CN107888261A - 一种信道矩阵确定方法及相关设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种信道矩阵确定方法及相关设备，用以解决数模混合赋形以及全数字赋形，难以获得完整的MIMO信道矩阵的问题。方法包括：接收机每次采用不同的接收赋形权值向量通过天线通道接收发射机发送的信号，所述信号为所述接收机和所述发射机已知的参考信号经过信道传输后得到，其中，所述接收赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成；所述接收机在多次接收所述信号之后，根据每次采用的所述接收赋形权值向量、每个所述接收赋形权值向量对应的所述信号、以及每个所述信号所对应的参考信号，确定信道矩阵。

Description

一种信道矩阵确定方法及相关设备
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种信道矩阵确定方法及相关设备。
背景技术
鉴于多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)技术对于提高峰值速率与系统频谱利用率的重要作用，长期演进(Long Term Evolution，LTE)/先进的长期演进(LTE-Advanced，LTE-A)等无线接入技术标准都是以MIMO+正交频分复用(OrthogonalFrequency Division Multiplexing，OFDM)技术为基础构建起来的。
MIMO技术的性能增益来自于多天线系统所能获得的空间自由度，因此MIMO技术在标准化发展过程中的一个最重要的演进方向便是维度的扩展。在LTE Rel-8中，最多可以支持4层的MIMO传输。Rel-9重点对多用户MIMO(Multi-User MIMO，MU-MIMO)技术进行了增强，传输模式(Transmission Mode，TM)-8的MU-MIMO传输中最多可以支持4个下行数据层。Rel-10则通过8端口信道状态信息参考信号(Channel State Information-ReferenceSignals，CSI-RS)、移动台特定的参考信号(UE-specific Reference Signal，URS)与多颗粒度码本的引入进一步提高了信道状态信息的空间分辨率，并进一步将单用户MIMO(Single-User MIMO，SU-MIMO)的传输能力扩展至最多8个数据层。
采用传统无源天线系统(Passive Antenna System，PAS)结构的基站天线系统中，多个天线端口水平排列，每个端口对应独立的射频-中频-基带通道，而每个端口对应的垂直维的多个阵子之间由射频电缆连接。因此现有的MIMO技术只能在水平维通过对不同端口间的相对幅度和/或相位的调整实现对各个终端(User Equipment，UE)信号在水平维空间特性的优化，在垂直维则只能采用统一的扇区级赋形。移动通信系统中引入有源天线系统(Active Antenna System，AAS)技术之后，基站天线系统能够在垂直维获得更大的自由度，能够在三维空间实现对终端级的信号优化。
在上述研究、标准化与天线技术发展基础之上，产业界正在进一步地将MIMO技术向着三维化和大规模化的方向推进。目前，3GPP正在开展全维度MIMO(Full DimensionMIMO，FD-MIMO)技术研究与标准化工作。而学术界则更为前瞻地开展了针对基于更大规模天线阵列的MIMO技术的研究与测试工作。学术研究与初步的信道实测结果表明，大规模(Massive)MIMO技术将能够极大地提升系统频带利用效率，支持更大数量的接入用户。因此各大研究组织均将Massive MIMO技术视为下一代移动通信系统中最有潜力的物理层技术之一。
Massive MIMO技术需要使用大规模天线阵列。尽管采用全数字阵列可以实现最大化的空间分辨率以及最优MU-MIMO性能，但是这种结构需要大量的AD/DA转换器件以及大量完整的射频-基带处理通道，无论是设备成本还是基带处理复杂度都将是巨大的负担。这一问题在高频段、大带宽时显得尤为突出。
为了降低Massive MIMO技术的实现成本与设备复杂度，近年来有人提出采用数模混合波束赋形技术。所谓数模混合波束赋形，是指在传统的数字域波束赋形基础上，在靠近天线系统的前端，在射频信号上增加一级模拟波束赋形。模拟波束赋形能够通过较为简单的方式，使发送信号与信道实现较为粗略的匹配。模拟波束赋形后形成的等效信道的维度小于实际的天线数量，因此模拟波束赋形后所需的AD/DA转换器件、数字通道数以及相应的基带处理复杂度都大为降低。模拟波束赋形部分残余的干扰可以在数字域再进行一次处理，从而保证MU-MIMO传输的质量。
相对于全数字波束赋形而言，数模混合波束赋形是性能与复杂度的一种折中方案，在高频段大带宽或天线数量很大的系统中具有较高的实用前景。
MIMO技术中，尤其是对MU-MIMO技术而言，网络侧能够获得的信道状态信息精度将直接决定预编码/波束赋形的精度与调度算法的性能，从而影响到整体系统性能。因此，信道状态信息的获取一直是MIMO技术标准化中最核心的问题之一。
根据目前的LTE信号结构，参考信号都是安插在基带的，因此可以通过对基带信号中参考信号的信道估计获取数字波束赋形所需的信道状态。但是，由于模拟波束赋形形成的等效数字通道数少于实际天线数，通过参考信号获得的信道矩阵的维度已经远远低于天线端所经历的完整信道矩阵的维度。因此，数字波束赋形所能获得的空间分辨率以及干扰抑制能力受到了一定的损失。模拟波束赋形部分的处理过程更靠近物理天线一侧，数字波束赋形的MIMO信道具有更高的自由度。然而，由于没有办法对基带插入的参考信号进行估计，因而无论对频分双工(Frequency Division Duplex，FDD)还是时分双工(TimeDivision Duplex，TDD)，模拟波束赋形部分都无法直接利用数字域获得的信道状态信息。
因此，一般而言数模混合波束赋形系统中，对模拟波束的选择一般只能通过搜索(或称训练)的方式进行。在这一过程中，发送端发射一组波束，接收端也使用一组预定的波束进行试探性的接收，以判断出最佳的收发波束组合。当信道条件发生变化(如遮挡)时，系统将重新进入波束搜索阶段，需要对潜在的收发波束组合进行遍历搜索。
上行波束训练过程完成时，基站侧(eNB或TRP)需要确定终端侧的最优上行发射波束，并将该最优上行发射波束告知终端。这样终端在上行传输时，就可以使用这一最优上行发射波束进行传输。现有方案中，终端支持的发射波束数一般是固定的，因此可以预先对一组发射波束进行编号，上行发射波束训练完成后，基站侧会通过下行控制信息向终端通知推荐最优上行发射波束所对应的编号。
