專利名稱：一種適用于頻分復用系統(tǒng)的單用戶波束成形方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及多輸入多輸出(MultipleInput and Multiple Output, ΜΙΜΟ)無線 移動通信系統(tǒng)的智能天線波束賦形技術，具體涉及一種適用于FDD(FreqUenCy Division Duplex，頻分復用)系統(tǒng)的單用戶波束成形(beamforming)方法和裝置。
背景技術：
波束成形的方法主要是通過控制波束方向來進行工作的，通過用戶所在方位來區(qū) 分用戶，從而可以實現(xiàn)多個用戶復用相同的時間、頻率資源。小天線間距(0.5λ)和空曠的 郊區(qū)場景比較適合于應用波束成形技術。波束成形技術利用天線陣列結構可以獲得特征方向的波束，因此可以獲得明顯的 波束能量增益，這可以完善小區(qū)覆蓋和系統(tǒng)容量，減小系統(tǒng)干擾和增加系統(tǒng)容量，提高鏈路 可靠性，提高峰值速率，還可以有效的改善邊沿用戶的性能。MBTO系統(tǒng)由于其有效提高信道容量而成為LTE (Long Term Evolution，長期演進) 的研究中一項倍受人們關注的技術。在多用戶MIMO模式中，可以通過設計合適的發(fā)射天線和接收天線的權值矢量來 設計賦形波束的方向，控制波束圖的具體形狀，區(qū)分多用戶的信號，去除用戶間干擾?，F(xiàn)有的單用戶波束成形技術中，只能利用一個波束同時發(fā)送一個數(shù)據(jù)流，用戶和 系統(tǒng)吞吐量較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種適用于FDD系統(tǒng)的單用戶波束成形方法和 裝置，提高用戶和系統(tǒng)吞吐量。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種適用于頻分復用系統(tǒng)的單用戶波束成形方 法，包括根據(jù)上行信號獲取第一發(fā)射權值和第二發(fā)射權值；在待發(fā)射的第一數(shù)據(jù)流中添加層1的專用導頻后使用第一發(fā)射權值進行加權，在 待發(fā)射的第二數(shù)據(jù)流中添加層2的專用導頻后使用第二發(fā)射權值進行加權；將加權后的第一數(shù)據(jù)流映射到天線，將加權后的第二數(shù)據(jù)流映射到天線，在天線 端口進行疊加后發(fā)送。
進一步地，上述方法還可具有以下特點，所述第一發(fā)射權值和第二發(fā)射權值正交。進一步地，上述方法還可具有以下特點，通過如下方法得到所述第一發(fā)射權值和 第二發(fā)射權值根據(jù)上行sounding參考信號得到上行信號功率最大的兩個方向角DOAl和D0A2 ； 根據(jù)DOAl和D0A2得到第一發(fā)射權值和第二發(fā)射權值。進一步地，上述方法還可具有以下特點，根據(jù)DOAl和D0A2得到第一發(fā)射權值和第 二發(fā)射權值具體包括
根據(jù)DOAl和D0A2得到發(fā)射權值發(fā)射權值Wl和發(fā)射權值W2 ；對發(fā)射權值Wl和發(fā)射權值W2進行歸一化處理，或者進行歸一化處理和正交化處
理，得到第一發(fā)射權值和第二發(fā)射權值。進一步地，上述方法還可具有以下特點，接收端收到數(shù)據(jù)流后，根據(jù)專用導頻進行信號解調(diào)，反饋秩指示信息、每個數(shù)據(jù)流的信道質(zhì)量指示信息，不反饋預編碼矩陣指示信 肩、ο本發(fā)明還提出一種適用于頻分復用系統(tǒng)的單用戶波束成形裝置，包括發(fā)射權值獲取單元，用于根據(jù)上行信號獲取第一發(fā)射權值和第二發(fā)射權值；數(shù)據(jù)處理單元，用于在待發(fā)射的第一數(shù)據(jù)流中添加層1的專用導頻后使用第一發(fā) 射權值進行加權，在待發(fā)射的第二數(shù)據(jù)流中添加層2的專用導頻后使用第二發(fā)射權值進行 加權；映射單元，用于將加權后的第一數(shù)據(jù)流映射到天線，將加權后的第二數(shù)據(jù)流映射 到天線；發(fā)射單元，用于將加權后的第一數(shù)據(jù)流和加權后的第二數(shù)據(jù)流在天線端口進行疊 加后發(fā)送。