CN108011656A - 毫米波大规模天线系统及其传输方法、基站和用户终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种毫米波大规模天线系统及其传输方法、基站和用户终端。该方法包括：根据用户终端发送的上行参考信号，获取小区内以及小区间用户终端的波束方向；根据用户终端的波束方向对小区内和小区间用户终端分组，并将当前小区的分组情况通知邻小区；根据用户终端的波束方向，向用户终端波束方向发送经过预编码的下行参考信号，以便用户终端通过对下行参考信号的估计，获得下行信道信息，并对下行信道信息进行量化；根据用户终端反馈的量化信息以及分组信息，对小区内和小区间用户终端的数据信道进行波束赋形。本发明有效地控制了系统中获取和反馈信道信息的系统开销，并降低了小区间干扰，从而有效提升了毫米波大规模天线系统组网性能。

Description

毫米波大规模天线系统及其传输方法、基站和用户终端

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及一种毫米波大规模天线系统及其传输方法、基站和用户终端。

背景技术

未来的5G移动通信系统面临着超大的流量密度，超高的传输速率，更低的传输时延以及更可靠的网络性能和覆盖能力等需求。高频通信技术是考虑在蜂窝接入网络中使用6GHz以上的高频频段进行通信的技术。目前业界统一的认识是研究6-100GHz的频段，而工作在该频段，使用毫米波长波段为载频的系统，通常被称为毫米波系统，该频段有丰富空闲频谱资源，可有效满足未来5G对更高容量和速率的需求。毫米波移动通信系统具有频段高、带宽大的特点，但高频段频谱的使用，使得信号传播过程中的路损和阴影衰落要远大于低频段频谱，如何解决好系统覆盖和高速数据传输问题是高频段系统需要面对的核心问题。

随着载波频段的提高，天线阵子之间的距离逐渐变小，这就使得无线通信系统应用部署大规模天线成为了可能。通过在收发端配置大规模天线，毫米波系统的波束更加精细，可以实现精准的单用户MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出)波束赋形，以有效解决毫米波系统的覆盖问题；通过多用户MIMO技术，可以进一步利用空间自由度，解决毫米波系统高数据传输问题。因此，毫米波大规模天线技术是未来5G提升系统覆盖和容量的重要手段之一。

为了能够在毫米波系统中有效利用大规模天线技术提高系统覆盖和容量，基站(eNB)需要获知与用户终端(UE)之间的信道信息进行预编码。除此之外，下行的信道状态信息还用于UE的调度以及调制编码的选择等。

在FDD(Frequency Division Duplexing，频分双工)系统中，通常终端利用eNB发送的下行参考信号对信道状态(CSI)进行估计，再通过上行反馈给eNB。在实际系统中，由于上行带宽的限制和信令传输延时的要求，在CSI反馈时UE需要首先将CSI进行量化，然后将量化后的若干比特通过反馈信道反馈给eNB。

一方面，大规模天线技术的应用，将导致毫米波系统下行参考信号占用的资源数目以及上行反馈量随天线端口数目的增加而增加，从而增加了系统的负载，降低系统传输效率。当天线端口数目超过128甚至更高时，负载的增加将会导致大规模天线系统无法工作。

另一方面，当毫米波大规模天线技术应用到多小区系统时，由于波束能量集中，小区间干扰将会导致系统性能的下降。如何消除小区间干扰，提高多小区毫米波大规模天线系统性能同样十分必要。

