成。一旦训练阶段完成，大规模MIMO中心节点 140可以向K个中继小区120-1至120-K输出随后的辅助触发信号，指示K个中继小区120-1至120-K恢复在上行链路和下行链路上的正常的回程传输操作。下面将更详细地讨论大规模MIMO中心节点 140的正常回程传输。

正常传输模式

仍然参考图2，在正常回程传输模式中，在下行链路上，大规模 MIMO中心节点140经由CPRI从集中式RAN服务器160接收K个复合基带信号。CPRI终止(termincation)电路302将K个下行链路复基带信号转换为数字基带信号，并且将K个数字基带信号输出到 FFT电路304。FFT电路304对每个数字基带信号执行FFT，并且将经变换的信号输出到预编码电路306。

预编码电路306基于(并却利用)上文关于图3讨论的训练阶段期间获得的信道知识(CSI 322)，对来自FFT电路304的经变换的信号执行大规模MIMO预编码。

与训练阶段不同，在正常传输模式中，导频生成电路326和导频插入电路308被跳过并且不被使用。

预编码电路306利用下行链路传播信道的信道知识(也称下行链路信道估计或下行链路信道的估计)对来自集中式RAN服务器 160的要传输到中继小区120-1至120-K的下行链路信号执行预编码操作。众所周知，预编码操作确保每个中继小区基本上仅接收旨在针对该中继小区的信号。一个示例预编码操作是所谓的波束成形。在下面的讨论中，下标“d”表示下行链路传输。

生成用于由大规模MIMO中心节点140向中继小区120-1至 120-K的传输的预编码下行链路信号x_d(f)的示例波束成形操作由下面所示的等式(11)给出。

在等式(11)中，

是估计的M×K下行链路频率响应，上标“*”表示“复共轭”，a_d(f)是在大规模MIMO阵列142和K个中继小区120-1至120-K之间传输的下行回程信号的K×1向量，并且 D_ηd是功率控制系数的K×K对角矩阵。

另一个预编码操作的示例被称为迫零。生成预编码下行链路信号x_d(f)的迫零操作的示例由下面所示的等式(12)给出。

下行链路功率控制(例如，在等式(11)和(12)中的D_ηd)确保中继小区中的每一个具有相同或基本上相同的信号与干扰和噪声比(SINR)。可以基于根据已知算法从信道估计获得的下行链路波束形成增益来选择功率控制系数。

仍然参考图2，预编码电路306将预编码信号输出到IFFT电路 310，该IFFT电路310通过对来自预编码电路306的预编码信号执行M逆FFT来生成时域中的M-分量基带信号。RF上变频电路312 然后将M-分量基带信号转换为模拟形式，并且将模拟信号上变频到例如约5.6GHz的下行链路载波频率。RF上变频电路312将经上变频的模拟信号输出到大规模MIMO天线阵列142，用于在下行链路上传输给K个中继小区120-1至120-K。

在上行链路上，大规模MIMO中心节点140在大规模MIMO天线阵列142处从K个中继小区120-1至120-K接收回程传输。构成中继小区120-1至120-K和大规模MIMO阵列142之间的回程传输的上行链路信号是复模拟基带信号。根据至少一些示例实施例，假设大规模MIMO链路的频谱带宽大于或等于要传输的模拟信号的带宽。然而，示例实施例不限于该假设。

在一个示例中，在上行链路上，第k个中继小区120-k向大规模 MIMO中心节点140传输信号η_ka_uk(t)。在所传输的信号中，a_uk(t)是在从附接到第k个中继小区120-k的UE(例如，UE 100-p和100-P) 的无线电接入链路上接收的复基带信号，并且η_k是功率控制系数。下标“u”表示在中继小区和大规模MIMO中心节点之间的上行链路上的传输。来自第k个中继小区120-k的所传输的上行链路信号η_ka_uk(t)通过上行链路传播信道传递到大规模MIMO中心节点140处的大规模MIMO阵列142，其中大规模MIMO阵列142的第m个天线接收由下面所示的等式(13)给出的叠加的信号(忽略噪声和可能的干扰)：