進一步地，上述裝置還可具有以下特點，所述發(fā)射權值獲取單元得到的第一發(fā)射 權值和第二發(fā)射權值正交。進一步地，上述裝置還可具有以下特點，所述發(fā)射權值獲取單元進一步包括方向角獲取模塊，用于根據(jù)上行sounding參考信號得到上行信號功率最大的兩 個方向角DOAl禾P D0A2 ；發(fā)射權值獲取模塊，根據(jù)DOAl和D0A2得到第一發(fā)射權值和第二發(fā)射權值。進一步地，上述裝置還可具有以下特點，所述發(fā)射權值獲取模塊進一步包括第一處理模塊，用于根據(jù)DOAl和D0A2得到發(fā)射權值Wl和發(fā)射權值W2 ；第二處理模塊，用于對發(fā)射權值Wl和發(fā)射權值W2進行歸一化處理，或者進行歸一 化處理和正交化處理，得到第一發(fā)射權值和第二發(fā)射權值。進一步地，上述裝置還可具有以下特點，所述單用戶波束成形裝置位于演進的基 站上。目前所使用的單用戶波束成形技術是為一個用戶發(fā)送一個數(shù)據(jù)流，本發(fā)明方案可 以為一個用戶同時發(fā)送兩個數(shù)據(jù)流，增加了用戶和系統(tǒng)的吞吐量。


圖1是本發(fā)明FDD系統(tǒng)的單用戶波束成形方法原理示意圖；圖2是本發(fā)明FDD系統(tǒng)的單用戶波束成形方法流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細闡述。對于LTE-A系統(tǒng)來說，可以將現(xiàn)有的單流波束成形技術擴展至多流波束成形技 術，仍然使用于單用戶，從而提高用戶的吞吐量。圖1所示為本發(fā)明單用戶波束成形方法原理示意圖。其中，數(shù)據(jù)流1和數(shù)據(jù)流2經(jīng)信道編碼與調(diào)制、調(diào)度和加載專用參考信號(Dedicate ReferenceSignal, DRS)后，進行 波束成形，然后通過天線發(fā)射出去。圖2所示為本發(fā)明提出的適用于FDD系統(tǒng)的單用戶波束成形方法，包括步驟201，eNB (演進的基站)根據(jù)上行sounding RS (SRS, sounding參考信號)導 頻估計用戶的DOA(Direction of Arrival，方向角或波達角)，這里需要估計得到來自用戶 的上行信號功率最大的方向角，并將這兩個角度記為DOAl和D0A2。
用戶所處的空間信道是復雜的空間物理環(huán)境，散射體會使得接收信號由多個子徑 的信號組成，需要估計出信號功率最大的兩個子徑方向。 步驟202，根據(jù)DOAl和D0A2分別得到兩組發(fā)射權值Wl和W2，Wl權值矢量對應的 波束方向為DOAl，W2權值矢量對應的波束方向為D0A2。步驟203，對Wl和W2進行正交化處理，再進行歸一化，得到相互正交且已歸一化的 發(fā)射權值W1，和W2，。進行正交化處理的優(yōu)勢在于W1’和W2’相互正交，減少了兩個數(shù)據(jù)流間的干擾。也可以不進行正交化處理，在對Wl和W2進行歸一化處理后就作為后續(xù)發(fā)射權值使用。步驟204，eNB在待發(fā)射的數(shù)據(jù)流1中添加Iayerl (層1)的專用導頻，數(shù)據(jù)流2中 添加layer2(層2)的專用導頻，這兩個數(shù)據(jù)流將發(fā)送給一個用戶。本發(fā)明中，需要使用雙層專用導頻(dual-layer DRS)。步驟205，數(shù)據(jù)流1使用發(fā)射權值W1’加權后映射至天線，數(shù)據(jù)流2使用發(fā)射權值 W2，加權后映射至天線，在天線端口 二者進行疊加后發(fā)送。數(shù)據(jù)流1與Wl ’相乘映射至天線，數(shù)據(jù)流2與W2’相乘映射至天線，在天線端口兩 組信號進行疊加。通過天線進行發(fā)送疊加后的信號，完成下行波束賦形過程。步驟206，接收端(UE側(cè))收到數(shù)據(jù)流后，根據(jù)專用導頻進行信號解調(diào)。終端利用接收的層1的專用導頻作為參考來解調(diào)數(shù)據(jù)流1，而利用接收的層2的專 用導頻作為參考來解調(diào)數(shù)據(jù)流2。