因此，需要在毫米波大规模天线系统中研究一种新型的传输方法以解决上述信道信息获取、反馈以及小区间干扰问题，提高系统性能。

发明内容

鉴于以上技术问题，本发明提供了一种毫米波大规模天线系统及其传输方法、基站和用户终端，有效地控制了系统中获取和反馈信道信息的系统开销，并降低了小区间干扰。

根据本发明的一个方面，提供一种毫米波大规模天线系统传输方法，包括：

根据用户终端发送的上行参考信号，获取小区内以及小区间用户终端的波束方向；

根据用户终端的波束方向对小区内和小区间用户终端分组，并将当前小区的分组情况通知邻小区；

根据用户终端的波束方向，向用户终端波束方向发送经过预编码的下行参考信号，以便用户终端通过对下行参考信号的估计，获得下行信道信息，并对下行信道信息进行量化；

根据用户终端反馈的量化信息以及分组信息，对小区内和小区间用户终端的数据信道进行波束赋形。

在本发明的一个实施例中，所述根据用户终端的波束方向对小区内和小区间用户终端分组包括：

针对小区内用户终端，将小区内用户波束不存在交叠的用户终端分为波束相互正交的第一用户组，将小区内用户波束存在交叠的用户终端分为波束非正交的第二用户组；

针对小区间用户终端，将波束存在交叠的小区间用户终端分为第三用户组。

在本发明的一个实施例中，所述根据用户终端的波束方向，向用户终端波束方向发送经过预编码的下行参考信号包括：

对于第一用户组或第二用户组内的用户终端，在用户终端的波束方向发送参考信号；

对于第三用户组内的用户终端，根据小区间已定义的图样，决定是否在当前时刻在组内用户终端的波束方向上发送参考信号。

在本发明的一个实施例中，所述根据用户终端反馈的量化信息以及分组信息，对小区内和小区间用户终端的数据信道进行波束赋形包括：

对于第一用户组中的用户终端，按照用户终端的波束方向进行波束赋形；

对于第二用户组中的用户终端，通过迫零波束赋形预编码进行多用户多输入多输出传输；或者，通过时分或频分的方式在不同资源上传输非正交用户终端；

对于第三用户组中的用户终端，灵活配置用户终端的发送周期，使得干扰严重的波束在不同时刻进行发送。

根据本发明的另一方面，提供一种毫米波大规模天线系统传输方法，包括：

向基站发送上行参考信号，以基站根据所述上行参考信号获取小区内以及小区间用户终端的波束方向，根据用户终端的波束方向对小区内和小区间用户终端分组，将当前小区的分组情况通知邻小区，并根据用户终端的波束方向，向用户终端波束方向发送经过预编码的下行参考信号；

接收基站发送的下行参考信号；

通过对下行参考信号的估计，获得下行信道信息，并对下行信道信息进行量化；

将下行信道信息的量化信息反馈给基站，以便基站根据所述量化信息以及分组信息，对小区内和小区间用户终端的数据信道进行波束赋形。

根据本发明的另一方面，提供一种基站，包括波束方向获取模块、终端分组模块、下行参考信号发送模块和波束赋形模块，其中：

波束方向获取模块，用于根据用户终端发送的上行参考信号，获取小区内以及小区间用户终端的波束方向；

终端分组模块，用于根据用户终端的波束方向对小区内和小区间用户终端分组，并将当前小区的分组情况通知邻小区；

下行参考信号发送模块，用于根据用户终端的波束方向，向用户终端波束方向发送经过预编码的下行参考信号，以便用户终端通过对下行参考信号的估计，获得下行信道信息，并对下行信道信息进行量化；

波束赋形模块，用于根据用户终端反馈的量化信息以及分组信息，对小区内和小区间用户终端的数据信道进行波束赋形。

在本发明的一个实施例中，终端分组模块用于针对小区内用户终端，将小区内用户波束不存在交叠的用户终端分为波束相互正交的第一用户组，将小区内用户波束存在交叠的用户终端分为波束非正交的第二用户组；针对小区间用户终端，将波束存在交叠的小区间用户终端分为第三用户组。

在本发明的一个实施例中，下行参考信号发送模块用于对于第一用户组或第二用户组内的用户终端，在用户终端的波束方向发送参考信号；对于第三用户组内的用户终端，根据小区间已定义的图样，决定是否在当前时刻在组内用户终端的波束方向上发送参考信号。