在进行MU-MIMO传输时，系统性能非常依赖于基站侧准确的调度和波束赋形，以有效抑制用户之间的干扰。在数模混合赋形及模拟赋形中，由于波束数量有限，赋形精度很难得到保障，可能只能用模拟赋形粗略地区分用户组，用户间的干扰抑制更多依赖于数字域的预处理。而经过了模拟赋形之后，数字域的等效信道维度已经大大缩减，能够进行MU-MIMO预处理的空间自由度大打折扣，其性能也很难得到改善。
即使对于全数字大规模天线阵列，出于参考信号开销的角度考虑，当天线规模较大时，一般也不会在每个数字通道发送独立的参考信号。这种情况下，即使全数字系统也可能无法获得完整的MIMO信道矩阵。
由此可见，对于数模混合赋形以及全数字赋形，难以获得完整的MIMO信道矩阵。
发明内容
本发明实施例提供一种信道矩阵确定方法及相关设备，用以解决数模混合赋形以及全数字赋形，难以获得完整的MIMO信道矩阵的问题。
本发明实施例提供的具体技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种信道矩阵确定方法，包括：
接收机每次采用不同的接收赋形权值向量通过天线通道接收发射机发送的信号，所述信号为所述接收机和所述发射机已知的参考信号经过信道传输后得到，其中，所述接收赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成；
所述接收机在多次接收所述信号之后，根据每次采用的所述接收赋形权值向量、每个所述接收赋形权值向量对应的所述信号、以及每个所述信号所对应的参考信号，确定信道矩阵。
可能的实施方式中，每次接收的所述信号分别为所述发射机采用不同的发送赋形权值向量通过天线通道发送参考信号后得到，其中，所述发送赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成。
可能的实施方式中，所述发射机每次发送所述参考信号所采用的天线通道均为数字通道。
可能的实施方式中，所述接收赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述接收机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
可能的实施方式中，所述发送赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述发射机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
可能的实施方式中，所述接收机确定信道矩阵，包括：
所述接收机若确定接收所述信号的次数等于所述接收机的天线通道的数量，采用最小均方误差MMSE或迫零检测ZF算法估计所述信道矩阵；否则，采用最大似然检测算法估计所述信道矩阵。
第二方面，本发明实施例提供了一种信道矩阵确定方法，包括：
发射机确定多个发送赋形权值向量，其中，所述发送赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成；
所述发射机每次采用不同的所述发送赋形权值向量对参考信号进行加权后，通过天线通道发射所述参考信号，由接收机在多次接收所述参考信号通过信道传输后得到的信号后，根据每次采用的发送赋形权值向量、每个所述发送赋形权值向量对应的所述信号、以及每个所述信号所对应的参考信号，确定信道矩阵。
可能的实施方式中，所述接收机每次采用不同的接收赋形权值权值向量通过天线通道接收得到所述信号，其中，所述接收赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成。
可能的实施方式中，所述接收机每次接收所述信号所采用的天线通道均为数字通道。
可能的实施方式中，所述发送赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述发射机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
可能的实施方式中，所述接收赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述接收机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
第三方面，本发明实施例提供了一种信道矩阵确定方法，包括：
接收机通过天线通道接收发射机发送的信号，所述信号为所述发射机采用发送赋形权值向量通过天线通道发送参考信号后得到，其中，所述发送赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成；
所述接收机在多次接收所述信号之后，根据每次采用的所述发送赋形权值向量、每个所述发送赋形权值向量对应的所述信号、以及每个所述信号所对应的参考信号，确定信道矩阵。
可能的实施方式中，所述发送赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述发射机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
可能的实施方式中，所述接收机确定信道矩阵，包括：
所述接收机若确定接收所述信号的次数等于所述接收机的天线通道的数量，采用最小均方误差MMSE或迫零检测ZF算法估计所述信道矩阵；否则，采用最大似然检测算法估计所述信道矩阵。
第四方面，本发明实施例提供了一种接收机，包括：
接收模块，用于每次采用不同的接收赋形权值向量通过天线通道接收发射机发送的信号，所述信号为所述接收机和所述发射机已知的参考信号经过信道传输后得到，其中，所述接收赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成；
处理模块，用于在所述接收模块多次接收所述信号之后，根据每次采用的所述接收赋形权值向量、每个所述接收赋形权值向量对应的所述信号、以及每个所述信号所对应的参考信号，确定信道矩阵。
可能的实施方式中，所述接收模块每次接收的所述信号分别为所述发射机采用不同的发送赋形权值向量通过天线通道发送参考信号后得到，其中，所述发送赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成。
可能的实施方式中，所述发射机每次发送所述参考信号所采用的天线通道均为数字通道。
可能的实施方式中，所述接收赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述接收机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
