WO2015070502A1 - 基于导频复用的大规模mimo无线通信方法 - Google Patents

基于导频复用的大规模mimo无线通信方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2015070502A1
WO2015070502A1 PCT/CN2013/089762 CN2013089762W WO2015070502A1 WO 2015070502 A1 WO2015070502 A1 WO 2015070502A1 CN 2013089762 W CN2013089762 W CN 2013089762W WO 2015070502 A1 WO2015070502 A1 WO 2015070502A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pilot
user
uplink
base station
channel
Prior art date
Application number
PCT/CN2013/089762
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
高西奇
尤力
仲文
巴特尔
夏香根
马霓
彭炎
Original Assignee
东南大学
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 东南大学 filed Critical 东南大学
Publication of WO2015070502A1 publication Critical patent/WO2015070502A1/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00Baseband systems
    • H04L25/02Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/0202Channel estimation
    • H04L25/0224Channel estimation using sounding signals
    • H04L25/0226Channel estimation using sounding signals sounding signals per se
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00Baseband systems
    • H04L25/02Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/0202Channel estimation
    • H04L25/0204Channel estimation of multiple channels
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/0001Arrangements for dividing the transmission path
    • H04L5/0003Two-dimensional division
    • H04L5/0005Time-frequency
    • H04L5/0007Time-frequency the frequencies being orthogonal, e.g. OFDM(A), DMT
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/003Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
    • H04L5/0048Allocation of pilot signals, i.e. of signals known to the receiver

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)

Abstract

本发明提出一种基于导频复用的大规模MIMO无线通信方法。基站侧配备大规模天线阵列,在同一时频资源上与多个用户进行无线通信。在同一时频资源上进行通信的不同用户所使用的导频信号不要求完全正交,不同用户之间可以复用相同的导频,导频信号的长度和导频个数可以小于在同一时频资源上进行通信的用户数目。各用户发送相互正交的探测信号,基站根据接收到的探测信号获取每个用户的统计信道信息,由此为各调度用户分配导频信号。各调度用户发送各自分配到的导频信号,基站侧依据信道估计值以及信道估计误差的统计特性作上行的鲁棒接收以及下行的鲁棒预编码传输。本发明能够降低系统的导频开销,提高无线通信系统的频谱效率及功率效率。

Description