在本发明的一个实施例中，波束赋形模块包括第一波束赋形单元、第二波束赋形单元和第三波束赋形单元，其中：

第一波束赋形单元，用于对于第一用户组中的用户终端，按照用户终端的波束方向进行波束赋形；

第二波束赋形单元，用于对于第二用户组中的用户终端，通过迫零波束赋形预编码进行多用户多输入多输出传输；或者，通过时分或频分的方式在不同资源上传输非正交用户终端；

第三波束赋形单元，用于对于第三用户组中的用户终端，灵活配置用户终端的发送周期，使得干扰严重的波束在不同时刻进行发送。

根据本发明的另一方面，提供一种用户终端，包括上行参考信号发送模块、下行参考信号接收模块、下行信道量化模块和量化信息反馈模块，其中：

上行参考信号发送模块，用于向基站发送上行参考信号，以基站根据所述上行参考信号获取小区内以及小区间用户终端的波束方向，根据用户终端的波束方向对小区内和小区间用户终端分组，将当前小区的分组情况通知邻小区，并根据用户终端的波束方向，向用户终端波束方向发送经过预编码的下行参考信号；

下行参考信号接收模块，用于接收基站发送的下行参考信号；

下行信道量化模块，用于通过对下行参考信号的估计，获得下行信道信息，并对下行信道信息进行量化；

量化信息反馈模块，用于将下行信道信息的量化信息反馈给基站，以便基站根据所述量化信息以及分组信息，对小区内和小区间用户终端的数据信道进行波束赋形。

根据本发明的另一方面，提供一种毫米波大规模天线系统，包括如上述任一实施例中所述的基站、以及如上述任一实施例中所述的用户终端。

本发明有效地控制了系统中获取和反馈信道信息的系统开销，并降低了小区间干扰，从而有效提升了毫米波大规模天线系统组网性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明毫米波大规模天线系统第一实施例的示意图。

图2为本发明毫米波大规模天线系统第二实施例的示意图。

图3为本发明一个实施例中波束赋形矩阵的示意图。

图4为本发明毫米波大规模天线传输方法第一实施例的示意图。

图5为本发明一个实施例中用户终端波束方向的示意图。

图6为本发明一个实施例中小区用户终端进行分组后基站向用户终端发送数据的示意图。

图7为本发明基站第一实施例的示意图。

图8为本发明一个实施例中波束赋形模块的示意图。

图9为本发明毫米波大规模天线传输方法第二实施例的示意图。

图10为本发明用户终端一个实施例的示意图。

图11为本发明毫米波大规模天线传输方法第三实施例的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1为本发明毫米波大规模天线系统第一实施例的示意图。如图1所示，所述毫米波大规模天线系统包括基站1和用户终端2，其中：

用户终端2，用于首先向基站1发送上行参考信号。

基站1，用于根据接收到的本小区以及邻小区UE上行参考信号，计算得到UE的波束方向；根据波束方向为小区内以及小区间UE进行分组，其中小区内分为波束正交组以及波束非正交组，将小区间干扰严重的UE分为一组；根据UE波束方向发送预编码的参考信号；并根据UE的反馈信息分别对小区内和小区间的用户进行波束赋形操作，以消除小区内多用户之间以及小区间的干扰。

基于本发明上述实施例提供的毫米波大规模天线系统，基站根据用户终端的波束方向发送参考信号，用户终端反馈量化信息，由于用户终端的波束方向对应的天线端口数目远小于天线阵列实际天线端口数目，因此有效降低了系统下行导频开销和上行反馈量，解决了毫米波大规模天线系统，特别是FDD系统的反馈问题；本发明上述实施例中基站还根据用户终端的反馈信息分别对小区内和小区间的用户终端进行波束赋形操作，从而解决了毫米波大规模天线系统小区间干扰问题，并有效利用了空间自由度，从而提升了系统性能。

