[发明专利]一种基于局部校准的大规模MIMO互易性校准方法

说明书

本发明提出了一种时分双工模式下的基于局部校准的大规模MIMO互易性校准方法，本方法适用于集中式天线场景和分布式天线场景，通过将基站相邻的天线划分为不同的天线组，对不同的天线组进行组内局部校准和组间校准，最终实现整体的校准，该算法的优点在于：无需来自用户端的反馈；将LS校准涉及到的天线数目限制在一定的范围内。在校准精度损失很小的情况下，可以保证校准复杂度大大降低。

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别涉及一种基于局部校准的大规模MIMO互易性校准方法。

背景技术

由于具有射频链路模块成本低、抗衰落、容量大等特性，大规模MIMO技术的应用日益广泛，它已经成为未来蜂窝网络、5G通信的备选技术。在实际通信中，大规模MIMO系统往往需要获得下行信道信息(CSI)，以进行预编码，实现系统功能。

在时分双工(TDD)模式中，发送和接收信道搭载到相同的载波频率上，用保护时间间隔来实现上下行信道的分离。在整体TDD系统中，基站和用户之间的信道采用相同的载波频率，因此上下行链路信道特性相同，可以将上行信道估计到的信道增益直接用于下行信道预编码。

虽然物理信道具有互易性，但是在实际通信中，信道发射和接收过程都需要经过射频链路模块，每根天线接收和发送的射频链路是由不同的电路来分别完成，发射和接收电路的特性很难做到一致。另外，由于发射和接收电路所处的环境温度与湿度等特性不同，两套电路的特性不能做到完全相同，使得信道互易性受损，在实际通信中需要进行信道的互易性校准。

已知的互易性校准算法均采用了全局校准方案，它们将所有的天线视为一个整体。随着天线数目越来越大，全局校准方案的处理开销往往将是很大的。

但是采用更为简单的校准技术时，虽然复杂度有了很大的下降，但是校准精度损失很大。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于局部校准的大规模MIMO互易性校准方法，其精度损失小，复杂度低，适用于时分双工的大规模MIMO系统，它可以应用的场景为：(1)集中式天线场景；(2)分布式天线场景。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于局部校准的大规模MIMO互易性校准方法，适用于时分双工的大规模MIMO系统，包括如下步骤：

步骤A，将所有基站天线分为不同的组，对每组基站天线利用LS算法进行校准，获得各组基站天线的局部校准系数；

步骤B，对不同的组，选择若干根基站天线作为参考天线，获得不同组的组间校准系数；

步骤C，利用步骤A和B中得到的局部校准系数和组间校准系数，计算得到全局校准系数c＝(c₁,c₂,...,c_M)^T，c_i＝r_i/t_i(i＝1,2,....,M)，M为基站天线的总数，t_i是基站天线i的射频发射模块的等效基带增益，r_i是基站天线i的射频接收模块的等效基带增益；

步骤D，利用全局校准系数，对基站天线的发射接收模块进行调整，实现相对校准过程。

步骤A中，将基站天线尽可能平均地等分为m组，同时设置阈值d₀，保证每组内部天线之间的距离小于d₀。

步骤A中，利用LS算法进行校准的步骤如下：

步骤1，在天线组内，任意两根基站天线之间相互发送导频，测量出任意两根基站天线之间的信道增益

步骤2，利用任意两根基站天线之间的信道增益构造矩阵W：