[发明专利]基于信道估计的用于波束选择的低复杂度波束形成方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及基于信道估计的用于波束选择的低复杂度波束形成技术。

背景技术

为了满足从部署第4代(4G)通信系统以来持续增加的无线数据业务的需求，全球已经全力开发改进第5代(5G)通信系统。5G通信系统也被称为“超4G网络”或“后长期演进(LTE)系统”。

5G通信系统将在毫米波(mm波)频带，例如：60GHz频带中实现，以便实现更高的数据速率。为了减少无线电波的传播损耗，并增加传输距离，开发出了波束形成技术、大规模多输入多输出(MIMO)技术、全维MIMO(FD-MIMO)技术、阵列天线技术、模拟波束形成技术，以及在5G通信系统中讨论的大规模天线技术。

另外，在5G通信系统中，基于先进的小型小区，云无线接入网络(RAN)、超密集网络、设备到设备(D2D)通信、无线回程等进行系统网络改进的开发，以及移动网络、协作通信、协作多点(CoMP)、接收端干扰消除等。

在5G系统中，作为高级编码调制(ACM)方案包括混合频移键控(FSK)和正交幅度调制(FQAM)和滑动窗叠加编码(SWSC)，以及滤波器组多载波(FBMC)方案，以及非正交多址(NOMA)方案和稀疏码多址(SCMA)方案将作为高级接入技术存在。

在使用多个天线但不包括K个模拟数字转换器(ADC)的接收机中，由于多个天线接收的多个信号被组合，并且组合的信号输入到ADC，因此，不可能同时获取所有天线的信道信息。这里，K不等于天线的数量。为了增强系统性能，需要所有天线的信道信息，因此，需要一种用于获取所有天线的信道信息的方案。

同时，在使用有效信道作为通过将信道和射频(RF)波束的因子相乘而生成的形式的系统中，根据RF波束选择来确定系统性能。可以使用多个RF波束的发射设备和接收机可以考虑所有可能的RF波束组合，以便搜索可以获得最佳性能的RF波束。如果发射机和接收机考虑所有可能的RF波束组合，则RF波束搜索的系统复杂性增加，并且RF波束搜索所需的时间增加。

因此，需要一种RF波束搜索方法，旨在降低RF波束搜索所需的系统复杂性和时间，并且提高性能。

发明内容

本发明是为了降低RF波束搜索所需的系统复杂性和时间，从而提供一种基于信道估计的用于波束选择的低复杂度波束形成方法及装置。

基于信道估计的用于波束选择的低复杂度波束形成方法，

在一次通信过程中，它通过以下步骤实现：

步骤一、对于K个发射机，均产生一组导频信号，并发给接收机；K为正整数；

步骤二、接收机按时间间隔接收K组导频信号，并进行信道估计；

步骤三、接收机根据信道估计结果，选择射频波束；

步骤四、接收机产生射频波束选择信息，并发给各发射机；

步骤五、发射机和接收机在选定的射频波束中传输信息。

步骤二中，时间间隔的数量根据每个RF链中的天线的数量确定。

步骤二中，信道估计的方法是：根据时间间隔，利用每个RF链中的天线之一实现部分信道信息的估计，进而实现全信道的估计。

步骤三中，选择射频波束包括为每个发射机选择接收RF波束和发送RF波束。

选择射频波束的方法具体为：

步骤一、在K个发射机中选择一个第一发射机，使得信道矢量的有效值最大；

步骤二、在K个发射机中另选一个第二发射机，使得第一发射机的系统数据速率最大；

步骤三、为每个发射机选择接收RF波束和发送RF波束，并迭代步骤一至步骤二的过程，使得系统数据速率最大。

实现上述方法的装置，包括：

信道估计器：用于根据发射机的数量确定发送导频信号数量；还用于通过基于导频信号间隔的数量迭代地执行部分信道信息估计，进而实现全信道信息的估计；

射频波束选择器：用于根据全信道估计信息为每个发射机选择接收RF波束和发送RF波束。

它还包括反馈单元，所述反馈单元用于将选择的发送RF波束发送至每个发射机。

射频波束选择器的具体功能为：

用于在K个发射机中选择一个第一发射机，用于增加有效信道矢量的值；

还用于在K个发射机中另选一个第二发射机，用于增加与第一发射机的系统数据速率；

还用于为每个发射机选择接收RF波束和发送RF波束，并迭代步骤一至步骤二的过程，用于增加系统数据速率。

时间间隔的数量根据每个RF链中的天线的数量确定。