可能的实施方式中，所述发送赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述发射机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
可能的实施方式中，所述处理模块具体用于：
若确定接收所述信号的次数等于所述接收机的天线通道的数量，采用最小均方误差MMSE或迫零检测ZF算法估计所述信道矩阵；否则，采用最大似然检测算法估计所述信道矩阵。
第五方面，本发明实施例提供了一种发射机，包括：
处理模块，用于确定多个发送赋形权值向量，其中，所述发送赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成；
发射模块，用于每次采用不同的所述发送赋形权值向量对参考信号进行加权后，通过天线通道发射所述参考信号，由接收机在多次接收所述参考信号通过信道传输后得到的信号后，根据每次采用的发送赋形权值向量、每个所述发送赋形权值向量对应的所述信号、以及每个所述信号所对应的参考信号，确定信道矩阵。
可能的实施方式中，所述接收机每次采用不同的接收赋形权值权值向量通过天线通道接收得到所述信号，其中，所述接收赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成。
可能的实施方式中，所述接收机每次接收所述信号所采用的天线通道均为数字通道。
可能的实施方式中，所述发送赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述发射机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
可能的实施方式中，所述接收赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述接收机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
第六方面，本发明实施例提供了一种接收机，包括：
接收模块，用于通过天线通道接收发射机发送的信号，所述信号为所述发射机采用发送赋形权值向量通过天线通道发送参考信号后得到，其中，所述发送赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成；
处理模块，用于在多次接收所述信号之后，根据每次采用的所述发送赋形权值向量、每个所述发送赋形权值向量对应的所述信号、以及每个所述信号所对应的参考信号，确定信道矩阵。
可能的实施方式中，所述发送赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述发射机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
可能的实施方式中，所述处理模块具体用于：若确定接收所述信号的次数等于所述接收机的天线通道的数量，采用最小均方误差MMSE或迫零检测ZF算法估计所述信道矩阵；否则，采用最大似然检测算法估计所述信道矩阵。
第七方面，本发明实施提供了一种接收机，包括处理器、存储器和接收器，其中，接收器用于在存储器的控制下发送数据，存储器中保存有预设的程序，处理器读取存储器中的程序，按照该程序执行以下过程：
每次采用不同的接收赋形权值向量通过天线通道接收发射机发送的信号，所述信号为所述接收机和所述发射机已知的参考信号经过信道传输后得到，其中，所述接收赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成；
在多次接收所述信号之后，根据每次采用的所述接收赋形权值向量、每个所述接收赋形权值向量对应的所述信号、以及每个所述信号所对应的参考信号，确定信道矩阵。
可能的实施方式中，处理器每次通过接收器接收的所述信号分别为所述发射机采用不同的发送赋形权值向量通过天线通道发送参考信号后得到，其中，所述发送赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成。
可能的实施方式中，所述发射机每次发送所述参考信号所采用的天线通道均为数字通道。
可能的实施方式中，所述接收赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述接收机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
可能的实施方式中，所述发送赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述发射机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
可能的实施方式中，处理器若确定接收所述信号的次数等于所述接收机的天线通道的数量，采用最小均方误差MMSE或迫零检测ZF算法估计所述信道矩阵；否则，采用最大似然检测算法估计所述信道矩阵。
第八方面，本发明实施例提供了一种发射机，包括处理器、存储器和发射器，其中，发射器在处理器的控制下发射数据，存储器中保存有预设的程序，处理器读取存储器中的程序，按照该程序执行以下过程：
确定多个发送赋形权值向量，其中，所述发送赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成；
每次采用不同的所述发送赋形权值向量对参考信号进行加权后，由发射器通过天线通道发射所述参考信号，由接收机在多次接收所述参考信号通过信道传输后得到的信号后，根据每次采用的发送赋形权值向量、每个所述发送赋形权值向量对应的所述信号、以及每个所述信号所对应的参考信号，确定信道矩阵。
可能的实施方式中，所述接收机每次采用不同的接收赋形权值权值向量通过天线通道接收得到所述信号，其中，所述接收赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成。
可能的实施方式中，所述接收机每次接收所述信号所采用的天线通道均为数字通道。
可能的实施方式中，所述发送赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述发射机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
可能的实施方式中，所述接收赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述接收机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