图2为本发明毫米波大规模天线系统第二实施例的示意图。图2实施例中，毫米波大规模天线系统包括3个小区，每个小区内基站配置二维平面天线阵列。

每个小区内基站配置二维平面天线阵列，假设天线端口数目为Nh×Nv个，其中Nh表示水平天线端口数目，Nv表示垂直天线端口数目。因此，可以通过预编码使得天线阵列形成Nh×Nv波束，其中波束赋形矩阵F可以通过公式(1)获取：

其中，V_h为水平方向波束赋形矩阵，V_v为垂直方向波束赋形矩阵，表示矩阵的克罗内克积。V_h和V_v可以通过DFT预编码方案，计算方法可以如公式(2)和(3)所示：

其中，θ＝d_v/λsinβ，φ＝d_h/λcosβsinγ。dv和dh分别为垂直和水平振子间距，β为波束垂直角，γ为波束水平角。通过上述预编码向量不难看出，矩阵F为Nh行，Nv列的预编码向量，如图3所示，矩阵的某一行表示具有相同垂直方向角，但具有不同水平方向角的；相似地，矩阵的某一列表示具有相同水平方向角度，但具有不同的垂直方向角度。

对于TDD系统，由于上下行信道具有互易性，因此其UE的到达角AoA和离开角DoA相同。而对于FDD系统，特别是在毫米波通常应用的LOS场景，上下行信道的统计特性同样具有互易性，因此可以假设UE的AoA和DoA相同。

图4为本发明毫米波大规模天线传输方法第一实施例的示意图。优选的，本实施例可由本发明毫米波大规模天线系统执行。下面结合图2具体实施例中的毫米波大规模天线系统，对图4实施例的毫米波大规模天线传输方法进行具体介绍。如图4所示，该方法包括以下步骤

步骤41，UE发送上行参考信号，eNB计算小区内以及小区间的UE波束方向。

eNB根据已知Nh×Nv个波束方向的预编码向量，计算用户在不同方向的功率，并根据功率强度排序，由于毫米波大规模天线系统具有信道稀疏性，因此可以得出不同UE的主要波束方向图的垂直和水平角(β，γ)。

步骤42，eNB根据波束方向图，为小区内和小区间UE分组，并将当前小区的分组情况通知邻小区。

在本发明一个实施例中，步骤42可以包括：

步骤421，eNB根据步骤41获得的UE波束方向图(如图5所示)为用户分组：

针对小区内用户分组：将小区内波束不存在交叠的UE分为波束相互正交的第一用户组A；将小区内用户波束存在交叠的UE分为波束非正交的第二用户组B。

针对小区间用户分组：将波束存在交叠的小区间UE分到第三用户组C。

如图2所示，对于eNB1而言，UE1和UE2分到第一用户组A，UE3和UE4分到第二用户组B，UE5、UE6以及UE7分到第三用户组C。

步骤422，eNB将小区间分组信息通知相邻小区。

步骤43，eNB根据UE的波束方向，向UE的波束方向发送经过预编码的下行参考信号。

对于第一用户组A和第二用户组B，eNB在UE的波束方向发送参考信号，UE通过对参考信号的估计，获得下行信道信息，并对其进行量化。

对于第三用户组C，eNB根据小区间已定义的图样，决定是否在当前时刻在组内UE的波束方向上发送参考信号，若发送则UE对参考信号进行估计，并对信道信息进行量化。

如图6所示，为图2具体实施例中三个基站eNB1、eNB2和eNB3分别对各自小区用户终端进行分组后，向用户终端发送数据的示意图。

步骤44，UE反馈量化信息。

UE反馈量化的信道信息，不难看出，由于UE的波束方向对应的天线端口数目远小于天线阵列实际天线端口数目，在该发明方法实施时波束内天线阵子的数目一般为2/4/8，以复用现有LTE天线码本codebook，因此本发明上述实施例可以有效降低反馈负载。

