[发明专利]一种波束赋形的方法、装置及基站

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种波束赋形的方法、装置及基站。

背景技术

在多天线的无线通信系统中，可以采用波束赋形技术来提高系统性能。波束赋形技术是一种智能天线技术，它通过采用波束赋形算法，确定基站向用户发射下行信号的方式，从而使基站通过较小的总发射功率就可以令用户端获得较高的信号电平，进而获得较高的信噪比。

特征波束赋形(Eigenvalue Based Beamforming，EBB)是一种常用的波束赋形技术。它根据信道特性参数得到空间相关矩阵，对空间相关矩阵进行特征值分解来得到下行数据的加权矢量。这种方法主要是利用上行和下行信道的互易性，通过上行信道的即时参数和历史数据，及时地通过对空间相关矩阵进行特征值的分解，来确定下行加权波束，使天线阵产生定向波束指向用户，改善通信系统的性能。

在IEEE802.16e系统中，因为采用时分双工(Time Division Duplex，TDD)的双工模式，上下行信道具有互易性，上行可以使用测探(sounding)信号序列提供基站(BS，Base Station)做信道估计以用于下行波束赋形，通常的做法是：

步骤1、接收天线收到的用户经上行信道发送过来的sounding信号序列，与基站根据用户发送的媒体接入控制(MAC，Media Acess Control)消息得到的sounding信号序列进行匹配，进行上行信道估计；设接收天线数为n，sounding信号序列的长度为SLen，第n根天线接收到的sounding信号序列为Y_n，基站根据用户发送的MAC消息得到的sounding信号序列为X，则该信道的信道估计序列H_n求解公式如下：

H_n＝Y_n*conj(X)

步骤2、求自相关矩阵；

R_hh＝H*H′/SLen

其中H为[H₁，H₂，…，H_n]′。

步骤3、对自相关矩阵进行特征分解，求得最大的特征值以及对应的特征向量，该特征向量即为估计的下行波束赋形的权值。

这种波束赋形方法的缺点是下行每个用户的所有子载波都共用同一组波束赋形权值，对于不同簇(cluster)中子载波来说，不能保证波束赋形的权值都是最优解，因此下行波束赋形可能不能达到比较理想的效果。

发明内容

本发明提供一种波束赋形的方法、装置及基站，用以针对下行采用部分使用子信道(Partially Used Sub-Carrier，PUSC)子载波映射方式的每个簇分别实现精度较高的波束赋形处理。

本发明提供的一种波束赋形的方法，包括：

根据天线接收的经上行信道发送的测探sounding信号序列，计算上行信道的信道估计值序列；

对下行采用部分使用子信道PUSC子载波映射方式的簇，根据所述簇中的子载波的物理位置与所述sounding信号序列的对应关系，确定所述簇中子载波在所述信道估计值序列中对应的信道估计值；

根据所述簇中子载波对应的信道估计值，计算所述簇的波束赋形权值；

使用所述簇的波束赋形权值对该簇中的子载波进行波束赋形处理。

进一步地，确定所述簇中每个子载波在所述信道估计值序列中对应的信道估计值，包括：

在下行载波映射表中，确定所述簇中每个子载波的物理位置对应的所述sounding信号序列中的序列值；

在下行载波映射表中，确定所述簇中子载波的物理位置对应的所述sounding信号序列中的序列值；

根据所述簇中子载波的物理位置对应的序列值与所述信道估计值序列中各信道估计值的对应关系，确定所述簇中子载波在所述信道估计值序列中对应的信道估计值。

进一步地，根据所述簇中每个子载波对应的信道估计值，计算所述簇的波束赋形权值，包括：

计算所述簇中子载波在所述信道估计值序列中对应的信道估计值的协方差矩阵；

将计算得到的协方差矩阵进行累加求平均值，得到平均协方差矩阵；

对所述平均协方差矩阵进行特征值分解，得到所述平均协方差矩阵的最大特征值对应的特征向量；

将所述最大特征值对应的特征向量作为该簇的波束赋形权值。

进一步地，通过下述公式计算所述平均协方差矩阵：通过下述公式计算所述平均协方差矩阵：其中：

为所述平均协方差矩阵；