[发明专利]一种TDD系统的下行单用户多层波束成形方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及无线移动通信领域，尤其涉及一种波束成形技术。

背景技术

多输入多输出(Multiple Input and Multiple Output，MIMO)系统由于其有效提高信道容量而成为LTE、LTE+的研究中一项倍受人们关注的技术。

在单用户MIMO模式中，可以通过设计合适的发射天线和接收天线的权值矢量来对多个数据流通过多个层同时进行传输，并可以使多个层的数据之间并行传输，去除层间干扰。

在多用户MIMO模式中，可以通过设计合适的发射天线和接收天线的权值矢量来设计赋形波束的方向，区分多用户的信号，去除用户间干扰。

波束成形的方法通过用户所在方位来区分用户，从而可以实现多个用户复用相同的时间、频率资源。对于小天线间距(0.5λ)情况有利于控制波束指向，更加适合于应用波束成形(beamforming)技术。同时波束成形技术也可以对同一个用户的信号最强的几个方向进行传输，以利用多径信道环境中最强的几条径。

波束成形技术主要是通过控制波束方向来进行工作的，比较适合用于空旷的郊区场景。波束成形可以获得明显的波束能量增益，可以扩大小区的覆盖。同时波束成形技术也可以用于复杂的城区环境，利用波束方向类的算法可以利用信号最强的几个径的方向，利用信道矩阵分解类的算法可以使用信道容量最好的几条径。

波束成形技术利用天线阵列结构可以获得特征方向的波束，因此可以获得明显的波束能量增益，这可以完善小区覆盖和系统容量，减小系统干扰和增加系统容量，提高链路可靠性，提高峰值速率，波束成形技术可以有效的改善边沿用户的性能，对于LTE+系统来说，可以将现有的单流波束成形技术扩展至多流波束成形技术，仍然适用于单用户，从而提高用户的吞吐量。

对于即将开始制定的3GPP Rel-10标准来说，基站侧天线数目将会扩展至8个以上，终端侧天线数目将会扩展至4个以上，对于未来的波束成形技术来说，控制波束成形所使用的层数从而充分并合理的利用空间信道资源成为重要的课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种TDD系统的下行单用户多层波束成形方法和装置，本发明通过下行信道矩阵得到每个空间信道层的增益和发射权值，解决了控制波束成形所使用的空间信道层的层数的问题，从而最大限度利用信道容量。

根据本发明的一个方面，本发明提出的一种TDD系统的下行单用户多层波束成形方法包括：

A)演进B节点eNB根据估计的上行信道矩阵获取下行信道矩阵，并根据所述下行信道矩阵得到每个空间信道层的增益和发射权值；

B)eNb利用每个空间信道层的增益计算不同空间信道层传输的数据到达接收端后的信噪比，以获取可以正确传输数据的k个空间信道层；

C)eNb将所述k个空间信道层传输的数据分别加载专用导频，并将所述k个空间信道层传输的数据分别乘以相应的发射权值后，通过天线发射出去。

根据本发明的另一个方面，本发明提出的一种TDD系统的下行单用户多层波束成形装置包括：

参数生成单元，用于根据估计的上行信道矩阵获取下行信道矩阵，并根据所述下行信道矩阵，生成每个空间信道层的增益和发射权值；

判决单元，用于利用每个空间信道层的增益计算不同空间信道层传输的数据到达接收端后的信噪比，并获取可以正确传输数据的k个空间信道层；

发送单元，用于将所述k个空间信道层传输的数据分别加载专用导频，并乘以相应的发射权值后，通过天线发射出去。

与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：

本发明方案给出了同时使用多个层的单用户波束成形方法和装置，统一考虑多个层的数据，最大限度的利用信道容量，从而充分并合理得利用空间信道的资源。

附图说明

图1是TDD系统的下行单用户多层波束成形方法原理框图；

图2是TDD系统的下行单用户多层波束成形方法流程图；

图3是TDD系统的下行单用户多层波束成形装置框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在TDD系统中，由于上行信道与下行信道所处的频段相同，仅通过时间变化切换上行信道与下行信道的数据传输，因此，通常认为上行信道与下行信道具有互易性，即可以通过上行信道信息直接获得下行信道信息。因此，当TDD系统的eNb根据上行SRS导频计算用户的上行信道矩阵后，根据TDD系统的上行信道和下行信道的互易性，获得下行信道矩阵H，如下：