專利名稱：時分雙工mimo系統(tǒng)的校準方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，尤指一種時分雙工(TDD)MIMO系統(tǒng)的校準方法和裝置。
背景技術(shù)：
信息理論表明在多徑無線信道下，使用適當空時碼的多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)能夠提供較SISO系統(tǒng)更大的容量。工作在MIMO天線配置下，MIMO系統(tǒng)能夠在不增加帶寬的情況下，相比SISO系統(tǒng)成倍地提升信息傳輸速率，從而極大地提高了頻譜利用率。在基于MIMO的移動通信系統(tǒng)中，信號同時從多個發(fā)射天線上發(fā)送。為提高系統(tǒng)的傳輸速率和傳輸性能，可根據(jù)信道環(huán)境的不同采用空分復用(SDM)、空時編碼(STC)、以及空時聯(lián)合發(fā)送等技術(shù)。具體地，MIMO技術(shù)大致分為兩類發(fā)射/接收分集和空間復用。其中，分集技術(shù)用于克服信道衰落。對于接收分集技術(shù)，攜帶相同信息的信號通過不同的路徑被發(fā)送出去，在接收端可以獲得數(shù)據(jù)符號的多個獨立衰落的復制品，從而獲得更高的接收可靠性。例如，在慢瑞利衰落信道中，當系統(tǒng)使用1根發(fā)射天線、N根接收天線時，信號通過 N個不同的路徑發(fā)送；如果各個接收天線之間的衰落是獨立的，可以獲得的最大分集增益為N。同樣地，發(fā)射分集技術(shù)也是利用多條路徑的增益來提高系統(tǒng)的可靠性。例如，在一個具有M根發(fā)射天線、N根接收天線的系統(tǒng)中，如果天線對之間的路徑增益是獨立均勻分布的瑞利衰落，可以獲得的最大分集增益為M*N。可以看出，MIMO系統(tǒng)中使用的天線數(shù)目越多， 得到的分集增益越大，整個系統(tǒng)的可靠性越高。但是，對于使用VBLAST結(jié)構(gòu)的MIMO系統(tǒng)，隨著發(fā)射天線數(shù)目的增加，接收端在信號檢測方面的復雜度成指數(shù)增長。因此，現(xiàn)有的MIMO系統(tǒng)大多使用低階ΜΙΜ0，也即發(fā)射天線數(shù)目小于等于4。在現(xiàn)有方法中，對高階MIMO系統(tǒng)的校準系數(shù)進行估計的過程如

圖1所示，包括以下步驟。需要指出，下述過程中將基站或者UE中的任一個稱為A端，將另一個稱為B端；或者說，將發(fā)射機稱為A端，接收機稱為B端。步驟101 對A端到B端的鏈路進行信道估計，實現(xiàn)過程見圖2 (a)和(b)。假設(shè)在該高階MIMO系統(tǒng)中，A端和B端的天線數(shù)目均為8。因此，步驟101需要占用8個時隙。其中，時隙1的操作如圖2(a)所示，A端的天線1的天線開關(guān)打到發(fā)射信號側(cè)，使得天線1和發(fā)射信號接通，其余天線開關(guān)懸空。此時，只有天線1用于發(fā)出信號。B端的所有天線開關(guān)都打到接收信號側(cè)，用于接收A端的天線1發(fā)出的信號。同樣地，在時隙2由A端的天線2發(fā)出信號，B端的所有天線接收。依此類推，時隙8的操作如圖2(b)所示，A端的天線8的天線開關(guān)打到發(fā)射信號側(cè)，其余天線開關(guān)懸空； B端的所有天線開關(guān)都打到接收信號側(cè)，用于接收A端的天線8發(fā)出的信號。步驟102 對B端到A端的鏈路進行信道估計，實現(xiàn)過程見圖3 (a)和(b)。同樣地，步驟102也需要占用8個時隙。其中，時隙1的操作如圖3(a)所示，令B 端的天線1發(fā)出信號，A端的所有天線都用于接收該信號；時隙8的操作如圖3(b)所示。
