[发明专利]一种混合波束赋形架构及混合波束赋形方法

说明书

本发明公开了一种混合波束赋形架构及混合波束赋形方法，通过对将基带预编码器和RF预编码器分开设计，使数字接收机通过第一反馈通道向基带预编码器进行CSI的短时间规模反馈，通过第二反馈通道向RF预编码器进行CSI的长时间规模反馈，实现了数字接收机可以分别为基带预编码器和RF预编码器提供不同的信道信息。由此可以看出，本发明提供的混合波束赋形架构实际为双时间规模有限反馈的毫米波混合波束赋形架构，因此，可以充分利用毫米波信道路径稀疏性特点和毫米波信道路径角度相比于路径增益缓慢的特性，从而降低了CSI反馈开销，且具有实现方案简单，运算量低等特点。

技术领域

本发明涉及混合波束赋形技术领域，更具体的说，涉及一种混合波束赋形架构及混合波束赋形方法。

背景技术

传统的全数字波束赋形系统要求射频链路数量等于天线数量，因此，链路开销很大，成本昂贵。混合波束赋形(Hybrid beamforming)是一种可以运用在大规模天线波束赋形中的技术，其应用在毫米波大规模天线系统中可以有效减少射频链路的开销与系统复杂度，因此，混合波束赋形逐渐替代全数字波束赋形。

混合波束赋形架构包括：基带部分的基带预编码器与RF(Radio Frequency，射频)部分的RF预编码器两部分，RF通道连接基带预编码器和RF预编码器。基带预编码器可以在基带以数字预编码的形式对信号进行相位和幅度调节。RF预编码器通过调节移相器来控制信号，且只能对信号进行相位调节。由于混合波束赋形架构采用了更少的射频链路，而且模拟域采用移相器网络限制了对信号进行幅度调节，导致预编码设计受到约束，因此，相对于传统的全数字波束赋形架构往往造成性能损失。

为了实现高性能的混合波束赋形，获取CSI(Channel State Information，信道状态信息)是必要的。基站侧对下行信道状态信息的获取可以通过用户侧的有限反馈实现。

目前混合波束赋形一般应用于大规模天线系统中，然而，在大规模天线系统中，信道矩阵规模很大，通常基站采用上百根天线组成天线阵列，信道矩阵维度也是上百的，所以带来巨大的CSI反馈开销，CSI反馈开销也即，反馈CSI所需要的比特数。因此，如何降低CSI反馈开销成为了本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明公开一种混合波束赋形架构及混合波束赋形方法，以实现双时间规模有限反馈的毫米波混合波束赋形架构，因此，可以充分利用毫米波信道路径稀疏性特点和毫米波信道路径角度相比于路径增益缓慢的特性，从而降低CSI反馈开销，且具有实现方案简单，运算量低等特点。

一种混合波束赋形架构，包括：基站侧的基带预编码器和射频RF预编码器，以及用户侧的数字接收机，所述基带预编码器和所述RF预编码器通过RF通道连接；

所述数字接收机包括：第一反馈通道和第二反馈通道，所述数字接收机通过所述第一反馈通道与所述基带预编码器连接，所述数字接收机通过所述第二反馈通道与所述RF预编码器连接，基于毫米波信道路径稀疏性特点，所述第一反馈通道用于向所述基带预编码器进行CSI的短时间规模反馈，所述第二反馈通道用于向所述RF预编码器进行CSI的长时间规模反馈。

一种混合波束赋形方法，所述方法应用于上述所述的混合波束赋形架构，所述方法包括：

获取RF预编码器码本、基带预编码器码本、信道的路径数、各个路径的到达角、各个路径的离开角以及各个路径的增益组成的向量；

基于各个路径的离开角DoA，得到基站侧天线阵列产生的阵列响应矩阵；

对所述阵列响应矩阵中的各个响应矢量进行量化处理，得到量化阵列响应矩阵；

将所述量化阵列响应矩阵与上一次量化阵列响应矩阵进行比较，判断所述量化阵列响应矩阵相对于所述上一次量化阵列响应矩阵是否发生改变；