[发明专利]波束形成方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及多天线无线通信技术领域，特别涉及一种波束形成方法及其装置。

背景技术

多输出多输入(MIMO，Multiple Input Multiple Output)技术是一种多天线无线通信技术， 在不需要占用额外的无线电频率的条件下，利用多径来提供更高的数据吞吐量，并同时增加 覆盖范围和可靠性。它可以实现空间分集以提高系统的可靠性，也可以实现空间复用支持多 个数据流同时传输以提高系统的有效性，因此MIMO技术极大提高了无线通信系统的容量。

利用波束成型技术(Beamforming)实现空分多址(SDMA，Space Division Multiple  Access)，可以充分利用空间资源，并且克服用户间干扰，是逼近MIMO信道容量的可实现 的重要技术手段之一。

现有技术中提出了波束选择机会式空分多址(OSDMA_S，Opportunistic Space Division  Multiple Access With Beam Selection，)技术，是一种基于波束选择的多波束传输体制。利用 信道在一帧内几乎不变的特性，将帧结构分成波束训练部分和数据传输部分。在波束训练部 分，每个时隙随机产生一组正交波束，并向用户广播。用户计算出每个波束的信干噪比(SINR， Signal to Interference plus Noise Ratio)，反馈最大的SINR及其对应的波束号。基站将选择同一 波束的用户分成一组，将波束分配给组中SINR最大的一个用户。在数据传输部分，基站选择 训练部分容量和最大的一组波束，对其选定的用户进行传输。

在实现本发明的过程中，发明人至少发现：由于OSDMA_S技术是在时间相干信道的模 型下提出的，但是在训练部分每次产生的波束组之间完全独立，没有利用信道的时间相干性， 因而对系统容量的提高有限。更重要的是，因为波束训练要浪费传输时间，随着用户数目增 多，波束训练部分的最佳训练时隙个数逐渐下降，最后趋于1，即波束选择增益的效果已经 被用户分集增益所取代。具体来讲，波束选择增益是指，由于在波束训练阶段产生多组训练 波束，最终选择一组最优波束带来的容量提高。如果将OSDMA_S用于多天线正交频移键控 多址接入(MIMO-OFDMA，MIMO-Orthogonal Frequency Division Multiple Access)等宽带多 载波系统，频率分集增益同样会取代波束选择增益。也就是说，该技术的波束选择增益会随 用户数目或者子载波数目的增多而迅速下降，因而OSDMA_S往往只适用于较少用户的窄带 系统，难以应用到较多用户的系统与多载波系统中。

发明内容

为了提高使用智能天线阵列的系统容量，同时保持波束选择增益在一个较高的水平，本 发明实施例提供了一种波束形成方法及其装置。所述方法包括：

一种波束形成方法，用于产生部分随机的波束，至少有一个子帧通过如下步骤产生波束：

在当前子帧随机产生波束随机自由度BRF个波束；

对所述当前子帧的前一子帧产生的正交波束按照信道容量或信道质量排序，保留M-BRF 个波束；

对所述随机产生的BRF个波束与所述保留的M-BRF个波束进行处理，形成一个方阵；

对所述方阵在保持所述M-BRF个波束不变的条件下进行正交化，形成一个正交方阵；

将所述正交方阵作为所述当前子帧的正交波束输出；

其中，所述M为发射天线的数目。

本发明实施例还提供了一种波束形成装置，用于产生部分随机的波束，所述装置包括：

波束产生单元，用于在当前子帧随机产生波束随机自由度BRF个波束；

波束保留单元，用于对所述当前子帧的前一子帧产生的正交波束按照信道容量或信道质 量排序，并保留M-BRF个波束；

方阵形成单元，用于对所述波束产生单元随机产生的BRF个波束与波束保留单元保留的 M-BRF个波束进行处理，形成一个方阵；

正交化单元，用于将所述方阵形成单元产生的方阵在保持所述M-BRF个波束不变的条件 下形成一个正交方阵，将所述正交方阵作为所述当前子帧的正交波束输出；

其中，所述M为发射天线的数目。