[发明专利]基于导频复用的大规模MIMO无线通信方法

权利要求书

1.一种基于导频复用的大规模MIMO无线通信方法，其特征在于：

a.基站侧配备大规模阵列天线，基站在同一时频资源上与多个用户进行无线通信，通信的上下行采用时分双工TDD方式，通信过程包括上行信道探测和导频调度、上行信道训练、上行鲁棒接收数据传输、下行鲁棒预编码数据传输四个阶段：

b.在上行信道探测和导频调度阶段，各用户在不同的时频资源上发送上行探测信号，基站依据接收到的探测信号获取各用户的统计信道信息；基站侧利用统计信道信息，进行导频资源调度，确定各用户所使用的导频信号；

c.在上行信道训练阶段，各用户在同一时频资源上周期性地发送各自所分配到的上行导频信号，基站依据收到的导频信号进行各用户的信道估计；

e.在上行鲁棒接收数据传输阶段，各用户在同一时频资源上发送数据信号，基站利用信道估计以及估计误差的统计特性对上行链路数据信号进行鲁棒接收处理；

f.在下行鲁棒预编码数据传输阶段，基站利用信道估计以及估计误差的统计特性实施鲁棒预编码，在同一时频资源上向各用户同时发送数据信号，各用户分别进行接收处理；

g.在各用户移动过程中，随着基站与各用户间信道统计特性的变化，动态地实施前述基于导频复用的通信过程；

小区内在同一资源上通信的不同用户所使用的导频信号不要求完全正交，不同用户之间可以复用导频，导频信号的长度和正交导频个数可以小于小区内在同一时频资源上进行通信的用户数目。

2.根据权利要求1所述的导频复用大规模MIMO无线通信方法，其特征在于：所述大规模MIMO无线通信系统中基站侧大规模阵列天线包含数十个以上的天线单元，各天线单元之间的间距小于载波的波长，当各天线采用全向天线或120度扇区天线或60度扇区天线时，各天线之间的间距分别为1/2波长或波长或1个波长；每个天线单元采用单极化或多极化天线；通信的上下行采用时分双工TDD方式，上行链路传输信号包括上行探测信号、上行导频信号及上行数据信号，下行链路传输信号为下行数据信号。

3.根据权利要求1所述的导频复用大规模MIMO无线通信方法，其特征在于：所述的各用户发送的上行探测信号相互正交，基站依据接收到的上行探测信号，利用样本加强平均方法，估计出各用户的统计信道信息，即各用户信道的特征模式域能量耦合矢量及空间相关矩阵。

4.根据权利要求1所述的导频复用大规模MIMO无线通信方法，其特征在于：所述的导频资源调度在基站侧依据各用户的统计信道信息完成，基站依据信道估计均方误差之和最小准则，或者数据检测平均均方误差之和最小准则，或者复用导频的用户信道空间重合度之和最小准则，对小区中的用户及可用导频资源进行调度，确定导频复用模式，即各用户使用的导频信号，导频调度通过穷举或者贪婪算法完成。

5.根据权利要求1所述的导频复用大规模MIMO无线通信方法，其特征在于：在所述的上行信道训练阶段，各用户在给定的时频资源上发送各自所分配到的导频信号，不同用户所使用的导频不要求完全正交，多个不同用户之间复用相同的导频，导频信号的长度和正交导频的个数小于在同一时频资源上进行通信的用户数目；基站利用接收到的上行导频信号和各用户信道的统计信息，实现各用户的最小均方误差信道估计，获得信道矢量的估计值及其均方误差矩阵。

6.根据权利要求1所述的导频复用大规模MIMO无线通信方法，其特征在于：在所述的上行鲁棒接收数据传输阶段，各用户在给定的时频资源上同时发送数据信号，基站利用接收到的上行数据信号、各用户的信道估计以及信道估计误差的统计信息，实施鲁棒接收处理，获得发送数据信号；上行鲁棒接收处理可以采用平均最小均方误差准则，使得在信道估计误差范围内最小均方误差检测的均方误差平均值最小。

7.根据权利要求1所述的导频复用大规模MIMO无线通信方法，其特征在于：在所述的下行鲁棒预编码数据传输阶段，基站利用各用户的信道估计以及信道估计误差的统计信息实施鲁棒预编码传输，在给定的时频资源上向各用户同时发送数据信号；下行鲁棒预编码传输采用平均最小均方误差准则，使得在信道估计误差范围内最小均方误差预编码传输的均方误差平均值最小。