[发明专利]时分双工多输入多输出的下行波束形成方法、装置和系统

说明书

技术领域

本发明涉及时分双工(TDD，Time Duplex Division)技术领域，更具体 地，涉及一种时分双工多输入多输出的下行波束形成方法、装置和系统。

背景技术

近年来，信息论的研究已经表明，多天线技术(MIMO，Multiple Input Multiple Output)能够显著地提高通信系统的复用增益和分集增益。如果采 用BLAST技术，不同的发射天线将发射不同的数据流，此时系统的容量将 与MIMO信道的秩成比例增长；如果采用空时编码、单波束形成技术，所 有天线将发射同一个数据流来提高传输可靠性，最大的分集增益可以等于发 射天线数与接收天线数的乘积。当然，根据对速率及可靠性的具体要求，还 可以将MIMO系统设计为同时利用复用增益与分集增益，即在复用与分集 之间达到一个折衷。

在频分双工(FDD，Frequency Duplex Division)系统中，由于下行信 道不容易获得，故下行波束形成矢量一般由移动终端计算，并从有限长度的 码本(codebook)中选取，选取出来的最优码字(codeword)的编号由移动 终端经低速率的反馈信道反馈到基站。这类方法通常被称为有限反馈预编 码。

与FDD不同，在时分双工(TDD，Time Duplex Division)系统中，由 于上下行链路利用相同的频率资源，故上下行信道存在互易性，即下行信道 可以通过上行信道的估计得到。利用此信道信息，可以采用多种预编码技术， 如奇异值分解(SVD，Singular Value Decomposition)、迫零(ZF，Zero Forcing)、最小均方误差(MMSE，Minimum Mean Square Error)、 Tomlinson-Harashima Precoding(THP)以及Vector Precoding(VP)等。 对于TDD-MIMO系统，采用以上预编码技术的前提是移动终端要利用所 有的天线进行发射，以使基站得到MIMO信道的所有信息。然而，由于功 放功耗及复杂度等方面的限制，目前移动终端虽然可以采用多天线接收，但 其上传仍采用单天线。这就使得基站利用互易性仅能得到关于移动终端一根 天线所对应的部分信道信息(PCSI，Partial Channel State Information)。显 然，仅依靠此部分信道信息，传统的预编码技术无法实现。此时的预编码只 能利用部分CSI以及信道统计信息加以实现。

TDD-MIMO系统中，一种现有的预编码实现方法是采用伪特征波束形 成技术。其思想是重构信道的相关矩阵，然后利用SVD分解的方法实现多 个流的波束选取。重构的相关矩阵由三部分加权形成，即基站侧瞬时部分 CSI所形成的秩为1的相关阵、移动终端反馈的长时信道相关阵、以及基站 侧随机选取的包含瞬时PCSI的酉空间的长时统计。

然而，这种方法需要移动终端长时统计量的反馈，且基站与移动终端要 同时执行SVD分解以选取传输模式，同时基站还要维持一个随机统计量， 这个统计量要通过连续的QR分解来实现，因此实现起来复杂度相对较高。 另外，这种伪特征波束形成技术中并没有确定最优的权值，实际使用时只能 利用经验权值。显然，这种伪特征波束形成技术没有充分利用精确的PCSI， 其对应的数据流的速率无法得到保证。

发明内容

本发明实施例提出一种时分双工多输入多输出的下行波束形成方法，以 降低实现复杂度。

本发明实施例提出一种时分双工多输入多输出的基站，以降低实现复杂 度。

本发明实施例提出一种时分双工多输入多输出的通信系统，以降低实现 复杂度。

本发明实施例的技术方案如下：

一种时分双工多输入多输出的下行波束形成方法，该方法包括：

按照最大速率传输准则生成第一个数据流的发射波束；

生成除了所述第一个数据流之外的其它数据流的发射波束，使得所述其 它数据流的发射波束被限制在所述第一个数据流的发射波束的零空间当中。

一种基站，该基站包括第一个数据流发射波束形成单元和其它数据流发射 波束形成单元，其中：

第一个数据流发射波束形成单元，用于按照最大速率传输准则生成第一个 数据流的发射波束；