步骤45，eNB根据UE反馈的量化信息以及分组信息，对小区内和小区间UE数据信道进行波束赋形。

在本发明一个实施例中，步骤45可以包括：

步骤451，对于第一用户组A中的UE，eNB按照UE的波束方向根据公式(1)进行波束赋形。

步骤452，对于第二用户组B中的UE，eNB可以通过如下两种方法进行处理：

方法一：eNB对非正交的用户通过ZFBF(Zero-forcing Beamforming，迫零波束赋形预编码)进行MU-MIMO(多用户多输入多输出)传输。假设用户组B中有I个用户对，则第i个用户对的预编码可以由公式(4)计算得到：

其中为配对用户的等效信道信息，α为功率修正因子

方法二：eNB通过时分或频分的方式，在不同资源上传输非正交用户，以消除用户间的干扰。

步骤453，对于第三用户组C中的UE，eNB可以灵活配置其发送周期，使得干扰严重的波束在不同时刻进行发送，以减小小区间干扰。

例如：对于图2实施例中第三用户组C中的UE5和UE6，由于小区间终端UE5和UE6的波束存在交叠，即UE5和UE6的波束存在严重干扰。因此，可以如图6所示，将eNB1发送给UE5的数据、eNB2发送给UE6的数据以及eNB3发送给UE6的数据分别设置在不同时刻进行发送，以减小小区间干扰。

基于本发明上述实施例提供的毫米波大规模天线系统传输方法，本发明上述实施例有效地控制了系统中获取和反馈信道信息的系统开销，并降低了小区间干扰，有效提升了毫米波大规模天线系统组网性能。

与现有技术针对系统天线端口数目进行码本设计并反馈相比，本发明上述实施例中，基站根据用户终端的波束方向发送参考信号，用户终端反馈量化信息，由于用户终端的波束方向对应的天线端口数目远小于天线阵列实际天线端口数目，因此有效降低了系统下行导频开销和上行反馈量，解决了毫米波大规模天线系统，特别是FDD系统的反馈问题。本发明上述实施例中基站还根据用户终端的反馈信息分别对小区内和小区间的用户终端进行波束赋形操作，从而解决了毫米波大规模天线系统小区间干扰问题，并有效利用了空间自由度，从而提升了系统性能。

下面通过具体示例对本发明毫米波大规模天线系统中的基站和用户终端的结构和功能进行说明：

图7为本发明基站第一实施例的示意图。如图7所示，图1实施例的基站1可以包括波束方向获取模块11、终端分组模块12、下行参考信号发送模块13和波束赋形模块14，其中：

波束方向获取模块11，用于根据用户终端2发送的上行参考信号，获取小区内以及小区间用户终端2的波束方向。

终端分组模块12，用于根据用户终端2的波束方向对小区内和小区间用户终端2分组，并将当前小区的分组情况通知邻小区。

在本发明的一个实施例中，终端分组模块12具体可以用于针对小区内用户终端2，将小区内用户波束不存在交叠的用户终端2分为波束相互正交的第一用户组，将小区内用户波束存在交叠的用户终端2分为波束非正交的第二用户组；针对小区间用户终端2，将波束存在交叠的小区间用户终端2分为第三用户组。

下行参考信号发送模块13，用于根据用户终端2的波束方向，向用户终端2的波束方向发送经过预编码的下行参考信号，以便用户终端2通过对下行参考信号的估计，获得下行信道信息，并对下行信道信息进行量化。

在本发明的一个实施例中，下行参考信号发送模块13具体用于对于第一用户组或第二用户组内的用户终端2，在用户终端2的波束方向发送参考信号；对于第三用户组内的用户终端2，根据小区间已定义的图样，决定是否在当前时刻在组内用户终端2的波束方向上发送参考信号。

波束赋形模块14，用于根据用户终端2反馈的量化信息以及分组信息，对小区内和小区间用户终端2的数据信道进行波束赋形。

图8为本发明基站第二实施例的示意图。与图7实施例相比，下图8实施例中，所述波束赋形模块14可以包括第一波束赋形单元141、第二波束赋形单元142和第三波束赋形单元143，其中：