在本發(fā)明另一實施例中，也可以使用其他方法得到發(fā)射權值W1’和W2’，不限于使 用SRS導頻得到，也不限于使用DOA參數(shù)進行估計得到，可以使用其他估計方法得到發(fā)射權 值，例如使用特征值分解法等，W1’和W2’可以是正交的，也可以不是正交的。使用本發(fā)明的單用戶波束成形方法時，反饋信息的發(fā)送可作改進，反饋RI (秩指 示)信息，每個數(shù)據(jù)流的CQI (信道質(zhì)量指示)信息，不反饋PMI (預編碼矩陣指示)信息， 具體對反饋信令的方法和格式改變?nèi)缦略贔DD模式下，本發(fā)明中不需要PMI反饋，在定義新的DCI模式時可以將節(jié)約的反 饋空間可以用于其它信令的傳輸，也可以取消PMI反饋空間。現(xiàn)有技術中僅反饋一個數(shù)據(jù)流的CQI，而本發(fā)明中需要對每個數(shù)據(jù)流分別反饋， 用戶之間的干擾受到配對情況和所使用的預編碼矢量的影響很大，本發(fā)明在FDD情況下的 CQI估計方法，可以采用基于所有的公共導頻的CQI進行估計，UE進行反饋的方法。eNB可 以根據(jù)數(shù)據(jù)流間的干擾情況對于UE所上報的CQI進行調(diào)整并修改。Rank (秩)估計方法現(xiàn)有技術中由于只有1個數(shù)據(jù)流(層)，Rank為1，而本發(fā)明 中Rank可以為1或2，所以需要反饋，F(xiàn)DD情況下，由于CQI的估計使用了公共導頻來獲取信道信息，所以UE需要進行RI估計，并向eNB進行反饋。本發(fā)明適用于LTE+FDD系統(tǒng)。本發(fā)明還提出一種適用于頻分復用系統(tǒng)的單用戶波束成形裝置，該裝置位于演進 的基站上，包括發(fā)射權值獲取單元，用于根據(jù)上行信號獲取第一發(fā)射權值和第二發(fā)射權值；其中， 第一發(fā)射權值和第二發(fā)射權值正交；數(shù)據(jù)處理單元，用于在待發(fā)射的第一數(shù)據(jù)流中添加層1的專用導頻后使用第一發(fā) 射權值進行加權，在待發(fā)射的第二數(shù)據(jù)流中添加層2的專用導頻后使用第二發(fā)射權值進行 加權； 映射單元，用于將加權后的第一數(shù)據(jù)流映射到天線，將加權后的第二數(shù)據(jù)流映射 到天線；發(fā)射單元，用于將加權后的第一數(shù)據(jù)流和加權后的第二數(shù)據(jù)流在天線端口進行疊 加后發(fā)送。所述發(fā)射權值獲取單元進一步包括方向角獲取模塊，用于根據(jù)上行sounding參考信號得到上行信號功率最大的兩 個方向角DOAl禾P D0A2 ；發(fā)射權值獲取模塊，根據(jù)DOAl和D0A2得到第一發(fā)射權值和第二發(fā)射權值。所述發(fā)射權值獲取模塊進一步包括第一處理模塊，用于根據(jù)DOAl和D0A2得到發(fā)射權值Wl和發(fā)射權值W2 ；第二處理模塊，用于對發(fā)射權值Wl和發(fā)射權值W2進行歸一化處理，或者進行歸一 化處理和正交化處理，得到第一發(fā)射權值和第二發(fā)射權值。本發(fā)明所述方法，實現(xiàn)了同時發(fā)送兩個數(shù)據(jù)流給一個用戶，增加了用戶和系統(tǒng)的
吞吐量。
權利要求
一種適用于頻分復用系統(tǒng)的單用戶波束成形方法，其特征在于，包括根據(jù)上行信號獲取第一發(fā)射權值和第二發(fā)射權值；在待發(fā)射的第一數(shù)據(jù)流中添加層1的專用導頻后使用第一發(fā)射權值進行加權，在待發(fā)射的第二數(shù)據(jù)流中添加層2的專用導頻后使用第二發(fā)射權值進行加權；將加權后的第一數(shù)據(jù)流映射到天線，將加權后的第二數(shù)據(jù)流映射到天線，在天線端口進行疊加后發(fā)送。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一發(fā)射權值和第二發(fā)射權值正交。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，通過如下方法得到所述第一發(fā)射權值和第 二發(fā)射權值根據(jù)上行sounding參考信號得到上行信號功率最大的兩個方向角DOAl和D0A2 ；根據(jù) DOAl和D0A2得到第一發(fā)射權值和第二發(fā)射權值。