适于大规模多天线系统的下行训练方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种适于大规模多天线系统的下行训练方法及系统，以解决如何降低下行训练开销所带来的频谱效率损失的问题。该方法包括：S1、采用所述多天线系统中所有天线的一个非空真子集发送下行参考信号序列；其中，所述非空真子集所发送的下行参考信号序列用于估计所述多天线系统中所有天线与用户之间的每一传输信道的信道系数。由于本发明专利技术中仅采用了部分天线进行下行参考信号序列的传输，部分天线传输的下行参考信号序列预估整个多天线系统中每一天线与用户之间传输信道的信道系数，降低了训练所需开销，进而降低了下行训练开销带来的频谱效率损失。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及下行训练
，尤其是涉及一种适于大规模多天线系统的下行训练方法及系统。
技术介绍
大规模多输入多输出(Multi-inputMulti-output，简称MIMO)系统近年来受到了学术界与工业界的广泛关注。理论研究表明，采用简单的线性检测与预编码算法，如迫零算法、最小均方误差算法等，大规模MIMO系统就能够同时显著提高系统的频谱效率与能量效率。为了降低下行物理信道估计以及信道反馈所带来的巨大频谱效率损失，大规模MIMO系统通常采用时分双工(Time-DivisionDuplex,简称TDD)方式传输上下行数据。由于采用TDD方式传输时可以利用信道的对偶性，即同一链路的上行信道与下行信道是相同的。大部分理论研究认为，采用TDD方式的大规模MIMO系统仅仅需要用于对上行信道进行估计的上行参考信号，而不需要下行参考信号。这些研究假设，用户已知下行有效信道系数的统计信息，即有效信道系数的期望值。用户将该期望值作为信道系数，对接收信号进行解调操作。这一假设会引起以下两个问题：(1)信道系数期望值与实际值的偏差会引入附加的干扰，从而引起信干比的下降，造成性能的衰减。虽然在理想的传输环境中，当天线数趋于无穷时，由于小尺度衰落所引起的信道系数的波动将会趋于消失，从而使实际值与期望值间的偏差趋向于零，但是在实际中，有限的天线数量和不够理想的传输环境可能使得信道波动造成的干扰对性能产生较大的影响；(2)由于实际传输环境比较复杂，信道系数会随着时间、频率而发生改变，导致有效信道系数也会发生改变。对于移动用户来说，有效信道系数的期望值可能不稳定，甚至不存在，导致上述假设无法应用到实际当中。上述分析表明，对于采用TDD方式的大规模MIMO系统来说，下行信道训练也是必要的。在现有技术中一般采用MIMO系统中所有天线传输参考信号序列，占用了较多的下行训练开销，因而带来较高的频谱效率损失。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是如何降低下行训练开销所带来的频谱效率损失。为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种适于大规模多天线系统的下行训练方法及系统。第一方面，该方法包括：S1、采用所述多天线系统中所有天线的一个非空真子集发送下行参考信号序列；其中，所述非空真子集所发送的下行参考信号序列用于估计所述多天线系统中所有天线与用户之间的每一传输信道的信道系数。进一步地，在步骤S1之前该方法还包括：S01、根据小区的标识号码，生成相互正交的下行参考信号序列；S02、在所述多天线系统的所有天线中选取一个非空真子集，该非空真子集中天线的个数与下行参考信号序列的个数相同；S03、将生成的每一下行参考信号序列发送至所述非空真子集中对应天线的端口。进一步地，该方法还包括：S2、获取所述多天线系统中所有天线与用户之间的每一传输信道的信道系数；其中，所述多天线系统中所有天线与用户之间的每一传输信道的信道系数为用户根据所述非空真子集所传输的下行参考信号序列采用插值法估计得到。进一步地，所述用户估计所述信道系数的过程包括：S21、对所述非空真子集所传输的每一下行参考信号序列进行快速傅氏变换，得到对应的角度域信号；S22、对每一所述角度域信号进行滤波处理，得到滤波信号；S23、根据所述滤波信号，采用插值的方法获得所述多天线系统中每一天线与用户之间的滤波信号；S24、对所述多天线系统中每一天线与用户之间的滤波信号进行快速傅氏反变换，得到所述多天线系统中每一天线与用户之间传输信道的信道系数。进一步地，该方法还包括：S2、获取所述非空真子集中每一根天线与用户之间传输信道的信道系数，其中，所述非空真子集中每一根天线与用户之间传输信道的信道系数为用户根据所述非空真子集所传输的下行参考信号序列所确定；S3、根据所述非空真子集中每一根天线与用户之间传输信道的信道系数，采用插值法估计所述多天线系统中每一根天线与用户之间传输信道的信道系数。进一步地，所述非空真子集中任一天线的相邻天线为所述多天线系统中所述非空真子集之外的天线。第二方面，该系统包括：第一发送单元，用于采用所述多天线系统中所有天线的一个非空真子集发送下行参考信号序列；其中，所述非空真子集所发送的下行参考信号序列用于估计所述多天线系统中所有天线与用户之间的每一传输信道的信道系数。