基于导频复用的大规模 MIM0无线通信方法 技术领域 本发明涉及一种使用多天线的多入多出 (MIM0) 无线通信领域, 尤其涉 及一种基于导频复用的大规模 MIM0无线通信方法。 背景技术 随着智能移动终端的普及应用和移动新业务需求的不断发展, 移动通信 传输速率需求继续呈指数增长。 为满足未来移动通信应用需求, 需要深度挖 掘利用空间无线资源, 大幅提升无线通信的频谱利用率和功率利用率。采用 多天线发送和多天线接收的 MIM0无线传输技术, 是提高无线通信频谱和功 率效率的基本技术,在过去十余年内一直是无线通信研宄领域的主流技术之 一。受天线数量的限制(例如在 3GPP的 LTE-A标准中, 基站侧最多可配置 8 根天线), 传统 MIM0技术的频谱和功率效率仍然较低。在基站侧配置大规模 天线阵列 (数十根以上), 以深度挖掘利用空间维度资源, 成为未来无线通 信的发展趋势之一。 在实际无线通信系统中, 为了准确及时地获取信道信息, 常采用基于导 频辅助的信道估计方法。 在时分双工 (TDD) 大规模 MIM0无线通信系统中, 己有的导频辅助信道估计方案是: 小区内用户使用全正交导频, 同一组正交 导频序列在所有小区间重复使用。 随着小区内用户天线数目的增多, 导频开 销会随之线性增长, 进而导致无线通信系统频谱效率及功率效率的大幅降 低, 成为系统构建的瓶颈问题。 如何减小系统的导频开销, 进而实现频谱效 率及功率效率的提升, 是大规模 MIM0系统亟需解决的核心问题之一。 利用 大规模 MIM0信道通常呈现出较强空间局部性的特点, 本发明给出了一种基 于小区内用户间导频复用的大规模 MIM0无线通信方法。 发明内容 本发明的目的是提供一种基于导频复用的大规模 MIM0无线通信方法, 节省系统的导频开销。 该方法基本特点是, 小区内在同一资源上通信的不同 用户所使用的导频信号不要求完全正交, 不同用户之间可以复用导频, 导频 信号的长度和正交导频个数可以小于小区内在同一时频资源上进行通信的 用户数目。 本发明提出了一种基于导频复用的大规模 MIM0无线通信方法, 包括以 下步骤: a.基站侧配备大规模阵列天线, 基站在同一时频资源上与多个用户进行 无线通信, 通信的上下行采用时分双工 TDD方式, 通信过程包括上行信道探 测和导频调度、 上行信道训练、 上行鲁棒接收数据传输、 下行鲁棒预编码数 据传输四个阶段; b. 在上行信道探测和导频调度阶段, 各用户在不同的时频资源上发送 上行探测信号, 基站依据接收到的探测信号获取各用户的统计信道信息; 基 站侧利用统计信道信息,进行导频资源调度,确定各用户所使用的导频信号; c 在上行信道训练阶段, 各用户在同一时频资源上周期性地发送各自 所分配到的上行导频信号, 基站依据收到的导频信号进行各用户的信道估 计; d. 在上行鲁棒接收数据传输阶段, 各用户在同一时频资源上发送数据 信号,基站利用信道估计以及估计误差的统计特性对上行链路数据信号进行 鲁棒接收处理; e. 在下行鲁棒预编码数据传输阶段, 基站利用信道估计以及估计误差 的统计特性实施鲁棒预编码, 在同一时频资源上向各用户同时发送数据信 号, 各用户用户分别进行接收处理; f. 在各用户移动过程中, 随着基站与各用户间信道统计特性的变化, 动态地实施前述基于导频复用的通信过程。
所述大规模 MIM0无线通信系统中基站侧天线阵列包含数十个以上的天 线单元, 各天线单元之间的间距小于载波的波长, 当各天线采用全向天线或 120度扇区天线或 60度扇区天线时, 各天线之间的间距分别为 1 / 2波长或 波长或 1个波长; 每个天线单元采用单极化或多极化天线; 通信的上下行采 用时分双工 TDD方式, 上行链路传输信号包括上行探测信号、 上行导频信号 及上行数据信号, 下行链路传输信号涉及下行数据信号。 所述的统计信道信息获取由上行链路的信道探测过程完成; 各用户间歇 地发送上行探测信号, 每个用户发送的探测信号相互正交; 基站依据接收到 的上行探测信号, 利用样本加强平均方法, 估计出各用户的统计信道信息, 即各用户信道的特征模式域能量耦合矢量及空间相关矩阵。 所述的导频调度在基站侧依据各用户的统计信道信息完成,基站依据信 道估计均方误差之和最小准则, 或者数据检测平均均方误差之和最小准则, 或者复用导频的用户信道空间重合度之和最小准则,对小区中的用户及可用 导频资源进行调度, 确定导频复用模式, 即各用户使用的导频信号, 导频调 度可以通过穷举或者贪婪算法完成。 在上行信道训练阶段,各调度用户在给定的时频资源上发送各自所分配 到的导频信号, 不同用户所使用的导频不要求完全正交, 不同用户之间可以 复用相同的导频, 导频信号的长度和正交导频的个数可以小于在同一时频资 源上进行通信的用户数目。基站利用接收到的上行导频信号和各用户信道的 统计信息, 实现各调度用户的最小均方误差信道估计, 获得信道矢量的估计 值及其均方误差矩阵。 在上行数据传输阶段,各调度用户在给定的时频资源上同时发送数据信 号, 基站利用接收到的上行数据信号、 各调度用户的信道估计以及信道估计 误差的统计信息, 实施鲁棒接收处理, 获得发送数据信号; 上行鲁棒接收处 理可以采用平均最小均方误差准则,使得在信道估计误差范围内最小均方误 差检测的均方误差平均值最小。 在下行数据传输阶段,基站利用各调度用户的信道估计以及信道估计误 差的统计信息实施鲁棒预编码传输,在给定的时频资源上向各调度用户同时 发送数据信号; 下行鲁棒预编码传输可以采用平均最小均方误差准则, 使得 在信道估计误差范围内最小均方误差预编码传输的均方误差平均值最小。 有益效果: 本发明提供的基于导频复用的大规模 MIM0无线通信方法具 有如下优点: 1、 导频复用可以大幅降低系统的导频开销, 导频开销降低达 3-5倍以 上, 进而提升系统的频谱效率及功率效率。
2、 依据各用户的统计信道信息, 对导频资源进行自适应的调度, 在降 低导频开销的同时, 保障信道估计性能, 并提升系统的灵活性。
3、 利用信道的统计特性实现导频复用下的信道估计, 提升了信道估计 的准确性。