第九方面，本发明实施例提供了一种接收机，包括处理器、存储器和接收器，其中，接收器用于在存储器的控制下发送数据，存储器中保存有预设的程序，处理器读取存储器中的程序，按照该程序执行以下过程：
由接收器通过天线通道接收发射机发送的信号，所述信号为所述发射机采用发送赋形权值向量通过天线通道发送参考信号后得到，其中，所述发送赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成；
在多次接收所述信号之后，根据每次采用的所述发送赋形权值向量、每个所述发送赋形权值向量对应的所述信号、以及每个所述信号所对应的参考信号，确定信道矩阵。
可能的实施方式中，所述发送赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述发射机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
可能的实施方式中，处理器若确定接收所述信号的次数等于所述接收机的天线通道的数量，采用最小均方误差MMSE或迫零检测ZF算法估计所述信道矩阵；否则，采用最大似然检测算法估计所述信道矩阵。
基于上述技术方案，本发明实施例中，接收机每次采用不同的接收赋形权值向量通过天线通道接收发送机发送的信号，该信号为参考信号经过信道传输后得到，和/或发射机每次采用不同的发送赋形权值向量通过天线通道发送参考信号，使得接收机可以根据每次接收到的信号、每次采用的接收赋形权值向量和/或发送赋形权值向量、以及每次接收的信号对应的参考信号，确定信道矩阵，从而能够获得包含模拟部分的完整的信道矩阵，为提高预编码/波束赋形的精度和性能提供了可能性。
附图说明
图1为本发明实施例中接收机进行信道矩阵确定的方法流程示意图；
图2为本发明实施例中发射机进行信道矩阵确定的方法流程示意图；
图3为本发明实施例中另一接收机进行信道矩阵确定的方法流程示意图；
图4为本发明实施例中接收机的结构示意图；
图5为本发明实施例中发射机的结构示意图；
图6为本发明实施例中另一接收机的结构示意图；
图7为本发明实施例中另一接收机的结构示意图；
图8为本发明实施例中另一发射机的结构示意图；
图9为本发明实施例中另一接收机的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
为了能够获得数模混合赋形以及全数字赋形完整的MIMO信道矩阵，本发明实施例中提供了一种信道矩阵确定方法。
本发明第一实施例中，如图1所示，接收机进行信道矩阵确定的详细方法流程如下：
步骤101：接收机每次采用不同的接收赋形权值向量通过天线通道接收发射机发送的信号，所述信号为所述接收机和所述发射机已知的参考信号经过信道传输后得到，其中，所述接收赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成。
本发明实施例中，假设发射机侧有NT个可以调整赋形权值的天线通道，接收机侧有NR个可以调整赋形权值的天线通道。对于数模混合波束赋形，NT表示可以在模拟域调整赋形权值的发射天线阵子数量，NR表示可以在模拟域调整赋形权值的接收天线阵子数量；对于全数字赋形，NT表示发射数字通道数量，NR表示接收数字通道数量。收发天线阵列之间的信道矩阵记为其中第i行第j列元素表示第j(1≤j≤NT)个发射天线阵子(或数字通道)到第i(1≤i≤NR)个接收天线阵子(或数字通道)之间的信道传输系数。
第一具体实施方式中，接收机每次接收的所述信号分别为所述发射机采用不同的发送赋形权值向量通过天线通道发送参考信号后得到，其中，所述发送赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成。
第二具体实施方式中，发射机每次发送参考信号所采用的天线通道均为数字通道，发射机不使用发送赋形权值向量对通过天线通道发送的参考信息进行加权处理。
步骤102：接收机在多次接收所述信号之后，根据每次采用的所述接收赋形权值向量、每个所述接收赋形权值向量对应的所述信号、以及每个所述信号所对应的参考信号，确定信道矩阵。
具体地，接收机若确定接收所述信号的次数等于所述接收机的天线通道的数量，采用最小均方误差(MMSE)或迫零检测(ZF)算法估计所述信道矩阵；否则，采用最大似然检测算法估计所述信道矩阵。
对应于以上第一具体实施方式的实现方案一，假设发射机侧使用一组发送赋形权值向量发送已知的参考信号，该发送赋形权值向量表示为：其中，1≤j≤N'T，1≤N'T≤NT，参考信号表示为sj。对应于每一个发送赋形权值向量，接收机侧分别使用一个接收赋形权值向量进行加权，接收赋形权值向量表示为：其中1≤i≤N'R，1≤N'R≤NR。假设接收机接收到N'R个信号，且假设表示发射机使用第j个发送赋形权值向量进行发送，且接收机使用N'R个接收赋形权值向量进行接收时，接收到的干扰及噪声，则接收机接收的信号表示为公式1：
假设发射机发送了N'T次参考信号之后，接收机侧接收到的信号与发射机发送的参考信号之间的对应关系表示为公式2：
对于接收机而言，公式2中的信道矩阵的NR×NT个分量为待解的未知数，为干扰及噪声矩阵，其余参数中，发送赋形权值向量WT及参考信号S在接收机侧均为已知量，例如根据预先约定设定或根据控制信息的通知确定发送赋形权值向量以及参考信号，接收赋形权值向量WR由接收机自行设定或根据预先约定设定或根据控制信息的通知确定。根据公式2以及已知参量可以估计出信道矩阵
例如，若N'T＝NT且N'R＝NR，可以利用传统的MMSE、ZF等检测算法估计出信道矩阵否则，利用最大似然检测等算法估计出信道矩阵
对应于以上第一具体实施方式的实现方案二，发射机侧使用一组发送赋形权值向量发送已知的参考信号，该发送赋形权值向量表示为：其中，1≤j≤N'T，1≤N'T≤NT×NR，参考信号表示为sj。对应于每一个发送赋形权值向量，接收机侧分别使用一个接收赋形权值向量进行加权，接收赋形权值向量表示为：其中1≤i≤N'R，1≤N'R≤NT×NR。假设接收机接收到N'R个信号，且假设表示发射机使用第j个发送赋形权值向量进行发送，且接收机使用N'R个接收赋形权值向量进行接收时，接收到的干扰及噪声，则接收机接收的信号表示为公式3：
假设发射机发送了N'T次参参考信号之后，接收机侧接收到的信号与发射机发送的参考信号之间的对应关系表示为公式4：
对于接收机而言，公式4中信道矩阵的NR×NT个分量为待解的未知数，为干扰及噪声矩阵，其余参数中，发送赋形权值向量WT及参考信号S在接收机侧均为已知量，例如根据预先约定设定或根据控制信息的通知确定发送赋形权值向量以及参考信号，接收赋形权值向量WR由接收机自行设定或根据预先约定设定或根据控制信息的通知确定。此时可由公式4估计出信道矩阵