进一步地，该系统还包括：生成单元，用于根据小区的标识号码，生成相互正交的下行参考信号序列；选取单元，用于在所述多天线系统的所有天线中选取一个非空真子集，该非空真子集中天线的个数与下行参考信号序列的个数相同；第二发送单元，用于将生成的每一下行参考信号序列发送至所述非空真子集中对应天线的端口。进一步地，该系统还包括：第一获取单元，用于获取所述多天线系统中所有天线与用户之间的每一传输信道的信道系数；其中，所述多天线系统中所有天线与用户之间的每一传输信道的信道系数为用户根据所述非空真子集所传输的下行参考信号序列采用插值法估计得到。进一步地，该系统还包括：第二获取单元，用于获取所述非空真子集中每一根天线与用户之间传输信道的信道系数，其中，所述非空真子集中每一根天线与用户之间传输信道的信道系数为用户根据所述非空真子集所传输的下行参考信号序列所确定；估计单元，用于根据所述非空真子集中每一根天线与用户之间传输信道的信道系数，采用插值法估计所述多天线系统中每一根天线与用户之间传输信道的信道系数。由于本专利技术中仅采用了部分天线进行下行参考信号序列的传输，并非全部的天线传输下行参考信号序列，因此降低了训练所需开销，进而降低了下行训练开销带来的频谱效率损失。附图说明通过参考附图会更加清楚的理解本专利技术的特征信息和优点，附图是示意性的而不应理解为对本专利技术进行任何限制，在附图中：图1示出了根据本专利技术适于大规模多天线系统的下行训练方法一实施例的流程示意图；图2示出了一种非空真子集中天线的分布图；图3示出了根据本专利技术适于大规模多天线系统的下行训练系统一实施例的结构框图；图4示出了本专利技术与传统下行训练方法采用不同大小方形天线阵列的下行频谱效率对比仿真图；图5示出了本专利技术与传统下行训练方法采用固定水平方向天线个数的下行频谱效率对比仿真图；图6示出了本专利技术与传统下行训练方法采用固定垂直方向天线个数的下行频谱效率对比仿真图；图7示出了本专利技术与基于克罗内克积结构的预编码方法的下行频率效率对比仿真图。具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。本专利技术提供一种适于大规模多天线系统的下行训练方法，如图1所示，该方法包括：S1、基站采用所述多天线系统中所有天线的一个非空真子集传输下行参考信号序列；其中，所述非空真子集所传输的下行参考信号序列用于估计所述多天线系统中所有天线与用户之间的每一传输信道的信道系数。其中，大规模多天线系统即大规模MIMO系统。所谓的非空真子集，表示子集并非空集，也不为全集，即该子集中天线的个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适于大规模多天线系统的下行训练方法，其特征在于，包括：S1、采用所述多天线系统中所有天线的一个非空真子集发送下行参考信号序列；其中，所述非空真子集所发送的下行参考信号序列用于估计所述多天线系统中所有天线与用户之间的每一传输信道的信道系数。

【技术特征摘要】
1.一种适于大规模多天线系统的下行训练方法，其特征在于，包括：S1、采用所述多天线系统中所有天线的一个非空真子集发送下行参考信号序列；其中，所述非空真子集所发送的下行参考信号序列用于估计所述多天线系统中所有天线与用户之间的每一传输信道的信道系数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1之前还包括：S01、根据小区的标识号码，生成相互正交的下行参考信号序列；S02、在所述多天线系统的所有天线中选取一个非空真子集，该非空真子集中天线的个数与下行参考信号序列的个数相同；S03、将生成的每一下行参考信号序列发送至所述非空真子集中对应天线的端口。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：S2、获取所述多天线系统中所有天线与用户之间的每一传输信道的信道系数；其中，所述多天线系统中所有天线与用户之间的每一传输信道的信道系数为用户根据所述非空真子集所传输的下行参考信号序列采用插值法估计得到。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述用户估计所述信道系数的过程包括：S21、对所述非空真子集所传输的每一下行参考信号序列进行快速傅氏变换，得到对应的角度域信号；S22、对每一所述角度域信号进行滤波处理，得到滤波信号；S23、根据所述滤波信号，采用插值的方法获得所述多天线系统中每一天线与用户之间的滤波信号；S24、对所述多天线系统中每一天线与用户之间的滤波信号进行快速傅氏反变换，得到所述多天线系统中每一天线与用户之间传输信道的信道系数。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：S2、获取所述非空真子集中每一根天线与用户之间传输信道的信道系数，其中，所述非空真子集中每一根天线与用户之间传输信道的信道系数为用户根据所述非空真子集所传输的下行参考信号序列所确定；S3、根据所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文东，王昭诚，钱辰，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11