在等式(13)中，g_umk(t)是第k个中继小区120-k和大规模MIMO 阵列142的第m个天线之间的上行链路传播信道的基带复值脉冲响应。在向量/矩阵符号中，由大规模MIMO阵列142所接收的信号由如下所示的等式(14)给出：

y_u(t)＝G_u(t)*D_ηua_u(t) (14)

在等式(14)中，G_u(t)是上行链路信道的M×K脉冲响应，a_u(t)是在上行链路上传输的回程信号的K×1向量，并且D_ηu是功率控制系数的K×K对角矩阵。在等式(14)中，“*”表示卷积。由于时域中的卷积等价于频域中的乘积，所以等式(14)可以被重写为如下所示的等式(15)。

y_u(f)＝G_u(f)D_ηua_u(f) (15)

如下文所讨论的，等式(15)可以用于获得上行链路传输的回程信号a_u(f)的估计。

在上行链路上，功率控制寻求使由大规模MIMO阵列142处理的上行链路信号的信号与干扰和噪声比(SINR)相等。这确保每个中继小区仅使用必要的功率，靠近大规模MIMO阵列142的中继小区传输的信号不会淹没来自位于距离大规模MIMO阵列142更远的中继小区的信号。由于中继小区不知道上行链路信道，所以大规模 MIMO中心节点140计算功率控制系数，并且将所计算的功率控制系数传送给中继小区。在一个示例中，大规模MIMO中心节点140 经由窄带辅助无线控制信道向每个中继器小小区发送功率控制系数。在另一示例中，大规模MIMO中心节点140在导频传输间隔之后的间隔中向中继小区传输功率控制系数。

返回到图2，大规模MIMO天线阵列142向下变频电路314输出在例如约5.5GHz的上行链路载波频率处经由对应的天线端口在 M个天线中的每一个处接收的信号。下变频电路314对所接收的信号进行下变频和数字化，并且将M个数字信号输出到FFT电路315。

FFT电路315对来自下变频电路314的M数字信号的每个执行 FFT，并将M个经变换的信号输出到解码电路320。与训练模式不同，测量提取电路316被跳过，不用于正常的传输模式。因此，FFT电路315将经变换的信号输出到解码电路320，而不是像在训练阶段的情况那样输出到测量提取电路316。

仍然参考图2，解码电路320使用在上文讨论的训练阶段期间获得的信道知识(CSI322)来对M个经变换的信号进行解码。

更详细地说，对于来自第k个中继小区120-k的上行链路传输，解码电路320利用在训练阶段期间获得的在第k个中继小区120-k 和大规模MIMO天线阵列142之间的上行链路传播信道的信道知识来处理接收的信号y_u(f)并且恢复来自第k个中继小区120-k的一个或多个单独传输信号，其包括从附接到第k个中继小区120-k的UE接收的信号。在一个示例中，大规模MIMO中心节点140利用匹配滤波，其在频域中采用以下表达式(16)中所示的形式：

在表达式(16)中，

是传输信号的估计，

表示

的共轭转置，其是M×K上行链路频率响应的估计。如上文所提到的，上标“H”表示“共轭转置”。

在另一示例中，大规模MIMO中心节点140可以利用迫零来恢复所传输的上行链路信号的估计，如在以下表达式(17)中所示。

返回到图2，在恢复来自K个中继小区的单个传输信号之后，解码电路320将经解码的信号输出到IFFT电路323，IFFT电路323对经解码的信号中的每一个执行逆FFT以生成K个复基带信号，其中每个复基带信号对应于来自中继小区120-1至120-K中的中继小区。 IFFT电路323将K个复基带信号输出到CPRI生成电路324，CPRI 生成电路324将复基带信号转换为CPRI格式，以通过有线回程链路进一步传输到回程网络。CPRI生成电路324然后将CPRI信号传输到集中式RAN服务器160用于常规LTE处理(即UE的RAN协议的终止)。然后，集中式RAN服务器160将UE的经处理的信号传输到核心网络180，用于进一步的传输和目的地递送。

