[发明专利]用于大规模MIMO系统的全向传输方法与装置

说明书

本发明提出大规模MIMO系统中全向预编码传输方法，可用于同步和控制信息传输，降低控制信息传输的导频开销与系统复杂度。该传输方法采用低维空时编码来产生K维矢量信号，并基于该K维矢量信号，采用一个全向预编码矩阵W来产生用于经大量天线发射的M维矢量信号，其中矩阵W包括M行K列，且K小于M。

技术领域

本发明涉及一种在基站侧使用大规模天线阵列的蜂窝移动通信系统，尤其涉及在大规模MIMO系统中降低导频开销并提高系统性能的下行全向传输方法。

背景技术

在多用户MIMO通信中，大规模MIMO是一个新兴的研究领域。在传统的多用户系统中，基站的天线数低于10，而在大规模MIMO系统中，基站的天线数可以达到64甚至更多，且同时服务数十(例如，40)个用户或移动终端。

与传统的MIMO系统相比，大规模MIMO系统具有诸多优势。例如，随着天线数目增加，每个天线单元的尺寸与成本都可降低。此外，因为大量天线单元可提供更多空间自由度，每个小区的基站可以同时与小区内众多用户在同一时频资源上进行通信，这样就大幅提升了频谱效率。并且使用大量天线单元可以使得基站与用户的上下行传输具有更好的空间指向性，由此显著降低了基站和移动终端的发射功率，提升了系统功率效率。并且，当基站天线数量足够多时，各个用户与基站间的随机信道可以趋近正交，能够消除小区间和用户间的干扰以及噪声的影响。综上所述的诸多优势使得大规模MIMO系统具有极佳的应用前景。

尽管具有上述技术优势，现有传输方法可能限制大规模MIMO的应用。例如在蜂窝系统中，公共信道具有非常重要的作用。基站端的许多信息都需经由公共信道传递给用户，诸如同步信号、小区参考信号、控制信令及多媒体广播多播业务(MBMS)等。总的来说，公共信道要求全向可靠的传输，以确保小区覆盖。然而，大多数现有传输方法，例如单天线发射、循环延迟分集(CDD)及空时分组码(STBC)，可能与大规模MIMO系统不兼容。以单天线传输方法为例，基站从多根天线中选定一根天线来发射信号。此时，所选的单根天线必须配置有比其它天线更大更昂贵的功放，这样才能达到与所有天线都被使用情况下相同的功率覆盖范围。然而，该方法无法在大规模MIMO系统中工作。因为大规模MIMO采用了大量天线，其中每根天线都使用小功率功放，因此任何一根天线都无足够功率以当作上文所述的单天线使用。类似的，包括空时编码(STBC)和循环时延分集(CDD)在内的被LTE系统广泛采用的方法，在大规模MIMO系统中都不适用。此外，随着天线数增加，导频开销也随之增加的问题也成为大规模MIMO系统的一个设计挑战。

因此，便需要设计一种适用于大规模MIMO系统的全向传输方法，该方法既不会增加导频开销，也不会降低系统效率。

发明内容

在本申请所公开提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法，在没有超过本申请的思想和范围内，可以通过其他的方式实现。当前的实施例只是一种示范性的例子，不应该作为限制，所给出的具体内容不应该限制本申请的目的，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

本发明提供了适用于大规模MIMO系统的全向传输方法，基站端发送信号在各空间方向的功率相同，以保证全向覆盖，且具有低导频开销和低实现复杂度。基站端各天线单元上的发射信号功率相同，以最大化各射频通道和大规模天线阵列的功率效率。另外，分集度可以达到所采用的低维空时编码的分集度。

所述的实施例包括：基站产生一个或多个K维矢量信号，该K维矢量信号至少包括一个K维数据信号和一个K维导频信号。该K维数据信号由空时编码方法产生。上述K维信号采用全向预编码矩阵产生一个或多个M维信号，其中K小于M。而后将该M维信号经由上述大规模MIMO系统的M根天线发送。