[发明专利]MIMO系统的校准方法

说明书

本发明提供一种MIMO系统的校准方法，所述方法包括：首先构造一个测量信号矩阵，然后根据所述测量信号矩阵去估计射频增益比矩阵，在校准过程中除了估计射频增益比矩阵的主对角线元素以外，还估计所述射频增益比矩阵除主对角线以外的其他元素，充分考虑了大规模MIMO系统的天线之间的相互作用。本发明能够改善大规模MIMO系统的校准效果。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种MIMO系统的校准方法。

背景技术

在TDD(Time Division Duplexing，时分双工)模式的MIMO(Multiple-InputMultiple-Output，多入多出)系统中，自由空间传播的上下行信道是对称的，然而由于每个天线使用不同的射频单元，由于不同的射频单元具有不同的增益，因此包括射频链路在内的等效传播信道是不对称的。

为了校准这种不对称，通过上行信道计算出下行信道，需要估计一个射频增益比矩阵。这个射频增益比矩阵的第(u，v)个元素为天线u的发射射频单元增益跟天线v的接收射频单元增益的比值。

现有的校准方法只估计所述射频增益比矩阵的主对角线元素，这是由于一般的MIMO系统天线之间没有相互作用，所以只需要估计每根天线的发射射频单元增益和自身的接收射频单元增益的比值。而不用考虑一根天线的发射射频单元增益和其他天线的接收射频单元增益的比值，所以非对角线元素默认为零。

作为下一代无线通信的关键技术，大规模MIMO系统拥有高频谱效率和高能量效率的特性，然而在大规模MIMO系统中，天线以阵列形式分布，天线之间距离很近，会产生相互作用。因此，在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下技术问题：

现有的校准方法只估计射频增益比矩阵的主对角线元素，忽视了天线之间的相互作用，对大规模MIMO系统来说，校准效果较差。

发明内容

本发明提供的MIMO系统的校准方法，能够改善大规模MIMO系统的校准效果。

本发明提供一种MIMO系统的校准方法，所述MIMO系统的所有天线等距离放置，所述方法包括：

构造测量信号矩阵Y，所述测量信号矩阵Y的第(u，v)个元素的表达式为：

y_u,v＝α_uhβ_v+n_u,v，u∈[1,M]，v∈[1,M]，

其中，y_u,v为所述测量信号矩阵Y的第(u，v)个元素，α_u为天线u的发射射频单元增益，β_v为天线v的接收射频单元增益，h为信道增益，n_u,v为天线u与天线v之间的测量噪声，所述天线u与天线v是相邻的，M为所述MIMO系统基站侧的天线总数；

利用所述测量信号矩阵Y估计射频增益比矩阵。

可选地，所述利用所述测量信号矩阵Y估计射频增益比矩阵包括：

利用N-LS法估计所述射频增益比矩阵主对角线上的元素；

确定任意节点u，u∈[1,M]，估计所述节点u所在列的元素。

可选地，所述利用N-LS法估计所述射频增益比矩阵主对角线上的元素包括：

对代价函数求导并使导数为零，其中A_u表示跟天线u相邻的天线序号的集合，v表示跟天线u相邻的天线序号。

可选地，所述确定任意节点u，u∈[1,M]，估计所述节点u所在列的元素包括：

对于所述节点u的第一层上的节点t₁，忽略测量噪声，射频增益比根据以下表达式确定：