步驟103 :A端向B端報告接收到的信號，實現(xiàn)過程見圖4，由B端計算出校準系數(shù) (calibration factor)，此時A端發(fā)出的是該端估計到的B到A鏈路的信道信息。當然，該步驟也可以是B端向A端報告，由A端計算校準系數(shù)。可以看出，在一個(8，8)系統(tǒng)中，執(zhí)行步驟101需要8個時隙，步驟102需要8個時隙，步驟103需要8個時隙。也就是說，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法，總共需要M個時隙，才能估計出所有的校準系數(shù)。由于高階MIMO系統(tǒng)的天線數(shù)目較大，校準時間相對也會比較長。 然而，在未來的移動通信系統(tǒng)中，高階MIMO系統(tǒng)的使用將是重要的研究內(nèi)容之一。如何降低MIMO系統(tǒng)(尤其是高階MIMO系統(tǒng))中的校準時間，成為一個需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提出了一種時分雙工(TDD)多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)中的校準方法和裝置，在校準性能接近傳統(tǒng)方法的同時，花費比傳統(tǒng)方法少的校準時間。為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實現(xiàn)的一種時分雙工MIMO系統(tǒng)的校準方法，包括將基站和用戶終端中的任一端確定為校準端，將基站和用戶終端中的另一端確定為第二端，所述校準端設(shè)置有M根天線，所述第二端設(shè)置有N根天線，其中M和N均大于1 ；對校準端到第二端的所有鏈路進行信道估計，并對第二端到校準端的所有鏈路進行信道估計；第二端將其估計到的校準端的其中一根天線I到第二端的所有鏈路的信息報告給所述校準端；校準端對所述M根天線進行自校準，得到自調(diào)整系數(shù)；所述校準端根據(jù)所述自調(diào)整系數(shù)和第二端報告的所述校準端的其中一根天線I 到第二端的所有鏈路的信息，確定出校準系數(shù)。所述對校準端的所述M根天線進行自校準，得到自調(diào)整系數(shù)包括將校準端中天線i的開關(guān)連接到發(fā)射信號側(cè)，將校準端中天線k的開關(guān)連接到接收信號側(cè)，從天線i的發(fā)射信號側(cè)發(fā)出測試信號后，在天線k的接收信號側(cè)接收第一信號；將校準端中天線k的開關(guān)連接到發(fā)射信號側(cè)，將校準端中天線i的開關(guān)連接到接收信號側(cè)，從天線k的發(fā)射信號側(cè)發(fā)出所述測試信號后，在天線i的接收信號側(cè)接收第二信號；將第一信號和第二信號比較，得到天線k和天線i之間的自調(diào)整系數(shù)
權(quán)利要求
1.一種時分雙工MIMO系統(tǒng)的校準方法，其特征在于，包括將基站和用戶終端中的任一端確定為校準端，將基站和用戶終端中的另一端確定為第二端，所述校準端設(shè)置有M根天線，所述第二端設(shè)置有N根天線，其中M和N均大于1 ；對校準端到第二端的所有鏈路進行信道估計，并對第二端到校準端的所有鏈路進行信道估計；第二端將其估計到的校準端的其中一根天線I到第二端的所有鏈路的信息報告給所述校準端；校準端對所述M根天線進行自校準，得到自調(diào)整系數(shù)；所述校準端根據(jù)所述自調(diào)整系數(shù)和第二端報告的所述校準端的其中一根天線I到第二端的所有鏈路的信息，確定出校準系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對校準端的所述M根天線進行自校準，得到自調(diào)整系數(shù)包括將校準端中天線i的開關(guān)連接到發(fā)射信號側(cè)，將校準端中天線k的開關(guān)連接到接收信號側(cè)，從天線i的發(fā)射信號側(cè)發(fā)出測試信號后，在天線k的接收信號側(cè)接收第一信號；將校準端中天線k的開關(guān)連接到發(fā)射信號側(cè)，將校準端中天線i的開關(guān)連接到接收信號側(cè)，從天線k的發(fā)射信號側(cè)發(fā)出所述測試信號后，在天線i的接收信號側(cè)接收第二信號；將第一信號和第二信號比較，得到天線k和天線i之間的自調(diào)整系數(shù)‘TkRi .其中，i = 1，...，M;k= 1，...，M且i乒k;Ri為天線i的接收系數(shù)，Ti為天線i的發(fā)射系數(shù)Ak為天線k的接收系數(shù)，Tk為天線k的發(fā)射系數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述校準端在開機后進行所述M根天線之間的自校準。