第一波束赋形单元141，用于对于第一用户组中的用户终端2，按照用户终端2的波束方向根据公式(1)进行波束赋形。

第二波束赋形单元142，用于对于第二用户组中的用户终端2，通过迫零波束赋形预编码根据公式(4)进行多用户多输入多输出传输；或者，通过时分或频分的方式在不同资源上传输非正交用户终端2。

第三波束赋形单元143，用于对于第三用户组中的用户终端2，灵活配置用户终端2的发送周期，使得干扰严重的波束在不同时刻进行发送。

基于本发明上述实施例提供的基站，根据用户终端的波束方向发送参考信号，用户终端反馈量化信息，由于用户终端的波束方向对应的天线端口数目远小于天线阵列实际天线端口数目，因此有效降低了系统下行导频开销和上行反馈量，解决了毫米波大规模天线系统，特别是FDD系统的反馈问题。本发明上述实施例中基站还可以根据用户终端的反馈信息分别对小区内和小区间的用户终端进行波束赋形操作，从而解决了毫米波大规模天线系统小区间干扰问题，并有效利用了空间自由度，从而提升了系统性能。

图9为本发明毫米波大规模天线传输方法第二实施例的示意图。优选的，本实施例可由本发明基站执行。如图9所示，所述方法可以包括：

步骤91，根据用户终端2发送的上行参考信号，获取小区内以及小区间用户终端2的波束方向。

步骤92，根据用户终端2的波束方向对小区内和小区间用户终端2分组，并将当前小区的分组情况通知邻小区。

在本发明的一个实施例中，步骤92中，所述根据用户终端2的波束方向对小区内和小区间用户终端2分组的步骤可以包括：

步骤921，针对小区内用户终端2，将小区内用户波束不存在交叠的用户终端2分为波束相互正交的第一用户组，将小区内用户波束存在交叠的用户终端2分为波束非正交的第二用户组。

步骤922，针对小区间用户终端2，将波束存在交叠的小区间用户终端2分为第三用户组。

步骤93，根据用户终端2的波束方向，向用户终端2的波束方向发送经过预编码的下行参考信号，以便用户终端2通过对下行参考信号的估计，获得下行信道信息，并对下行信道信息进行量化。

在本发明的一个实施例中，步骤93中，所述根据用户终端2的波束方向，向用户终端2的波束方向发送经过预编码的下行参考信号的步骤可以包括：

步骤931，对于第一用户组或第二用户组内的用户终端2，在用户终端2的波束方向发送参考信号。

步骤932，对于第三用户组内的用户终端2，根据小区间已定义的图样，决定是否在当前时刻在组内用户终端2的波束方向上发送参考信号。

步骤94，根据用户终端2反馈的量化信息以及分组信息，对小区内和小区间用户终端2的数据信道进行波束赋形。

在本发明的一个实施例中，步骤94可以包括：

步骤941，对于第一用户组中的用户终端2，按照用户终端2的波束方向根据公式(1)进行波束赋形。

步骤942，对于第二用户组中的用户终端2，通过迫零波束赋形预编码根据公式(4)进行多用户多输入多输出传输；或者，通过时分或频分的方式在不同资源上传输非正交用户终端2。

步骤943，对于第三用户组中的用户终端2，灵活配置用户终端2的发送周期，使得干扰严重的波束在不同时刻进行发送。

图10为本发明用户终端一个实施例的示意图。如图10所示，图1实施例的用户终端2可以包括上行参考信号发送模块21、下行参考信号接收模块22、下行信道量化模块23和量化信息反馈模块24，其中：

上行参考信号发送模块21，用于向基站1发送上行参考信号，以基站1根据所述上行参考信号获取小区内以及小区间用户终端2的波束方向，根据用户终端2的波束方向对小区内和小区间用户终端2分组，将当前小区的分组情况通知邻小区，并根据用户终端2的波束方向，向用户终端2的波束方向发送经过预编码的下行参考信号。