4、 上下行数据传输时考虑导频复用导致的信道估计误差, 提升了系统 数据传输的鲁棒性和效率。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案, 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 图仅仅表明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实施例的附图。 图 1为基站侧大规模天线阵列配置示意图。 图 2为基于导频复用的大规模 MIM0传输信号帧结构示意图。 具体实施方式 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案, 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、完整的描述,显然, 所描述的实施例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 所有其他实施例, 都应当属于本发明保护的范围。
1、 系统配置、 传输信号帧结构及通信过程 图 1为基站侧大规模天线阵列配置示意图,图中考虑单小区基站的情况, 基站侧配置包含数十个以上天线单元的天线阵列,大规模天线阵列可以采用 线阵列、 圆阵列、 板阵列或其它阵列结构。 各天线单元可采用全向天线或者 扇区天线, 当各天线单元采用全向天线、 120度扇区天线和 60度扇区天线时, 各天线之间的间距可配置为 1 / 2波长、 波长和 1个波长。 各天线单元可采 用单极化或多极化天线。 在此实施例中, 仅考虑窄带信道, 在所考虑的窄带信道中只有单个复合 径,所考虑的窄带信道可以看做是常规宽带 OFDM系统中的单个子载波信道。 考虑时分双工(TDD)传输方式, 并设基站侧配备的天线个数为 M, 用户个数 为 K, 每个用户配备单根天线。 图 2为基于导频复用的大规模 MIM0传输信号帧结构示意图,其中由用户 发送给基站的上行链路传输信号包括上行探测信号、上行导频信号及上行数 据信号, 由基站发送给用户的下行链路传输信号仅涉及下行数据信号。 上行 探测信号的发送周期远大于上行导频信号、 上行数据信号及下行数据信号, 即在相邻两次发送上行探测信号之间,上行链路多次发送上行导频信号和上 行数据信号, 下行链路多次发送下行数据信号。 基于上述帧结构的大规模 MIM0通信过程包括以下四个阶段: i. 上行信道探测和导频调度: 各用户间歇地发送上行探测信号, 基站依 据接收到的探测信号估计各用户的统计信道信息, 并利用各用户的统 计信道信息实施导频调度, 为每个用户分配所使用的上行导频信号。 ϋ. 上行信道训练: 各调度用户发送所分配的上行导频信号, 基站侧利用 接收到的导频信号, 获取各调度用户的信道参数估计, 并计算出信道 估计误差的统计信息。 iii. 上行鲁棒接收数据传输: 各调度用户发送上行数据信号, 基站利用信 道参数估计以及估计误差的统计信息, 对接收到的上行数据信号进行 鲁棒的接收处理, 获得发送信号的估计值, 并进而获得发送比特数据 流。 iv. 下行鲁棒预编码数据传输: 基站利用信道参数估计以及估计误差的统 计信息, 计算出向各用户信号发送数据所需的鲁棒预编码矩阵, 由此 生成下行发送信号, 由基站向各用户同时发送, 各用户依据接收到的 信号进行接收处理, 获得下行发送比特数据流。
2、 统计信道信息获取 各用户统计信道信息的获取由上行信道探测过程完成。在上行链路, 各 用户间歇地发送探测信号, 各用户的探测信号之间相互正交。 以 k表示小区中第 个用户在第 t个探测周期发送的探测信号, ft d m表示 基站侧第 m根天线在第 t个探测周期接收到的探测信号, gt,m,k表示第 k个用户 与基站侧第 m根天线之间在第 t个探测周期的信道参数, 表示第 个用户 与基站侧 个天线之间的 道矢量, 的第 m个元素为 & ί。 设 χ = [χ;ί … x;i]r, Xd
Figure imgf000008_0001
, 其 中 表示矩阵转置。 设 X;d(X;df = £σ Ι, 其中 #表示矩阵的共轭转置, 为 发送信号的功率, I为单位矩阵, £为探测信号的长度。 基站接收到的探测 信号可表示为:
Figure imgf000008_0002
其中 为加性白高斯噪声矩阵, 其各个元素的均值为零, 方差为 设 的统计模型为 = Vht k = V(mk ®h ), 其中 U为取决于基站侧天线 配置方式的固定矩阵 (称为特征模式矩阵), mt为第 A个用户所特有的信道 统计参量构成的矢量(各元素均为正值), 的各个元素服从独立同分布假 设(各元素均值为零、 方差为 1 ), ®表示逐元素乘积。称1^为第 Α个用户在 第 t个探测周期的特征模式域信道矢量, 并设 rt 。在特征模式矩阵 U 己知的情况下, 即为所需获得的第 A个用户的统计信道信息, 称为特征模 式域信道能量耦合矢量。 在第 t个探测周期, 首先由接收信号 Y d获得各用户特征模式域信道矢量 的估计值, 计算公式如下:
Figure imgf000008_0003
其中 表示各元素取共轭。 然后利用 {ί Λ ' = 0,1,....,Λ^ -1}和样本加强平均方 法, 即可获得的特征模式域信道能量耦合矢量 rt的估计值, 计算公式如下:
Figure imgf000008_0004
其中 为加权因子, 满足 « =1, 为窗口尺寸。 由 1^和11可以得到第 t个 探测周期内各用户信道的空间相关阵:
R^Udiag(ri)Uff (4) 其中 diag( 表示对角矩阵, 其对角元素构成的矢量为 。