图4是图示第k个中继小区120-k的示例实施例的框图。尽管本文仅讨论了单个中继小区，但是K个中继小区120-1至120-K中的每一个均可以以相同或基本相同的方式被配置和操作。

参考图4，第k个中继小区120-k包括开关控制器522SX，开关控制器522SX根据从大规模MIMO中心节点140接收的辅助触发信号来控制下行链路三路开关526DL和上行链路三路开关526UL。在训练模式中，三路开关526UL和526DL将所接收的信号馈送通过移频器(shifter)522CAL，移频器522CAL包括混频器，混频器用于将所接收的模拟M×1导频信号从下行链路载波频率转换为上行链路载波频率以在给定的导频持续时间内重传到大规模MIMO中心节点140。在数字辅助中继小区中，移频器522CAL还可以对所接收的信号执行一些滤波。

更详细地说，开关控制器522SX基于来自大规模MIMO中心节点140的辅助触发信号，将三路开关526DL和526UL中的每一个设置为三个操作位置之一。

当三路开关526DL和526UL处于第一位置P1时，中继小区不在回程链路的上行链路或接入链路的下行链路上进行传输；也就是说，中继小区是静音或静默的。

当开关控制器522SX将三路交换机526UL和526DL设置在第二位置P2时，在下行链路上从大规模MIMO中心节点140接收的M×1 导频信号通过移频器522CAL馈送。移频器522CAL将下行链路 M×1导频信号从下行链路载波频率转换为上行链路载波频率，并且将经转换的M×1导频信号输出到三路开关526UL，以在上行链路上重传到大规模MIMO中心节点140。

当三路开关526DL和526UL处于第三位置P3时，中继小区120k 在上行链路和下行链路上执行信号的正常中继。对于在下行链路上的信号的正常中继，下行链路回程信号以大约5.6GHz的载波频率由下行链路收发天线530ANTDL从大规模MIMO中心节点140接收，并且输入到放大器524DL。放大器524DL对所接收的回程信号进行放大，并且将经放大的下行链路回程信号输出到下行链路移频器 522DL。下行链路移频器522DL将经放大的下行链路回程信号频率转换为大约2.65GHz的下行链路接入载波频率，并且中继小区120-k 将经转换的下行链路信号传输到由中继小区120-k服务的UE。

在上行链路上，中继小区120-k以大约2.55GHz的载波频率从由中继小区120-k所服务的UE接收组合的上行链路接入信号。所接收的上行链路接入信号被输入到放大器524UL，放大器524UL对来自 UE的组合接入信号进行放大，并且将经放大的组合信号输出到上行链路移频器522UL。上行链路移频器522UL将经放大的组合信号频率转换为例如约2.1GHz或5.5GHz的上行链路回程载波频率，以通过上行链路收发机天线530ANTUL在中继小区120-k和大规模 MIMO中心节点140之间的上行链路回程上传输到大规模MIMO中心节点140。

频率转换信号被输出到上行链路三路开关526UL，然后由中继小区120-k经由上行收发天线530ANTUL传输到大规模MIMO中心节点140。中继小区120-k可以同时地和/或并发地向由中继小区 120-k所服务的UE发送上行链路信号并且从由中继小区120-k所服务的UE接收下行链路信号。

图5是图示了根据示例实施例的在训练阶段期间在导频传输模式中图4所示的中继小区的操作方法的流程图。

参考图4和图5，在步骤S520，响应于从大规模MIMO中心节点140接收辅助触发信号，针对导频持续时间中继小区120-k进入导频传输模式。如上文所提到的，在导频传输模式中，开关控制器 522SX将三路开关526UL和526DL设置在第二位置，使得上行链路三路开关526UL和下行链路三路开关526DL中的每一个耦合到移频器522CAL。

在步骤S540，中继小区102-k在下行链路上在下行链路收发信机天线530ANTDL处从大规模MIMO中心节点140接收下行链路 M×1导频信号。所接收的M×1导频信号由下行链路三路开关526DL 馈送到移频器522CAL。移频器522CAL将所接收的M×1导频信号从下行链路载波频率转换为上行链路载波频率，并且将经转换的 M×1导频信号输出到三路开关526UL，用于通过上行链路收发信机天线530ANTUL在上行链路上在上行链路载波频率处传输回大规模 MIMO中心节点140。