例如，若N'T＝NT且N'R＝NR，可以利用传统的MMSE、ZF等检测算法估计出信道矩阵否则，利用最大似然检测等算法估计出信道矩阵
对应于以上第二具体实施方式，假设发射机使用全数字阵列或存在数字子阵列的情况下，对于任一数字发射通道发送的信号，接收机分别使用接收赋形权值向量进行接收加权，其中1≤i≤N'R，1≤N'R≤NR，加权后得到的信号表示为公式5：
对于接收机而言，信道矩阵中给出的对应于当前数字发射通道到接收阵列的列向量的NR×1个分量为待解的未知数，为干扰及噪声矩阵，其余参数中，参考信号S在接收机侧为已知量，例如根据预先约定或根据控制信息的通知确定参考信号，接收赋形权值向量WR由接收机自行设定或根据预先约定设定或根据控制信息的通知确定。此时可由公式5估计出信道矩阵。
例如，若N'R＝NR，可以利用传统的MMSE、ZF等检测算法估计出信道矩阵否则，利用最大似然检测等算法估计出信道矩阵
本发明第二实施例中，如图2所示，发射机进行信道矩阵确定的详细方法流程如下：
步骤201：发射机确定多个发送赋形权值向量，其中，所述发送赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成。
步骤202：发射机每次采用不同的所述发送赋形权值向量对参考信号进行加权后，通过天线通道发射所述参考信号，由接收机在多次接收所述参考信号通过信道传输后得到的信号后，根据每次采用的发送赋形权值向量、每个所述发送赋形权值向量对应的所述信号、以及每个所述信号所对应的参考信号，确定信道矩阵。
第一具体实施方式中，所述接收机每次采用不同的接收赋形权值权值向量通过天线通道接收得到所述信号，其中，所述接收赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成。
该第一具体实施方式的具体实现方案可参见第一实施例中的第一具体实施方式的两个实现方案，此处不再重复。
第二具体实施方式中，所述接收机每次接收所述信号所采用的天线通道均为数字通道，接收机不使用接收赋形权值向量对通过天线通道传输的信号进行加权处理。
该第二具体实施方式中，假设接收机使用全数字阵列或数字子阵列的情况下，对于任一数字接收通道，分别接收发射机使用发送赋形权值向量发送的信号，其中，1≤j≤N'T，1≤N'T≤NT，接收到的信号表示为公式6：
对于接收机而言，信道矩阵中给出的对应于发射阵列到当前接收数字通道的行向量的1×NT个分量为待解的未知数，为干扰及噪声矩阵，其余参数中，发送赋形权值向量WT及参考信号S在接收机侧为已知量，例如根据预先约定设定或根据控制信息的通知确定。此时可由公式6估计出信道矩阵。
例如，若N'T＝NT，可以利用传统的MMSE、ZF等检测算法估计出信道矩阵否则，利用最大似然检测等算法估计出信道矩阵
本发明第三实施例中，如图3所示，接收机进行信道矩阵确定的详细方法流程如下：
步骤301：接收机通过天线通道接收发射机发送的信号，所述信号为所述发射机采用发送赋形权值向量通过天线通道发送参考信号后得到，其中，所述发送赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成。
步骤302：接收机在多次接收所述信号之后，根据每次采用的所述发送赋形权值向量、每个所述发送赋形权值向量对应的所述信号、以及每个所述信号所对应的参考信号，确定信道矩阵。
具体地，所述接收机若确定接收所述信号的次数等于所述接收机的天线通道的数量，采用最小均方误差MMSE或迫零检测ZF算法估计所述信道矩阵；否则，采用最大似然检测算法估计所述信道矩阵。
具体可参见第二实施例中第二具体实施方式的相关内容，此处不再重复。
以上各实施例中，假设发射机和接收机已经通过波束搜索或训练的方式确定了收发波束对，则进行MIMO信道矩阵估计时，用于MIMO信道矩阵估计的发送赋形权值向量和/或接收赋形权值向量可在一定程度上依赖于确定的收发波束对。具体地，所述发送赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述发射机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围；和/或，所述接收赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述接收机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
例如，用于MIMO信道估计的发送赋形权值向量和/或接收赋形权值向量所对应的波束方向可以以波束搜索或训练所确定的波束方向为中心，在一定范围内分布。
又例如，预先分别定义用于MIMO信道估计的发送赋形波束向量和接收赋形波束向量之间的相对关系，将用于MIMO信道估计的发送赋形波束向量和接收赋形波束向量统一旋转至以波束搜索或训练所确定的波束为中心的方向上去。
对于TDD系统，基站采用以上各实施例所提供的信道矩阵确定方法，获取上行链路的上行MIMO信道矩阵之后，基站利用该上行MIMO信道矩阵对下行调度以及MIMO传输进行优化，以及利用该上行MIMO信道矩阵对上行调度以及MIMO传输、检测进行优化。或者，基站采用以上各实施例所提供的信道矩阵确定方法，获取下行链路的下行MIMO信道矩阵之后，基站利用该下行MIMO信道矩阵对上行MIMO传输以及下行检测进行优化。
对于FDD系统，基站采用以上各实施例所提供的信道矩阵确定方法，获取上行链路的上行MIMO信道矩阵之后，基站将该上行MIMO信道矩阵通知给终端，由终端采用该上行MIMO信道矩阵对MIMO传输进行优化，或者，基站采用该上行MIMO信道矩阵对上行调度和MIMO传输、检测进行优化。或者，终端采用以上各实施例所提供的信道矩阵确定方法，获取下行链路的下行MIMO信道矩阵之后，将该下行MIMO信道矩阵反馈给基站，由基站采用该MIMO信道矩阵对下行调度和MIMO传输进行优化，或者终端采用该下行MIMO信道矩阵对下行检测进行优化。
以上任一实施例所提供的信道矩阵确定方法，还可以应用于上行或下行链路的波束搜索或训练过程。
基于同一发明构思，本发明第四实施例提供了一种接收机，该接收机的具体实施可参见方法实施例的描述，重复之处不再赘述，如图4所示，该接收机主要包括：
接收模块401，用于每次采用不同的接收赋形权值向量通过天线通道接收发射机发送的信号，所述信号为所述接收机和所述发射机已知的参考信号经过信道传输后得到，其中，所述接收赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成；