3、 用户间导频复用与信道估计 为降低大规模 MIMO无线通信系统的导频开销,利用各用户信道的空域局 部特征 (由矢量!^中具有充分数值的元素确定), 在小区中不同用户之间复 用相同的导频, 进行上行导频信道参数估计。 在上行信道训练阶段, 各调度 用户发送各自所分配到的导频信号, 不同用户所使用的导频不要求完全正 交, 不同用户之间可以复用相同的导频, 基站对接收到的导频信号处理后, 实现各调度用户的最小均方误差信道估计。 设小区中存在 个被调度的单天线用户,导频个数为 τ,以^; ={1,2,···, 表 示被调度用户集合, Τ = {1, 2,..·, 表示可用正交导频序列编号集合, Χ「表示 第 /个导频序列所构成的导频矢量, Τ。 Αν^,Τ^ π ^,π^ 示导频复用模式, 其中 Α表示用户编号, 表示第 A个用户所使用的导频序 列编号。此外,以 = ^: ¾ = 表示复用第 个导频序列的被调度用户集合。 在导频复用情况下, 导频个数小于小区内调度用户个数, §Ρτ小于 ^, 导频 序列长度不小于 τ。设 τ个导频序列之间正交, 即 (X fX; = ^-/'),其中 为发送导频信号的功率, /
Figure imgf000009_0001
/≠/ 在上行训练阶段, 按照导频复用模式 Ρ(Κ,Τ;), 第 Α个用户发送第 ^个导 频序列, 即发送导频信号矢量为 , 以 表示基站侧第 根天线接收到的 导频信号,以 g 表示第 个用户与基站侧第 根天线之间在当前训练周期的 信道参数, 表示第 个用户与基站侧 个天线之间的信道矢量, 的第 个 元 素 为 gm,k 。 设
Figure imgf000009_0002
y" ··· ΎΜΪ ,
G = [gl g2gj 。 基站接收到的导频信号可表示为: Yfr = GXfr + Z' 其中 zfr为加性白高斯噪声矩阵,其各个元素的均值为零,方差为 。由于 zfr 与 同属上行链路的接收信号噪声, 在一个或多个探测周期内, 其元素的 方差相同, 即 = 。 基站依据接收到的导频信号进行信道估计, 获得各用户信道的估计值及 其均方误差。 以基站侧作最小均方误差 (匪 SE) 信道估计为例, 第 A个用户 信道估计值按下式计算:
Figure imgf000010_0001
其估计的均方误差按下式计;
Figure imgf000010_0002
其中 为各用户上行训练阶段的发射信噪比。
4、 上行鲁棒接收 在上行数据传输阶段, 利用所获得的各调度用户的信道估计值以及信道 估计的均方误差, 基站对上行链路数据实施鲁棒接收。 上行鲁棒接收可以采 用平均最小均方误差准则,使得在信道估计误差范围内最小均方误差检测的 均方误差平均值最小。 以 χ"'表示小区中 个用户当前时刻发送的数据信号,其中第 个元素为第 个用户的发送数据信号, 设其均值为零、 方差为 。 每个用户的发送数据 信号为其发送信息比特流经过信道编码、交织及调制符号映射后得到的数据 信号。 以 y"'表示基站侧 M根天线接收到的数据信号, 其中第 w个元素为第 根天线接收到的数据信号。 接收信号可表示为:
Figure imgf000010_0003
其中 为加性白高斯噪声矢量,其各个元素的均值为零,方差为 σζ"'。由于 ζ"' 与 Zfr和 Z 同属上行链路的接收信号噪声, 在一个或多个探测周期内, 其元 素的方差相同, 即 将基站侧所获取的所有调度用户的信道估计值记为 0 = [n..., ]。在平 均最小均方误差准则下, 发送信号的鲁棒估计由下式计算:
Figure imgf000011_0001
其中 为各用户上行数据传输的发射信噪比。利用发送信号的鲁棒 估计值, 经过解调、 解交织及信道解码等过程, 可获得各用户发送信息比特 流的估计值。
5、 下行鲁棒预编码 在下行数据传输阶段,利用所获得的各调度用户的信道估计值以及信道 估计的均方误差, 实施下行鲁棒预编码传输。 下行鲁棒预编码传输可以采用 平均最小均方误差准则,使得在信道估计误差范围内最小均方误差预编码传 输的均方误差平均值最小。 以 '表示基站在当前时刻向小区中 个用户发送的预编码之前的数据 信号, 其中第 个元素为第 个用户的发送数据信号, 设其均值为零、 方差 为 。每个用户的发送数据信号为其发送信息比特流经过信道编码、交织及 调制符号映射后得到的数据信号。 以 B表示基站预编码矩阵, 基站侧实际发 送信号为 B^。 以 y 表示 个用户接收到的数据信号, 其中第 个元素为第 个用户接收到的数据信号。由于采用 TDD传输模式,在同一信道训练周期内, 下行信道可表示为上行信道 G的转置。 接收信号可表示为:
yd! = GT xd! + z (10) 其中 为加性白高斯噪声矢量, 其各个元素的均值为零, 方差为 。 在平均最小均方
其中 = I σά为各用户下行传输的平均发射信噪比, γ为基站侧发射功率 约束参数,
Figure imgf000012_0001
其中 trU表示矩阵求迹运; 各调度用户利用接收到的信号, 经过解调、 解交织及信道解码等过程, 可获得下行发送信息比特流的估计值。
6、 导频调度 前述的上行信道估计以及上下行鲁棒数据传输适用于任意的导频复用模 式, 此处给出如何实现导频资源调度, 确定导频复用模式。 导频调度在基站侧实施, 基站侧利用所获得的各用户的统计信道信息, 依据给定的准则,如信道估计均方误差之和最小准则或者数据检测平均均方 误差之和最小准则或者复用导频的用户空间重合度之和最小准则,对导频资 源进行调度, 确定各用户使用的导频信号。 ί道估计均方误差之和可由下式得到:
∑tr{R (13) 基于信道估计均方误差之和最小准则的导频调度即是:搜索出使得 ^最小的 导频复用模式 p^, >。 数据检测平均均方误差之和可由下式近似得到:
^ « trU l + Ω (14) 其中矩阵 Ω的第 行第 j列元素可由下式得到:
Figure imgf000012_0002
