[发明专利]一种基于3D MIMO的无线传输的方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于3D MIMO的无线传输的方法及装置，所述方法包括：将预先配置了有源天线阵列的基站和用户设备终端建立通信连接，并建立3D MIMO信道模型；当所述有源天线阵列中的部分有源天线单元发生故障时，自动重新配置有源天线阵列来实现冗余；通过所述3D MIMO信道模型生成3D预编码矩阵，形成在两维方向上均具有高分辨率的波束赋形矢量，获得多用户复用增益。本发明利用基站等蜂窝网基础设施提供的服务和控制实现多用户MIMO、多小区、多维度协作传输，进一步提高网络部署灵活性，扩大覆盖范围，提升网络容量和传输效率，增强系统的鲁棒性，并降低基站和终端功耗。

技术领域

本发明涉及移动通讯设备技术领域，具体涉及一种基于3D MIMO的无线传输的方法及装置。

背景技术

随着移动互联网的快速发展，业务数据流量急剧增长，给现有无线网络带来了极大的调整压力，对于当前主流通信系统（LTE，LTE-A）而言，增加系统容量、降低干扰依然是最重要的发展目标。伴随着AAS（有源天线系统）在3GPP（第三代合作伙伴计划，3GPP的目标是实现由2G网络到3G网络的平滑过渡，保证未来技术的后向兼容性，支持轻松建网及系统间的漫游和兼容性）的成功立项，作为无线新技术焦点之一的3D MIMO，得到了越来越多的关注。MIMO(Multiple-Input Multiple-Output, 多输入多输出系统)技术指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量，它能充分利用空间资源，通过多个天线实现多发多收，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍的提高系统信道容量，显示出明显的优势、被视为下一代移动通信的核心技术。

当前产业界已完成AAS的样机开发，如ALU（阿尔卡特朗讯公司）的Light Radio（灵云无线，是阿尔卡特朗讯通过云技术、SOC以及天线矩阵整合的一款解决方案）和NSN（诺基亚西门子通信公司）的Liquid Radio（动态无线电），在垂直方向上增加一个天线维度逐渐成为可能。当前的MIMO/智能天线技术主要利用水平方向的空间自由度来获得多天线的增益，其实现方案已相当完善。3D MIMO技术在不改变现有天线尺寸的条件下，可以将每个垂直的天线阵子分割成多个阵子，从而开发出MIMO的另一个垂直方向的空间维度。3D MIMO将MIMO技术推向一个更高的发展阶段，为LTE传输技术性能提升开拓出了更广阔的空间，使得进一步降低小区间干扰、提高系统吞吐量和频谱效率成为可能。在现有的蜂窝系统当中，基站发射端波束仅能在水平维进行调整，而垂直维对每个用户都是固定的下倾角。因此各种波束赋形/预编码技术等均是基于水平维信道信息的。事实上，由于信道是3D的，固定下倾角的方法往往不能使系统的吞吐量达到最优。随着小区用户数的增多，用户分布在小区内的不同区域，包括小区中心和小区边缘，使用传统的2D波束赋形只能根据水平维的信道信息进行水平方向上的区分，而不能在竖直维对用户进行区分，对系统性能造成了严重的干扰。与传统的2D MIMO相比，3D MIMO是在传统2D MIMO的基础上，在竖直维上增加了一维可供利用的维度。对这一维度的信道信息加以有效利用，可以有效地抑制小区间同频用户的干扰，从而提升边缘用户乃至整个小区的平均吞吐量。通过对3D MIMO的不同利用形式来加以区分，可以大致分为小区分裂、3D动态波束赋形、基于3D MIMO的CoMP等。

我国作为世界宽带无线通信领域研究的重要参与国，有必要紧跟标准化进程，紧跟产业研究的新热点，抓住3D MIMO这一新技术作为突破口，启动研究工作，进行技术储备，占领先机，甚至引导行业的发展方向。

提高系统覆盖与容量是IMT-Advanced(英文全称：International MobileTelecommunications-Advanced，IMT-Advanced系统为具有超过IMT-2000能力的新能力的移动系统，该系统能够提供广泛的电信业务：由移动和固定网络支持的日益增加的基于包传输的先进的移动业务)的重要目标。