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對校準端的所述M根天線進行自校準，得到自調(diào)整系數(shù)包括對校準端的天線i到第二端的所有鏈路進行信道估計時，將校準端中天線i的開關(guān)連接到發(fā)射信號側(cè)，在校準端中天線k的接收信號側(cè)進行信號接收，得到第一信號；對校準端的天線k到第二端的所有鏈路進行信道估計時，將校準端中天線k的開關(guān)連接到發(fā)射信號側(cè)，在校準端中天線i的接收信號側(cè)進行信號接收，得到第二信號；將第一信號和第二信號比較，得到天線k和天線i之間的自調(diào)整系數(shù)a -M’1 TkRi .其中，i = 1，...，M;k= 1，...，M且i乒k;Ri為天線i的接收系數(shù)，Ti為天線i的發(fā)射系數(shù)Ak為天線k的接收系數(shù)，Tk為天線k的發(fā)射系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二端將其估計到的校準端的其中一根天線I到第二端的所有鏈路的信息報告給所述校準端包括第二端根據(jù)公式Nargmax確定天線！為校準端的最可靠天線，并將該最可靠天線到第二端的所有鏈路的信息報告給所述校準端；其中，所述hrff (i，j)為從校準端的天線i到第二端的天線j的鏈路信息，i = 1，...， M ； j = 1, . · · , N。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述對校準端的所述M根天線進行自校準，得到自調(diào)整系數(shù)包括將校準端中天線I的開關(guān)連接到發(fā)射信號側(cè)，將校準端中天線k的開關(guān)連接到接收信號側(cè)，從天線I的發(fā)射信號側(cè)發(fā)出測試信號后，在天線k的接收信號側(cè)接收第一信號；將校準端中天線k的開關(guān)連接到發(fā)射信號側(cè)，將校準端中天線i的開關(guān)連接到接收信號側(cè)，從天線k的發(fā)射信號側(cè)發(fā)出所述測試信號后，在天線I的接收信號側(cè)接收第二信號； 將第一信號和第二信號比較，得到天線k和天線I之間的自調(diào)整系數(shù)
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述對校準端的所述M根天線進行自校準，得到自調(diào)整系數(shù)包括對校準端的天線I到第二端的所有鏈路進行信道估計時，將校準端中天線I的開關(guān)連接到發(fā)射信號側(cè)，在校準端中天線k的接收信號側(cè)進行信號接收，得到第一信號；對校準端的天線k到第二端的所有鏈路進行信道估計時，將校準端中天線k的開關(guān)連接到發(fā)射信號側(cè)，在校準端中天線I的接收信號側(cè)進行信號接收，得到第二信號； 將第一信號和第二信號比較，得到天線k和天線I之間的自調(diào)整系數(shù)
8.根據(jù)權(quán)利要求2-4任一項所述的方法，其特征在于，所述校準端根據(jù)所述自調(diào)整系數(shù)和第二端報告的所述校準端的其中一根天線I到第二端的所有鏈路的信息，確定出校準系數(shù)包括校準端根據(jù)針對第二端到校準端的所有鏈路的鏈路信息，以及第二端報告的所述校準端的其中一根天線I到第二端的所有鏈路的信息，確定和天線I相關(guān)的校準系數(shù)α u，其中 j = 1，···，Ν;校準端根據(jù)公式α M= · α u，確定和天線k相關(guān)的校準系數(shù)，其中k= 1，...， M且k乒I。