其中 ^为各用户上行或者下行传输的平均信噪比。 基于数据检测平均均方 误差之和最小准则的导频调度即是: 搜索出使得 最小的导频复用模式 (c,r 复用导频的用户信道空间重合度之和可由下式得到: ζ=∑ ∑ J (16) m i K,m, i≠j 其中 C为用户 与用户 之间的信道空间重合度, 可由下式计算得到:
Figure imgf000013_0001
基于复用导频的用户信道空间重合度之和最小准则的导频调度即是:搜索出
Figure imgf000013_0002
上述三种导频调度均可通过穷举搜索或贪婪算法完成求解。 此处给出一 种基于复用导频的用户信道空间重合度之和最小准则的贪婪算法, 具体算法 描述如下: 步骤 1: 初始化用户集合及导频集合: 用户集合 κ=μ,2,..., , 导频集合
Τ ={\,2,...,τ} , 剩余用户集合^ ^ ^:, 未分配导频集合 Τ""=Τ。 步骤 2: 初始化导频分配: 用户 1使用 1号导频, =W, π, =\, mx =\ 更新剩余用户集合和未分配导频集合: ^;"" C{1}, T"" T""\{ 。 步骤 3: 对于未分配导频集合 中的各个导频, 依次为其选择剩余用户 集合^ "中与己分配导频用户之间信道空间重合度最大的用户。对于导频 t T" 用户选择公式为: mt =argmax ^ ;t>m. (18) 分配导频 t给用户 ^, m =t , 。 更新剩余用户集合和未分配导频 集合: ] n ^ ] n \{mt) , Τ"" Τ""ψ}。 步骤 4: 如果 T"«≠0, 返回步骤 3进行循环; 否则转至步骤 5。 步骤 5: 对于剩余用户集合^ "中的所有用户, 依次为其分配导频, 使得 复用导频的用户的信道空间重合度最小。对于用户 e ", 导频选择公式 为: nk - arg min ^ ζ^ ( 19) 分配导频 给用户 , w {k、。 更新剩余用户集合: i n ^ i n \{k]。 步骤 6: 如果 "≠0, 返回步骤 5进行循环; 否则终止调度。
7、 导频复用传输的动态调整 在各用户移动过程中,随着基站与各用户间信道的长时统计特性^的变 化, 基站侧动态地实施前述导频调度, 形成更新后的导频复用模式, 并进而 实施前述的基于导频复用的传输过程。长时统计特性的变化与具体的应用场 景有关, 其典型统计时间窗是短时传输时间窗的数倍或数十倍, 相关的信道 统计信息的获取也在较大的时间宽度上进行。 在本申请所提供的实施例中, 应该理解到, 所揭露的方法, 在没有超过 本申请的精神和范围内, 可以通过其他的方式实现。 当前的实施例只是一种 示范性的例子, 不应该作为限制, 所给出的具体内容不应该限制本申请的目 的。 例如, 多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统, 或一些特 征可以忽略, 或不执行。 以上所述, 仅为本发明的具体实施方式, 但本发明的保护范围并不局限 于此, 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内, 可轻易 想到变化或替换, 都应涵盖在本发明的保护范围之内。 因此, 本发明的保护 范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

权利要求书
1. 一种基于导频复用的大规模 MIM0无线通信方法, 其特征在于:
a. 基站侧配备大规模阵列天线, 基站在同一时频资源上与多个用户进行无线通信, 通信的上下行采用时分双工 TDD 方式, 通信过程包括上行信道探测和导频调度、 上行信 道训练、 上行鲁棒接收数据传输、 下行鲁棒预编码数据传输四个阶段:
b . 在上行信道探测和导频调度阶段, 各用户在不同的时频资源上发送上行探测信 号, 基站依据接收到的探测信号获取各用户的统计信道信息; 基站侧利用统计信道信 息, 进行导频资源调度, 确定各用户所使用的导频信号;
c 在上行信道训练阶段, 各用户在同一时频资源上周期性地发送各自所分配到的上 行导频信号, 基站依据收到的导频信号进行各用户的信道估计;
e. 在上行鲁棒接收数据传输阶段, 各用户在同一时频资源上发送数据信号, 基站利 用信道估计以及估计误差的统计特性对上行链路数据信号进行鲁棒接收处理;
f. 在下行鲁棒预编码数据传输阶段, 基站利用信道估计以及估计误差的统计特性实 施鲁棒预编码, 在同一时频资源上向各用户同时发送数据信号, 各用户分别进行接收处 理;
g.在各用户移动过程中, 随着基站与各用户间信道统计特性的变化, 动态地实施前 述基于导频复用的通信过程。
2. 根据权利要求 1所述的导频复用大规模 MIM0无线通信方法, 其特征在于: 所述大 规模 MIM0无线通信系统中基站侧大规模阵列天线包含数十个以上的天线单元, 各天线单 元之间的间距小于载波的波长, 当各天线采用全向天线或 120度扇区天线或 60度扇区天 线时, 各天线之间的间距分别为 1/2波长或 l/V^波长或 1个波长; 每个天线单元采用单极 化或多极化天线; 通信的上下行采用时分双工 TDD 方式, 上行链路传输信号包括上行探 测信号、 上行导频信号及上行数据信号, 下行链路传输信号为下行数据信号。
3. 根据权利要求 1 所述的导频复用大规模 MIM0无线通信方法, 其特征在于: 所述 的各用户发送的上行探测信号相互正交, 基站依据接收到的上行探测信号, 利用样本加 强平均方法, 估计出各用户的统计信道信息, 即各用户信道的特征模式域能量耦合矢量 及空间相关矩阵。
