[发明专利]时分双工模式下的MIMO系统互易性校准方法

权利要求书

1.一种时分双工模式下的MIMO系统互易性校准方法，其特征在于，包括：

获取MIMO系统的基站端RF增益，建立互易性不匹配的上行和下行信道模型；

根据所述互易性不匹配的上行和下行信道模型，确定系统的可达和速率，建立以最大化可达和速率为目标的非凸优化函数；

通过将非凸优化函数由矩阵形式转换为标量形式，确定所述可达和速率最大时对应的最优校准矩阵中的对角元素相位值和非对角元素值的表达式；

将确定的对角元素相位值和非对角元素值的表达式带入所述非凸优化函数，将非凸优化函数转化为伪凹优化函数；

通过最大化所述伪凹优化函数的最优解确定对角元素幅度值，从而得到最优校准矩阵，进而校准MIMO系统基站端的RF增益；

其中，根据所述互易性不匹配的上行和下行信道模型，确定系统的可达和速率的方式包括：

假设下行预编码采用最大比传输预编码的方式，则用户k接收到的信号y_k为：

上式中，ρ表示下行每用户平均信噪比，h_DL,k为用户k的下行信道传输向量，x_q表示发送给用户q的随机信息符号，n_k表示用户k接收到的加性高斯白噪声向量，w_q为用户q的波束赋形向量，上标T为转置符号；

定义所有用户的上行信道矩阵H_UL＝[h_UL,1,h_UL,2,…,h_UL,K]，其中h_UL,k为用户k的上行信道传输向量，k＝1,2,...,K；

根据归一化公式确定最大比传输预编码的归一化系数：

上述式子中，表示期望，上标*为共轭符号，tr(.)表示矩阵的迹；||·||_F表示Frobenius范数；

通过香农公式，确定系统和速率

上式中，为用户k的信号干扰噪声比，h_DL,k为用户k的下行信道传输向量，w_k为用户k的波束赋形向量；

通过转换公式将系统和速率转换为系统可达和速率R：

上式中，var(·)表示方差；R与T分别为基站发送侧天线的接收与发送RF增益对角矩阵，C为待设计的校准矩阵。

2.根据权利要求1所述的一种时分双工模式下的MIMO系统互易性校准方法，其特征在于，所述获取MIMO系统的基站端RF增益，建立互易性不匹配的上行和下行信道模型包括：

对于用户k，其上行信道传输向量h_UL,k与下行信道传输向量h_DL,k分别为：

上式中，h_k为用户k与基站之间的空中瑞利信道，对角矩阵与分别为发送侧天线的接收与发送RF增益对角矩阵，其中t_m和r_m分别表示与发送侧第m根天线连接的发送与接收RF链路增益，与分别表示用户k的发送与接收RF增益标量；

通过自校准估计，基站能够得到发送侧的RF增益，在自校准估计时忽略用户侧的RF增益，即对于任意用户k，假设由上下行RF增益的不匹配可知，h_UL,k≠h_DL,k，即上下行信道不互易。

3.根据权利要求1所述的一种时分双工模式下的MIMO系统互易性校准方法，其特征在于，根据系统的可达和速率，建立以最大化可达和速率为目标的非凸优化函数，表示为：

其中，C^opt为最优校准矩阵。