处理模块402，用于在所述接收模块多次接收所述信号之后，根据每次采用的所述接收赋形权值向量、每个所述接收赋形权值向量对应的所述信号、以及每个所述信号所对应的参考信号，确定信道矩阵。
可能的实施方式中，所述接收模块每次接收的所述信号分别为所述发射机采用不同的发送赋形权值向量通过天线通道发送参考信号后得到，其中，所述发送赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成。
可能的实施方式中，所述发射机每次发送所述参考信号所采用的天线通道均为数字通道。
可能的实施方式中，所述接收赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述接收机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
可能的实施方式中，所述发送赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述发射机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
可能的实施方式中，所述处理模块具体用于：
若确定接收所述信号的次数等于所述接收机的天线通道的数量，采用最小均方误差MMSE或迫零检测ZF算法估计所述信道矩阵；否则，采用最大似然检测算法估计所述信道矩阵。
基于同一发明构思，本发明第五实施例提供了一种发射机，该发射机的具体实施可参见方法实施例的描述，重复之处不再赘述，如图5所示，该发射机主要包括：
处理模块501，用于确定多个发送赋形权值向量，其中，所述发送赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成；
发射模块502，用于每次采用不同的所述发送赋形权值向量对参考信号进行加权后，通过天线通道发射所述参考信号，由接收机在多次接收所述参考信号通过信道传输后得到的信号后，根据每次采用的发送赋形权值向量、每个所述发送赋形权值向量对应的所述信号、以及每个所述信号所对应的参考信号，确定信道矩阵。
可能的实施方式中，所述接收机每次采用不同的接收赋形权值权值向量通过天线通道接收得到所述信号，其中，所述接收赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成。
可能的实施方式中，所述接收机每次接收所述信号所采用的天线通道均为数字通道。
可能的实施方式中，所述发送赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述发射机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
可能的实施方式中，所述接收赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述接收机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
基于同一发明构思，本发明第六实施例提供了一种接收机，该接收机的具体实施可参见方法实施例的描述，重复之处不再赘述，如图6所示，该接收机主要包括：
接收模块601，用于通过天线通道接收发射机发送的信号，所述信号为所述发射机采用发送赋形权值向量通过天线通道发送参考信号后得到，其中，所述发送赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成；
处理模块602，用于在多次接收所述信号之后，根据每次采用的所述发送赋形权值向量、每个所述发送赋形权值向量对应的所述信号、以及每个所述信号所对应的参考信号，确定信道矩阵。
可能的实施方式中，所述发送赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述发射机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
可能的实施方式中，所述处理模块具体用于：若确定接收所述信号的次数等于所述接收机的天线通道的数量，采用最小均方误差MMSE或迫零检测ZF算法估计所述信道矩阵；否则，采用最大似然检测算法估计所述信道矩阵。
基于同一发明构思，本发明第七实施例中提供了一种接收机，该接收机的具体实施参见方法实施例的相关描述，重复之处不再赘述，如图7所示，该接收机主要包括处理器701、存储器702和接收器703，其中，接收器703用于在存储器701的控制下发送数据，存储器702中保存有预设的程序，处理器701读取存储器702中的程序，按照该程序执行以下过程：
每次采用不同的接收赋形权值向量通过天线通道接收发射机发送的信号，所述信号为所述接收机和所述发射机已知的参考信号经过信道传输后得到，其中，所述接收赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成；
在多次接收所述信号之后，根据每次采用的所述接收赋形权值向量、每个所述接收赋形权值向量对应的所述信号、以及每个所述信号所对应的参考信号，确定信道矩阵。
可能的实施方式中，处理器每次通过接收器接收的所述信号分别为所述发射机采用不同的发送赋形权值向量通过天线通道发送参考信号后得到，其中，所述发送赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成。
可能的实施方式中，所述发射机每次发送所述参考信号所采用的天线通道均为数字通道。
可能的实施方式中，所述接收赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述接收机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
可能的实施方式中，所述发送赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述发射机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
可能的实施方式中，处理器若确定接收所述信号的次数等于所述接收机的天线通道的数量，采用最小均方误差MMSE或迫零检测ZF算法估计所述信道矩阵；否则，采用最大似然检测算法估计所述信道矩阵。
基于同一发明构思，本发明第八实施例提供了一种发射机，该发射机的具体实施可参见方法实施例的描述，重复之处不再赘述，如图8所示，该发射机主要包括处理器801、存储器802和发射器803，其中，发射器803在处理器801的控制下发射数据，存储器802中保存有预设的程序，处理器801读取存储器802中的程序，按照该程序执行以下过程：
