[发明专利]用于大规模MIMO系统的波束形成的方法和设备

说明书

本发明的目的是提供一种用于大规模MIMO系统的波束形成的方法与设备。具体地，对拟经天线阵列传输的S路数据流进行水平方向基带波束形成处理，得到T路数据流；对T路数据流进行垂直方向数字波束形成处理，以将T路数据流按预定规则映射至相应通道上；对每一通道上的数据流进行模拟波束形成处理，以将每一通道上的数据流映射至天线阵列的相应阵元上进行发送。与现有技术相比，本发明实现了以下有益效果：将RF波束形成和在FH与天线限制下的BB波束形成的优势结合，提供了BB算法选择及RF波束设计的很好的灵活性，平衡了BB与RF之间的复杂性和性能，并实现了在sub‑6GHz中的大规模MIMO。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种用于大规模MIMO系统的波束形成的技术。

背景技术

当今，RF(射频)波束形成被应用于在大于6GHz的mmWAVE(毫米波)频带中大规模MIMO(多输入多输出，Multiple Input Multiple Output)部署的解决方案。而小于6GHz中的大规模MIMO方案需考虑信道特性、FH(Fronthual，前传)容量、天线结构以及波束形成算法。

毫米波中，RF波束形成采用LEN(透镜)天线或相位阵列天线来为不同用户形成波束。但在小于6GHz(sub-6GHz)频带中，因信道具有大角度扩展，RF波束形成需要比毫米波中的天线数量多，以区分用户。在低频带中，多天线将引起较大天线规模。同时，在信道具有大角度扩展下，RF波束形成不能很好地抑制用户间的干扰。因此，不得不使用具有增强的信号处理算法的基带波束形成。

4G(第四代移动通信)中，天线数量为8，带宽20MHz，选择的是基带波束形成。但在5G(第五代移动通信)中，将由超过64个天线且同时具有100MHz带宽，FH无法支持如此高的数据速率。如将L1层处理直接移至RF，FH传输能够避免，但RF模块的复杂性不能被接受。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于大规模MIMO系统的波束形成的方法与设备。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于大规模MIMO系统的波束形成方法，其中，该大规模MIMO系统中的天线为M行N列的天线阵列，该天线阵列中的每一天线对中的每个阵元被交叉极化，其中，该方法包括以下步骤：

a对拟经所述天线阵列传输的S路数据流进行水平方向基带波束形成处理，得到T路数据流；

b对所述T路数据流进行垂直方向数字波束形成处理，以将所述T路数据流按预定规则映射至相应通道上，其中，该预定规则包括：所述T路数据流与其映射的通道之间满足以下关系：

AP(n)×W_DBF0+AP(n+16)×W_DBF1＝Tx(4n,4n+1,4n+2,4n+3),n＝0…S-1，AP(n)、AP(n+16)分别表示所述T路数据流中的第n、n+16路数据流，W_DBF0、W_DBF1分别表示AP(n)、AP(n+16)的数字波束加权系数，Tx(4n,4n+1,4n+2,4n+3)表示被映射的通道；

c对每一通道上的数据流进行模拟波束形成处理，以将每一通道上的数据流映射至所述天线阵列的相应阵元上进行发送。

根据本发明的另一方面，还提供了一种用于大规模MIMO系统的波束形成设备，其中，该大规模MIMO系统中的天线为M行N列的天线阵列，该天线阵列中的每一天线对中的每个阵元被交叉极化，其中，该设备包括：

基带波束形成装置，用于对拟经所述天线阵列传输的S路数据流进行水平方向基带波束形成处理，得到T路数据流；

数字波束形成装置，用于对所述T路数据流进行垂直方向数字波束形成处理，以将所述T路数据流按预定规则映射至相应通道上，其中，该预定规则包括：所述T路数据流与其映射的通道之间满足以下关系：