在步骤S560，中继小区120-k经由上行收发天线530ANTUL在上行链路上将所接收的M×1导频信号重传到大规模MIMO中心节点 140。

在将所接收的M×1导频信号在上行链路上重传回大规模MIMO 中心节点140并且对应的导频持续时间期满之后，中继小区120-k 退出导频传输模式。在使用多个训练阶段的示例中，在退出导频传输模式之后，中继小区120-k可以进入正常传输模式并且恢复正常操作。替代地，在使用单个训练阶段的示例中，在退出导频传输模式之后，中继小区120-k可以变为并且保持静音，直到从大规模MIMO 中心节点140接收到后续辅助触发信号，将中继小区120-k设置回正常传输模式。一旦设置为正常传输模式，中继小区120-k通过相应地中继上行链路信号和下行链路信号来恢复正常操作。

示例实施例可以扩大相对低功耗中继小区的适用性。示例实施例还可以提供相对大量的中继小区的更灵活和相对低努力的部署，因为可以用相同的无线回程链路来服务多个中继小区。中继小区在回程上行链路上应用低发射功率，利用MIMO天线增益，将大部分接入和回程信号处理外包给MIMO中心节点和基带池。所得到的相对低功率架构有助于可再生能源与中继小区的实际部署，从而降低了操作费用和总部署成本。根据一个或多个示例实施例的架构还允许在几乎任意位置的中继小区的部署，而与电力可用性无关，例如在坏网格(bad-grid)和离网(off-grid)场景中。此外，大规模MIMO 回程链路不需要到中心节点的视线条件。

为了说明和描述的目的，提供了对示例实施例的前述描述。这并不旨在是穷举的或限制公开。特定示例实施例的单个元件或特征通常不限于该特定实施例，而是在可应用的情况下是可互换的，并且可以在所选择的实施例中使用，即使没有具体示出或描述。其在许多方面也可能有所改变。这些变体不被视为脱离本公开，并且所有这些修改旨在被包括在本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种用于大规模多输入多输出回程系统中的信道估计的方法，所述方法包括：

由所述多输入多输出回程系统的中心节点(140)，在下行链路上向小小区中继器终端(120-1、…、120-k、…、120-K)传输触发信号；

在所述小小区中继器终端响应于接收到所述触发信号进入训练模式后：

由所述多输入多输出回程系统的所述中心节点(140)在下行链路上向所述小小区中继器终端(120-1、…、120-k、…、120-K)传输承载在频域中相互正交的导频序列的集合的下行链路导频信号，所述导频序列的集合中的每个导频序列对应于在所述中心节点处的天线阵列(142)中的天线(S306)；

在所述中心节点处在上行链路上接收承载由所述小小区中继器终端传输的所述导频序列的集合的上行链路导频信号，所接收的上行链路导频信号是所述下行链路导频信号的频率转换的重传(S308)；以及

基于所述导频序列的集合和所接收的上行链路导频信号来估计所述中心节点和所述小小区中继器终端之间的上行链路信道和下行链路信道中的至少一个(S310)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中估计步骤包括：

将所接收的上行链路导频信号与所述导频序列的集合中的至少一个导频序列进行相关；以及

基于相关步骤来估计所述上行链路信道和所述下行链路信道中的至少一个。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述天线阵列包括M个天线，其中M是大于或等于2的实数，并且所述相关步骤包括，

生成相关值的M×M上/下矩阵，每个相关值指示M个所接收的上行链路导频信号中的一个所接收的上行链路导频信号与所述导频序列的集合中的导频序列之间的相关性，并且其中

所述估计步骤基于所述M×M上/下矩阵来估计所述上行链路信道和所述下行链路信道中的至少一个。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述估计步骤还包括：