4. 根据权利要求 1 所述的导频复用大规模 MIM0无线通信方法, 其特征在于: 所述 的导频资源调度在基站侧依据各用户的统计信道信息完成, 基站依据信道估计均方误差 之和最小准则, 或者数据检测平均均方误差之和最小准则, 或者复用导频的用户信道空 间重合度之和最小准则, 对小区中的用户及可用导频资源进行调度, 确定导频复用模 式, 即各用户使用的导频信号, 导频调度通过穷举或者贪婪算法完成。
5. 根据权利要求 1 所述的导频复用大规模 MIM0无线通信方法, 其特征在于: 在所 述的上行信道训练阶段, 各用户在给定的时频资源上发送各自所分配到的导频信号, 不 同用户所使用的导频不要求完全正交, 多个不同用户之间复用相同的导频, 导频信号的 长度和正交导频的个数小于在同一时频资源上进行通信的用户数目; 基站利用接收到的 上行导频信号和各用户信道的统计信息, 实现各用户的最小均方误差信道估计, 获得信 道矢量的估计值及其均方误差矩阵。
6. 根据权利要求 1 所述的导频复用大规模 MIM0无线通信方法, 其特征在于: 在所 述的上行鲁棒接收数据传输阶段, 各用户在给定的时频资源上同时发送数据信号, 基站 利用接收到的上行数据信号、 各用户的信道估计以及信道估计误差的统计信息, 实施鲁 棒接收处理, 获得发送数据信号; 上行鲁棒接收处理可以采用平均最小均方误差准则, 使得在信道估计误差范围内最小均方误差检测的均方误差平均值最小。
7. 根据权利要求 1 所述的导频复用大规模 MIM0无线通信方法, 其特征在于: 在所 述的下行鲁棒预编码数据传输阶段, 基站利用各用户的信道估计以及信道估计误差的统 计信息实施鲁棒预编码传输, 在给定的时频资源上向各用户同时发送数据信号; 下行鲁 棒预编码传输采用平均最小均方误差准则, 使得在信道估计误差范围内最小均方误差预 编码传输的均方误差平均值最小。
PCT/CN2013/089762 2013-11-13 2013-12-18 基于导频复用的大规模mimo无线通信方法 WO2015070502A1 (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310563145.8A CN103546264B (zh) 2013-11-13 2013-11-13 基于导频复用的大规模mimo无线通信方法
CN201310563145.8 2013-11-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015070502A1 true WO2015070502A1 (zh) 2015-05-21

Family

ID=49969349

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CN2013/089762 WO2015070502A1 (zh) 2013-11-13 2013-12-18 基于导频复用的大规模mimo无线通信方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN103546264B (zh)
WO (1) WO2015070502A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108039899A (zh) * 2017-11-27 2018-05-15 南京邮电大学 一种基于egc的多小区大规模mimo系统资源分配方法
CN109714095A (zh) * 2019-02-01 2019-05-03 军事科学院系统工程研究院网络信息研究所 一种基于全双工的认知无线网络物理层安全传输方法
WO2019157230A1 (en) 2018-02-08 2019-08-15 Cohere Technologies, Inc. Aspects of channel estimation for orthogonal time frequency space modulation for wireless communications

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103546264B (zh) * 2013-11-13 2017-07-28 东南大学 基于导频复用的大规模mimo无线通信方法
US9985701B2 (en) * 2014-05-07 2018-05-29 National Instruments Corporation Signaling and frame structure for massive MIMO cellular telecommunication systems
CN104039004A (zh) * 2014-06-09 2014-09-10 东南大学 大规模多输入多输出系统中异构用户导频功率优化分配方法
CN103997394A (zh) * 2014-06-11 2014-08-20 东南大学 多小区协调大规模mimo导频复用传输方法
CN105406950A (zh) 2014-08-07 2016-03-16 索尼公司 用于无线通信的装置和方法、电子设备及其方法
CN104144039B (zh) * 2014-08-15 2017-11-28 东南大学 一种大规模mimo系统中基于相干时间的导频分配方法
US10271222B2 (en) 2014-08-28 2019-04-23 Southeast University Omni-directional transmission in large-scale MIMO systems
CN105391513B (zh) * 2014-09-03 2018-10-30 中国电信股份有限公司 基于反馈信息形成预编码矩阵的方法、装置和系统