下行参考信号接收模块22，用于接收基站1发送的下行参考信号。

下行信道量化模块23，用于通过对下行参考信号的估计，获得下行信道信息，并对下行信道信息进行量化。

量化信息反馈模块24，用于将下行信道信息的量化信息反馈给基站1，以便基站1根据所述量化信息以及分组信息，对小区内和小区间用户终端2的数据信道进行波束赋形。

基于本发明上述实施例提供的用户终端，首先向基站发送上行参考信号，以便基站根据用户终端的波束方向发送参考信号；之后本发明上述实施例的用户终端反馈量化信息，由于用户终端的波束方向对应的天线端口数目远小于天线阵列实际天线端口数目，因此本发明上述实施例有效降低了系统下行导频开销和上行反馈量，解决了毫米波大规模天线系统，特别是FDD系统的反馈问题。本发明上述实施例中基站还可以根据用户终端的反馈信息分别对小区内和小区间的用户终端进行波束赋形操作，从而解决了毫米波大规模天线系统小区间干扰问题，并有效利用了空间自由度，从而提升了系统性能。

图11为本发明毫米波大规模天线传输方法第三实施例的示意图。优选的，本实施例可由本发明用户终端执行。如图11所示，所述方法可以包括：

步骤111，向基站1发送上行参考信号，以基站1根据所述上行参考信号获取小区内以及小区间用户终端2的波束方向，根据用户终端2的波束方向对小区内和小区间用户终端2分组，将当前小区的分组情况通知邻小区，并根据用户终端2的波束方向，向用户终端2的波束方向发送经过预编码的下行参考信号。

步骤112，接收基站1发送的下行参考信号。

步骤113，通过对下行参考信号的估计，获得下行信道信息，并对下行信道信息进行量化。

步骤114，将下行信道信息的量化信息反馈给基站1，以便基站1根据所述量化信息以及分组信息，对小区内和小区间用户终端2的数据信道进行波束赋形。

本发明上述实施例可以应用于LTE的Rel-14和5G标准化技术领域。

在上面所描述的波束方向获取模块11、终端分组模块12、下行参考信号发送模块13、波束赋形模块14、上行参考信号发送模块21、下行参考信号接收模块22、下行信道量化模块23、量化信息反馈模块24等功能单元可以实现为用于执行本申请所描述功能的通用处理器、可编程逻辑控制器(PLC)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。

至此，已经详细描述了本发明。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (11)

1.一种毫米波大规模天线系统传输方法，其特征在于，包括：

根据用户终端发送的上行参考信号，获取小区内以及小区间用户终端的波束方向；

根据用户终端的波束方向对小区内和小区间用户终端分组，并将当前小区的分组情况通知邻小区；

根据用户终端的波束方向，向用户终端波束方向发送经过预编码的下行参考信号，以便用户终端通过对下行参考信号的估计，获得下行信道信息，并对下行信道信息进行量化；

根据用户终端反馈的量化信息以及分组信息，对小区内和小区间用户终端的数据信道进行波束赋形。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据用户终端的波束方向对小区内和小区间用户终端分组包括：

针对小区内用户终端，将小区内用户波束不存在交叠的用户终端分为波束相互正交的第一用户组，将小区内用户波束存在交叠的用户终端分为波束非正交的第二用户组；

针对小区间用户终端，将波束存在交叠的小区间用户终端分为第三用户组。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据用户终端的波束方向，向用户终端波束方向发送经过预编码的下行参考信号包括：

对于第一用户组或第二用户组内的用户终端，在用户终端的波束方向发送参考信号；

对于第三用户组内的用户终端，根据小区间已定义的图样，决定是否在当前时刻在组内用户终端的波束方向上发送参考信号。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述根据用户终端反馈的量化信息以及分组信息，对小区内和小区间用户终端的数据信道进行波束赋形包括：