9.一種用于時分雙工MIMO系統(tǒng)的基站，其特征在于，包括信道估計單元，用于對用戶終端到該基站的所有鏈路進行信道估計； 自校準單元，用于對自身的M根天線進行自校準，得到自調(diào)整系數(shù)； 校準系數(shù)確定單元，用于接收所述用戶終端報告的該基站的其中一根天線I到所述用戶終端的所有鏈路的信息，并根據(jù)該鏈路信息和所述自調(diào)整系數(shù)確定出校準系數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基站，其特征在于，所述自校準單元包括測試信號收發(fā)模塊，用于將該基站中天線i的開關(guān)連接到發(fā)射信號側(cè)，將該基站中天線k的開關(guān)連接到接收信號側(cè)，控制天線i的發(fā)射信號側(cè)發(fā)出測試信號，并在天線k的接收信號側(cè)接收第一信號；并且，用于將該基站中天線k的開關(guān)連接到發(fā)射信號側(cè)，將該基站中天線i的開關(guān)連接到接收信號側(cè)，控制天線k的發(fā)射信號側(cè)發(fā)出所述測試信號，并在天線i 的接收信號側(cè)接收第二信號；自調(diào)整系數(shù)生成模塊，用于將第一信號和第二信號比較，得到天線k和天線i之間的自 η _ RJi調(diào)整系數(shù)Am= 其中i = 1，...，M;k = 1，...，M且i乒為天線i的接收系數(shù)， LkKi ,Ti為天線i的發(fā)射系數(shù)為天線k的接收系數(shù)，Tk為天線k的發(fā)射系數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基站，其特征在于，所述自校準單元包括測試信號收發(fā)模塊，用于在對該基站的天線i到用戶終端的所有鏈路進行信道估計時，在該基站中天線k的接收信號側(cè)進行信號接收，得到第一信號；并且，用于在對該基站的天線k到用戶終端的所有鏈路進行信道估計時，在該基站中天線i的接收信號側(cè)進行信號接收，得到第二信號；自調(diào)整系數(shù)生成模塊，用于將第一信號和第二信號比較，得到天線n RkTik和天線i之間的自調(diào)整系數(shù)A/U =^"其中i = 1，...，M;k = 1，...，M且i乒k氓為天線i的接收系數(shù)，Ti為天線i的發(fā)射系數(shù)為天線k的接收系數(shù)，Tk為天線k的發(fā)射系數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的基站，其特征在于，所述校準系數(shù)確定單元用于根據(jù)接收到的所述用戶終端報告的該基站的其中一根天線I到所述用戶終端的所有鏈路的信息，以及所述信道估計單元提供的對用戶終端到該基站的所有鏈路的信道估計， 確定和天線I相關(guān)的校準系數(shù)α U，其中j = 1，...，N;并根據(jù)公式ay = β α U，確定和天線k相關(guān)的校準系數(shù)，其中k= 1，...，M且k乒I。
13.一種用于時分雙工MIMO系統(tǒng)的用戶終端，其特征在于，包括 信道估計單元，用于對基站到該用戶終端的所有鏈路進行信道估計； 自校準單元，用于對自身的M根天線進行自校準，得到自調(diào)整系數(shù)；校準系數(shù)確定單元，用于接收所述基站報告的該用戶終端的其中一根天線I到所述基站的所有鏈路的信息，并根據(jù)該鏈路信息和所述自調(diào)整系數(shù)確定出校準系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種時分雙工(TDD)MIMO系統(tǒng)的校準方法和裝置。該方法包括將基站和用戶終端中的任一端確定為校準端，將基站和用戶終端中的另一端確定為第二端，所述校準端設(shè)置有M根天線，所述第二端設(shè)置有N根天線，其中M和N均大于1；對校準端到第二端的所有鏈路進行信道估計，并對第二端到校準端的所有鏈路進行信道估計；第二端將其估計到的校準端的其中一根天線I到第二端的所有鏈路的信息報告給所述校準端；校準端對所述M根天線進行自校準，得到自調(diào)整系數(shù)；所述校準端根據(jù)所述自調(diào)整系數(shù)和第二端報告的所述校準端的其中一根天線I到第二端的所有鏈路的信息，確定出校準系數(shù)。本發(fā)明的校準方法和裝置在校準性能接近傳統(tǒng)方法的同時，花費比傳統(tǒng)方法少的校準時間。
文檔編號H04L25/02GK102195756SQ201010127180
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月17日
發(fā)明者蘭洋, 加山英俊, 大塚裕幸, 張戰(zhàn) 申請人:株式會社Ntt都科摩