[发明专利]混合波束成形传输方法和系统

说明书

本发明公开了一种混合波束成形传输方法和系统，其中方法包括：发送端基站的多根第一天线通过第一部分连接子阵连接到多条第一射频链路并服务于单个接收端设备；接收端设备配备的多根第二天线通过第二部分连接子阵连接到多条第二射频链路，每条第二射频链路连接互不相同的一个第二部分连接子阵上的一根或多根第二天线；发送端基站与接收端设备进行联合波束训练，确定模拟加权系数矩阵以及数字加权系数矩阵，基于模拟加权矩阵以及数字加权矩阵进行数据的下行链路传输；本发明的方法和系统，能够基于部分连接子阵的混合波束成形结构提供有效的单用户多数据流传输方案，拥有良好的性能，降低硬件的复杂度，能够有效保证频谱效率并提高能量效率。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种混合波束成形传输方法和系统。

背景技术

随着移动终端的日益普及和移动互联网业务的迅猛发展，对于5G移动通信系统的容量和传输速率有了更高的期望和要求，毫米波高频通信受到业界的广泛的关注。由于毫米波的波长较短，设备可以配备上百根天线单元构成大规模天线阵列(massive MIMO)，进而极大地提高频谱效率。然而，在实际运用中，高频射频单元的工艺较为复杂，同时大规模信号的模拟数字转换会带来大量的能量消耗(特别是对于高频器件)，后续数字信号处理的复杂度也会随着射频单元的增加而迅速上升。

传统的纯数字域波束成形需要为每根天线配备一条独立的射频链路，可以提供足够的自由度，从而大幅提高通信系统的性能，但随着天线数量的急剧上升，射频单元的能耗与处理的复杂度也大大增加。传统的纯模拟域波束成形将所有的天线单元分别经过移相器连接至同一条射频链路上，结构简单易实现，同时也大大降低了设备的能耗，但是由于只存在一条射频链路，通信的自由度大大降低，导致系统性能大打折扣。对于数字模拟混合的发射机/接收机结构，大规模的射频天线单元通过全连接(自适应子阵结构，每条射频链路与所有天线单元相连)或部分连接(固定子阵结构，每条射频链路仅连接部分天线单元)的方式与少量射频链路相连，收发机内的整条信号通路可分为两个部分：射频链路部分(大规模天线构成的模拟前端)以及数字处理部分(少量射频单元组成的数字后端)。模拟数字两者的结合保证系统只需要少量的数字模拟转换单元，从而数字域的转换能耗以及处理复杂度大大降低，同时，还可以通过模拟域的大规模天线阵进行有效的模拟波束成形来弥补信号传播过程中的路径损耗。但是，目前对于采用部分连接方式的混合波束成形缺乏有效解决方案，采用部分连接的结构上的变化使得原本适用于全连接的混合波束成形算法在部分连接子阵下变得不可行，因此，需要寻求新的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种混合波束成形传输方法和系统。

根据本发明的一个方面，提供一种混合波束成形传输方法，包括：发送端基站配备多根第一天线，所述多根第一天线通过多个第一部分连接子阵连接到多条第一射频链路并服务于单个接收端设备，其中，每条第一射频链路连接互不相同的一个第一部分连接子阵上的一根或多根第一天线；接收端设备配备多根第二天线，所述多根第二天线通过多个第二部分连接子阵连接到多条第二射频链路，每条第二射频链路连接互不相同的一个第二部分连接子阵上的一根或多根第二天线；所述发送端基站与所述接收端设备进行联合波束训练，确定模拟加权系数矩阵以及数字加权系数矩阵，其中，模拟加权系数矩阵包括：模拟合并矩阵和模拟预编码矩阵，数字加权系数包括数字合并矩阵和数字预编码矩阵；所述发送端基站与所述接收端设备基于所述模拟加权矩阵以及所述数字加权矩阵进行数据的下行链路传输。