确定多个发送赋形权值向量，其中，所述发送赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成；
每次采用不同的所述发送赋形权值向量对参考信号进行加权后，由发射器通过天线通道发射所述参考信号，由接收机在多次接收所述参考信号通过信道传输后得到的信号后，根据每次采用的发送赋形权值向量、每个所述发送赋形权值向量对应的所述信号、以及每个所述信号所对应的参考信号，确定信道矩阵。
可能的实施方式中，所述接收机每次采用不同的接收赋形权值权值向量通过天线通道接收得到所述信号，其中，所述接收赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成。
可能的实施方式中，所述接收机每次接收所述信号所采用的天线通道均为数字通道。
可能的实施方式中，所述发送赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述发射机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
可能的实施方式中，所述接收赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述接收机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
基于同一发明构思，本发明第九实施例提供了一种接收机，该接收机的具体实施可参见方法实施例的描述，重复之处不再赘述，如图9所示，该接收机主要包括处理器901、存储器902和接收器903，其中，接收器903用于在存储器901的控制下发送数据，存储器902中保存有预设的程序，处理器901读取存储器902中的程序，按照该程序执行以下过程：
由接收器通过天线通道接收发射机发送的信号，所述信号为所述发射机采用发送赋形权值向量通过天线通道发送参考信号后得到，其中，所述发送赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成；
在多次接收所述信号之后，根据每次采用的所述发送赋形权值向量、每个所述发送赋形权值向量对应的所述信号、以及每个所述信号所对应的参考信号，确定信道矩阵。
可能的实施方式中，所述发送赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述发射机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
可能的实施方式中，处理器若确定接收所述信号的次数等于所述接收机的天线通道的数量，采用最小均方误差MMSE或迫零检测ZF算法估计所述信道矩阵；否则，采用最大似然检测算法估计所述信道矩阵。
基于上述技术方案，本发明实施例中，接收机每次采用不同的接收赋形权值向量通过天线通道接收发送机发送的信号，该信号为参考信号经过信道传输后得到，和/或发射机每次采用不同的发送赋形权值向量通过天线通道发送参考信号，使得接收机可以根据每次接收到的信号、每次采用的接收赋形权值向量和/或发送赋形权值向量、以及每次接收的信号对应的参考信号，确定信道矩阵，从而能够获得包含模拟部分的完整的信道矩阵，为提高预编码/波束赋形的精度和性能提供了可能性。并且，在NLOS径时或者有多条主径时，完整的MIMO信道矩阵包含的信息将有助于更好地抑制干扰或者克服阻挡效应。发射机侧根据互易性或接收机的反馈获得相对完整的MIMO信道矩阵之后，可以进行更为优化的MU-MIMO的传输和调度，有助于克服阻挡效应。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (28)

1.一种信道矩阵确定方法，其特征在于，包括：
接收机每次采用不同的接收赋形权值向量通过天线通道接收发射机发送的信号，所述信号为所述接收机和所述发射机已知的参考信号经过信道传输后得到，其中，所述接收赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成；
所述接收机在多次接收所述信号之后，根据每次采用的所述接收赋形权值向量、每个所述接收赋形权值向量对应的所述信号、以及每个所述信号所对应的参考信号，确定信道矩阵。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，每次接收的所述信号分别为所述发射机采用不同的发送赋形权值向量通过天线通道发送参考信号后得到，其中，所述发送赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发射机每次发送所述参考信号所采用的天线通道均为数字通道。
4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述接收赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述接收机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述发送赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述发射机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
6.如权利要求1-3或5任一项所述的方法，其特征在于，所述接收机确定信道矩阵，包括：
所述接收机若确定接收所述信号的次数等于所述接收机的天线通道的数量，采用最小均方误差MMSE或迫零检测ZF算法估计所述信道矩阵；否则，采用最大似然检测算法估计所述信道矩阵。
7.一种信道矩阵确定方法，其特征在于，包括：
发射机确定多个发送赋形权值向量，其中，所述发送赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成；
所述发射机每次采用不同的所述发送赋形权值向量对参考信号进行加权后，通过天线通道发射所述参考信号，由接收机在多次接收所述参考信号通过信道传输后得到的信号后，根据每次采用的发送赋形权值向量、每个所述发送赋形权值向量对应的所述信号、以及每个所述信号所对应的参考信号，确定信道矩阵。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述接收机每次采用不同的接收赋形权值权值向量通过天线通道接收得到所述信号，其中，所述接收赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述接收机每次接收所述信号所采用的天线通道均为数字通道。