从所述M×M上/下矩阵中的所述相关值中标识主要奇异值；以及

基于所标识的主要奇异值来估计所述上行链路信道和所述下行链路信道中的至少一个；其中

与所述主要奇异值相关联的奇异向量指示以下至少一项的分量的相对值：(i)用于所述小小区中继器终端和所述中心节点之间的所述上行链路信道的上行链路传播向量，以及(ii)用于所述中心节点和所述小小区中继器终端之间的所述下行链路信道的下行链路传播向量。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括：

传输第一触发信号以将所述小小区中继器终端设置为所述训练模式，在所述训练模式中所述小小区中继器终端在所述上行链路上向所述中心节点仅传输上行链路导频信号(S302)。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括：

向所述小小区中继器终端传输第二触发信号，以将所述小小区中继器终端设置为正常模式并且激活所述小小区中继器终端的接入活动。

7.一种大规模多输入多输出中心节点(140)，包括：

大规模多输入多输出天线阵列(142)，被配置为，

在下行链路上向小小区中继器终端(120-1、…、120-k、…、120-K)传输触发信号；

在所述小小区中继器终端响应于接收到所述触发信号进入训练模式后：

向所述小小区中继器终端(120-1、…、120-k、…、120-K)传输承载在频域中相互正交的导频序列的集合的下行链路导频信号，所述导频序列的集合中的每个导频序列对应于所述大规模多输入多输出天线阵列中的天线，以及

接收承载由所述小小区中继器终端传输的所述导频序列的集合的上行链路导频信号，所接收的上行链路导频信号是所述下行链路导频信号的频率转换的重传；以及

测量提取电路(316)，被配置为基于所述导频序列的集合和所接收的上行链路导频信号来估计所述大规模多输入多输出天线阵列和所述小小区中继器终端之间的上行链路信道和下行链路信道中的至少一个。

8.根据权利要求7所述的大规模多输入多输出中心节点，其中所述测量提取电路还被配置为，

将所接收的上行链路导频信号与所述导频序列的集合中的至少一个导频序列进行相关，以及

基于相关来估计所述上行链路信道和所述下行链路信道中的所述至少一个。

9.根据权利要求8所述的大规模多输入多输出中心节点，其中所述大规模多输入多输出天线阵列包括M个天线，其中M是大于或等于2的实数，并且所述测量提取电路还被配置为，

生成相关值的M×M上/下矩阵，每个相关值指示所接收的上行链路导频信号中的一个所接收的上行链路导频信号与所述导频序列的集合中的导频序列之间的相关性，以及

从所述M×M上/下矩阵的所述相关值中标识主要奇异值，以及

基于所标识的主要奇异值来估计所述上行链路信道和所述下行链路信道中的至少一个；其中

与所述主要奇异值相关联的奇异向量指示以下至少一项的分量的相对值：(i)用于所述小小区中继器终端和所述大规模多输入多输出天线阵列之间的所述上行链路信道的上行链路传播向量，以及(ii)用于所述大规模多输入多输出天线阵列和所述小小区中继器终端之间的所述下行链路信道的下行链路传播向量。

10.一种用于通过大规模多输入多输出回程系统传输数据的小小区中继器终端(120-1、…、120-k、…、120-K)，所述终端包括：

收发机天线(530ANTUL、530ANTDL)，被配置为，

在下行链路信道上从所述大规模多输入多输出回程系统的中心节点(140)接收触发信号，

在接收到进入训练模式的所述触发信号后：

从所述中心节点接收承载在频域中相互正交的导频序列的集合的下行链路导频信号，所述导频序列的集合中的每个导频序列对应于在大规模多输入多输出中心节点处的大规模多输入多输出天线阵列(142)中的天线，以及

在上行链路上向所述中心节点传输承载所述导频序列的集合的上行链路导频信号；以及

移频器电路(522CAL)，被配置为，

响应于所接收的进入所述训练模式的所述触发信号，使得所述小小区中继器终端进入所述训练模式，以及

在所述训练模式中，对所接收的下行链路导频信号进行频率转换，以生成承载所述导频序列的集合的所述上行链路导频信号。

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