CN104219189B (zh) * 2014-09-03 2017-08-15 东南大学 角度‑时延域导频复用宽带大规模mimo通信方法
CN105656608B (zh) * 2014-11-13 2018-11-02 中国移动通信集团公司 一种导频资源分配方法、装置和基站
CN107078836B (zh) * 2014-11-25 2019-11-19 华为技术有限公司 一种导频信号的生成方法及装置
CN104967469A (zh) * 2015-03-18 2015-10-07 郑州大学 一种基于无比率编码的大规模mimo传输方法
CN106033987B (zh) * 2015-03-20 2021-05-07 上海诺基亚贝尔股份有限公司 增强探测参考信号容量的方法及装置
CN107735956B (zh) * 2015-06-26 2020-10-23 瑞典爱立信有限公司 提高无线通信系统容量的方法、相关设备和存储介质
CN106452700B (zh) 2015-08-06 2020-02-18 电信科学技术研究院 一种进行数据传输的方法和设备
CN108370261B (zh) * 2015-12-10 2021-09-10 索尼集团公司 操作蜂窝mimo系统
CN105656536B (zh) * 2016-01-06 2018-10-23 上海交通大学 全双工大规模天线阵多长度导频机制通信方法
WO2017161478A1 (zh) * 2016-03-21 2017-09-28 中国科学技术大学 一种利用无线信道互易性对多用户传输信号的方法
CN106301502B (zh) * 2016-10-08 2019-07-12 东南大学 射频电路失配情况下大规模mimo下行无线通信方法
CN106341216B (zh) * 2016-10-10 2019-07-12 东南大学 一种无线通信链路自适应方法及上下行链路自适应方法
CN107124255A (zh) * 2017-04-05 2017-09-01 东南大学 基于大规模mimo系统的半正交导频复用方法及应用
CN107276934B (zh) * 2017-06-30 2019-09-10 东南大学 一种大规模mimo系统多用户上行鲁棒检测方法
CN107769905B (zh) * 2017-10-16 2020-10-16 杭州电子科技大学 一种基于mse的多小区导频改进分配方法
CN110519029B (zh) * 2019-08-08 2021-10-29 东南大学 蜂窝与v2v混合大规模mimo导频复用信道获取方法
CN110943819B (zh) * 2019-10-30 2022-08-30 深圳供电局有限公司 导频分配方法和装置、计算机设备、计算机可读存储介质
CN113489519B (zh) * 2021-07-07 2022-08-19 东南大学 一种面向非对称大规模mimo系统的无线通信传输方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101523760A (zh) * 2006-10-06 2009-09-02 英特尔公司 减轻符号间干扰
CN101588190A (zh) * 2008-05-19 2009-11-25 大唐移动通信设备有限公司 信道估计方法和装置及相应的基站系统
CN101753170A (zh) * 2008-12-12 2010-06-23 大唐移动通信设备有限公司 多小区信道估计方法和装置
CN102891815A (zh) * 2012-09-19 2013-01-23 北京航空航天大学 一种时分双工多基站协作系统中的低复杂度信道估计方法
CN103546264A (zh) * 2013-11-13 2014-01-29 东南大学 基于导频复用的大规模mimo无线通信方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7672390B2 (en) * 2006-08-08 2010-03-02 National Tsing Hua Univerisity Low complexity scalable MIMO detector and detection method thereof
CN101807978B (zh) * 2010-03-12 2012-11-21 北京航空航天大学 基于收发机天线校准误差的多点协作鲁棒预编码方法
CN102740490B (zh) * 2012-06-20 2014-10-29 东南大学 利用长时信道信息的大规模分布式mimo系统调度方法
CN103298124B (zh) * 2013-06-14 2016-06-29 东南大学 基于空间正交性的大规模mimo系统导频分配方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101523760A (zh) * 2006-10-06 2009-09-02 英特尔公司 减轻符号间干扰
CN101588190A (zh) * 2008-05-19 2009-11-25 大唐移动通信设备有限公司 信道估计方法和装置及相应的基站系统
CN101753170A (zh) * 2008-12-12 2010-06-23 大唐移动通信设备有限公司 多小区信道估计方法和装置
CN102891815A (zh) * 2012-09-19 2013-01-23 北京航空航天大学 一种时分双工多基站协作系统中的低复杂度信道估计方法