对于第一用户组中的用户终端，按照用户终端的波束方向进行波束赋形；

对于第二用户组中的用户终端，通过迫零波束赋形预编码进行多用户多输入多输出传输；或者，通过时分或频分的方式在不同资源上传输非正交用户终端；

对于第三用户组中的用户终端，灵活配置用户终端的发送周期，使得干扰严重的波束在不同时刻进行发送。

5.一种毫米波大规模天线系统传输方法，其特征在于，包括：

向基站发送上行参考信号，以基站根据所述上行参考信号获取小区内以及小区间用户终端的波束方向，根据用户终端的波束方向对小区内和小区间用户终端分组，将当前小区的分组情况通知邻小区，并根据用户终端的波束方向，向用户终端波束方向发送经过预编码的下行参考信号；

接收基站发送的下行参考信号；

通过对下行参考信号的估计，获得下行信道信息，并对下行信道信息进行量化；

将下行信道信息的量化信息反馈给基站，以便基站根据所述量化信息以及分组信息，对小区内和小区间用户终端的数据信道进行波束赋形。

6.一种基站，其特征在于，包括波束方向获取模块、终端分组模块、下行参考信号发送模块和波束赋形模块，其中：

波束方向获取模块，用于根据用户终端发送的上行参考信号，获取小区内以及小区间用户终端的波束方向；

终端分组模块，用于根据用户终端的波束方向对小区内和小区间用户终端分组，并将当前小区的分组情况通知邻小区；

下行参考信号发送模块，用于根据用户终端的波束方向，向用户终端波束方向发送经过预编码的下行参考信号，以便用户终端通过对下行参考信号的估计，获得下行信道信息，并对下行信道信息进行量化；

波束赋形模块，用于根据用户终端反馈的量化信息以及分组信息，对小区内和小区间用户终端的数据信道进行波束赋形。

7.根据权利要求6所述的基站，其特征在于，

终端分组模块用于针对小区内用户终端，将小区内用户波束不存在交叠的用户终端分为波束相互正交的第一用户组，将小区内用户波束存在交叠的用户终端分为波束非正交的第二用户组；针对小区间用户终端，将波束存在交叠的小区间用户终端分为第三用户组。

8.根据权利要求7所述的基站，其特征在于，

下行参考信号发送模块用于对于第一用户组或第二用户组内的用户终端，在用户终端的波束方向发送参考信号；对于第三用户组内的用户终端，根据小区间已定义的图样，决定是否在当前时刻在组内用户终端的波束方向上发送参考信号。

9.根据权利要求7或8所述的基站，其特征在于，波束赋形模块包括第一波束赋形单元、第二波束赋形单元和第三波束赋形单元，其中：

第一波束赋形单元，用于对于第一用户组中的用户终端，按照用户终端的波束方向进行波束赋形；

第二波束赋形单元，用于对于第二用户组中的用户终端，通过迫零波束赋形预编码进行多用户多输入多输出传输；或者，通过时分或频分的方式在不同资源上传输非正交用户终端；

第三波束赋形单元，用于对于第三用户组中的用户终端，灵活配置用户终端的发送周期，使得干扰严重的波束在不同时刻进行发送。

10.一种用户终端，其特征在于，包括上行参考信号发送模块、下行参考信号接收模块、下行信道量化模块和量化信息反馈模块，其中：

上行参考信号发送模块，用于向基站发送上行参考信号，以基站根据所述上行参考信号获取小区内以及小区间用户终端的波束方向，根据用户终端的波束方向对小区内和小区间用户终端分组，将当前小区的分组情况通知邻小区，并根据用户终端的波束方向，向用户终端波束方向发送经过预编码的下行参考信号；

下行参考信号接收模块，用于接收基站发送的下行参考信号；

下行信道量化模块，用于通过对下行参考信号的估计，获得下行信道信息，并对下行信道信息进行量化；

量化信息反馈模块，用于将下行信道信息的量化信息反馈给基站，以便基站根据所述量化信息以及分组信息，对小区内和小区间用户终端的数据信道进行波束赋形。

11.一种毫米波大规模天线系统，其特征在于，包括如权利要求6-9中任一项所述的基站、以及如权利要求10所述的用户终端。