10.如权利要求7-9任一项所述的方法，其特征在于，所述发送赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述发射机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述接收赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述接收机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
12.一种信道矩阵确定方法，其特征在于，包括：
接收机通过天线通道接收发射机发送的信号，所述信号为所述发射机采用发送赋形权值向量通过天线通道发送参考信号后得到，其中，所述发送赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成；
所述接收机在多次接收所述信号之后，根据每次采用的所述发送赋形权值向量、每个所述发送赋形权值向量对应的所述信号、以及每个所述信号所对应的参考信号，确定信道矩阵。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述发送赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述发射机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
14.如权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述接收机确定信道矩阵，包括：
所述接收机若确定接收所述信号的次数等于所述接收机的天线通道的数量，采用最小均方误差MMSE或迫零检测ZF算法估计所述信道矩阵；否则，采用最大似然检测算法估计所述信道矩阵。
15.一种接收机，其特征在于，包括：
接收模块，用于每次采用不同的接收赋形权值向量通过天线通道接收发射机发送的信号，所述信号为所述接收机和所述发射机已知的参考信号经过信道传输后得到，其中，所述接收赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成；
处理模块，用于在所述接收模块多次接收所述信号之后，根据每次采用的所述接收赋形权值向量、每个所述接收赋形权值向量对应的所述信号、以及每个所述信号所对应的参考信号，确定信道矩阵。
16.如权利要求15所述的接收机，其特征在于，所述接收模块每次接收的所述信号分别为所述发射机采用不同的发送赋形权值向量通过天线通道发送参考信号后得到，其中，所述发送赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成。
17.如权利要求15所述的接收机，其特征在于，所述发射机每次发送所述参考信号所采用的天线通道均为数字通道。
18.如权利要求15-17任一项所述的接收机，其特征在于，所述接收赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述接收机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
19.如权利要求16所述的接收机，其特征在于，所述发送赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述发射机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
20.如权利要求15-17或19任一项所述的接收机，其特征在于，所述处理模块具体用于：
若确定接收所述信号的次数等于所述接收机的天线通道的数量，采用最小均方误差MMSE或迫零检测ZF算法估计所述信道矩阵；否则，采用最大似然检测算法估计所述信道矩阵。
21.一种发射机，其特征在于，包括：
处理模块，用于确定多个发送赋形权值向量，其中，所述发送赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成；
发射模块，用于每次采用不同的所述发送赋形权值向量对参考信号进行加权后，通过天线通道发射所述参考信号，由接收机在多次接收所述参考信号通过信道传输后得到的信号后，根据每次采用的发送赋形权值向量、每个所述发送赋形权值向量对应的所述信号、以及每个所述信号所对应的参考信号，确定信道矩阵。
22.如权利要求21所述的发射机，其特征在于，所述接收机每次采用不同的接收赋形权值权值向量通过天线通道接收得到所述信号，其中，所述接收赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成。
23.如权利要求21所述的发射机，其特征在于，所述接收机每次接收所述信号所采用的天线通道均为数字通道。
24.如权利要求21-23任一项所述的发射机，其特征在于，所述发送赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述发射机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
25.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述接收赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述接收机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
26.一种接收机，其特征在于，包括：
接收模块，用于通过天线通道接收发射机发送的信号，所述信号为所述发射机采用发送赋形权值向量通过天线通道发送参考信号后得到，其中，所述发送赋形权值向量由每个天线通道对应的赋形权值组成；
处理模块，用于在多次接收所述信号之后，根据每次采用的所述发送赋形权值向量、每个所述发送赋形权值向量对应的所述信号、以及每个所述信号所对应的参考信号，确定信道矩阵。
27.如权利要求26所述的接收机，其特征在于，所述发送赋形权值向量所对应的波束方向，属于以所述发射机进行波束搜索后确定的波束为中心所确定的预设范围。
28.如权利要求26或27所述的接收机，其特征在于，所述处理模块具体用于：若确定接收所述信号的次数等于所述接收机的天线通道的数量，采用最小均方误差MMSE或迫零检测ZF算法估计所述信道矩阵；否则，采用最大似然检测算法估计所述信道矩阵。
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