CN103546264A (zh) * 2013-11-13 2014-01-29 东南大学 基于导频复用的大规模mimo无线通信方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108039899A (zh) * 2017-11-27 2018-05-15 南京邮电大学 一种基于egc的多小区大规模mimo系统资源分配方法
WO2019157230A1 (en) 2018-02-08 2019-08-15 Cohere Technologies, Inc. Aspects of channel estimation for orthogonal time frequency space modulation for wireless communications
EP3750252A4 (en) * 2018-02-08 2021-08-11 Cohere Technologies, Inc. CHANNEL ESTIMATE ASPECTS FOR ORTHOGONAL TIME-FREQUENCY SPATIAL MODULATION FOR WIRELESS COMMUNICATIONS
US11632270B2 (en) 2018-02-08 2023-04-18 Cohere Technologies, Inc. Aspects of channel estimation for orthogonal time frequency space modulation for wireless communications
CN109714095A (zh) * 2019-02-01 2019-05-03 军事科学院系统工程研究院网络信息研究所 一种基于全双工的认知无线网络物理层安全传输方法
CN109714095B (zh) * 2019-02-01 2019-12-17 军事科学院系统工程研究院网络信息研究所 一种基于全双工的认知无线网络物理层安全传输方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103546264B (zh) 2017-07-28
CN103546264A (zh) 2014-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015070502A1 (zh) 基于导频复用的大规模mimo无线通信方法
US8634395B2 (en) Method of performing link adaptation procedure
CN107483088B (zh) 大规模mimo鲁棒预编码传输方法
EP2837123B1 (en) Transmit diversity on a control channel without additional reference signals
JP6162321B2 (ja) ワイヤレス通信におけるチャンネル推定
US10069550B2 (en) Method and apparatus for generating and reporting feedback information in mobile communication system
WO2011147159A1 (zh) 空分多址多天线传输下行链路导频与信道估计方法
WO2015042855A1 (zh) 通信方法、基站和用户设备
KR20100099453A (ko) 간섭 정렬을 위하여 선택적으로 간섭 채널들에 대한 정보를피드백하는 통신 시스템 및 그 방법
CN104980197A (zh) 一种实现透明多用户多输入多输出传输的方法及装置
WO2009033365A1 (fr) Procédé, système et appareil pour une transmission spatiale montante d'un système tdd
CN101729115A (zh) 一种多天线发射方法、装置及系统
CN105591677B (zh) 一种基于干扰对齐技术的d2d协作多点传输方法
CN102882570B (zh) 移动通信网络下设备间通信的最优收发联合处理方法
KR20100110965A (ko) 다중 셀 다중 안테나 시스템에서 간섭을 고려한 빔포밍 방법 및 장치
WO2015081588A1 (zh) 密集分布式无线网络动态导频复用信道估计与导频分配方法
CN103036601A (zh) 一种确定秩指示和预编码矩阵索引的方法和装置
EP3403336A1 (en) Communication device and methods thereof
CN110557348B (zh) 用于解调数据的方法和通信装置
JP5208453B2 (ja) 通信装置、及び送信レート設定方法
CN106160814B (zh) 一种基于干扰对齐技术的多基站协作下行传输方法
CN104967469A (zh) 一种基于无比率编码的大规模mimo传输方法
CN110011706A (zh) 一种优化协作传输的方法及装置
CN113746606A (zh) 一种通信方法及装置
CN102457347A (zh) 信号发送设备和方法及相应的信号接收设备和方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13897315

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13897315

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1