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，根據(jù)DOAl和D0A2得到第一發(fā)射權值和第二 發(fā)射權值具體包括根據(jù)DOAl和D0A2得到發(fā)射權值發(fā)射權值Wl和發(fā)射權值W2 ；對發(fā)射權值Wl和發(fā)射權值W2進行歸一化處理，或者進行歸一化處理和正交化處理，得 到第一發(fā)射權值和第二發(fā)射權值。
5.如權利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，接收端收到數(shù)據(jù)流后，根據(jù)專用導 頻進行信號解調(diào)，反饋秩指示信息、每個數(shù)據(jù)流的信道質(zhì)量指示信息，不反饋預編碼矩陣指 /J^fn 息。
6.一種適用于頻分復用系統(tǒng)的單用戶波束成形裝置，其特征在于，包括 發(fā)射權值獲取單元，用于根據(jù)上行信號獲取第一發(fā)射權值和第二發(fā)射權值；數(shù)據(jù)處理單元，用于在待發(fā)射的第一數(shù)據(jù)流中添加層1的專用導頻后使用第一發(fā)射 權值進行加權，在待發(fā)射的第二數(shù)據(jù)流中添加層2的專用導頻后使用第二發(fā)射權值進行加 權；映射單元，用于將加權后的第一數(shù)據(jù)流映射到天線，將加權后的第二數(shù)據(jù)流映射到天線.一入 ，發(fā)射單元，用于將加權后的第一數(shù)據(jù)流和加權后的第二數(shù)據(jù)流在天線端口進行疊加后 發(fā)送。
7.如權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述發(fā)射權值獲取單元得到的第一發(fā)射權 值和第二發(fā)射權值正交。
8.如權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述發(fā)射權值獲取單元進一步包括方向角獲取模塊，用于根據(jù)上行sounding參考信號得到上行信號功率最大的兩個方 向角 DOAl 禾口 D0A2 ；發(fā)射權值獲取模塊，根據(jù)DOAl和D0A2得到第一發(fā)射權值和第二發(fā)射權值。
9.如權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述發(fā)射權值獲取模塊進一步包括 第一處理模塊，用于根據(jù)DOAl和D0A2得到發(fā)射權值Wl和發(fā)射權值W2 ；第二處理模塊，用于對發(fā)射權值Wl和發(fā)射權值W2進行歸一化處理，或者進行歸一化處 理和正交化處理，得到第一發(fā)射權值和第二發(fā)射權值。
10.如權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述單用戶波束成形裝置位于演進的基站上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種適用于頻分復用系統(tǒng)的單用戶波束成形方法，包括根據(jù)上行信號獲取第一發(fā)射權值和第二發(fā)射權值；在待發(fā)射的第一數(shù)據(jù)流中添加層1的專用導頻后使用第一發(fā)射權值進行加權，在待發(fā)射的第二數(shù)據(jù)流中添加層2的專用導頻后使用第二發(fā)射權值進行加權；將加權后的第一數(shù)據(jù)流映射到天線，將加權后的第二數(shù)據(jù)流映射到天線，在天線端口進行疊加后發(fā)送。本發(fā)明還提供了一種適用于頻分復用系統(tǒng)的單用戶波束成形裝置。本發(fā)明方案可以為一個用戶同時發(fā)送兩個數(shù)據(jù)流，增加了用戶和系統(tǒng)的吞吐量。
文檔編號H04B7/02GK101867398SQ20091013497
公開日2010年10月20日 申請日期2009年4月20日 優(yōu)先權日2009年4月20日
發(fā)明者郭陽 申請人:中興通訊股份有限公司