[发明专利]码分多径信道的序贯多天线选择发送方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及多天线系统中传输预处理方案设计，属于时分扩频多天线系统中的传输预处理技术，为一种码分多径信道的序贯多天线选择发送方法。

背景技术

TD-HSPA⁺是3GPP引入关于TD-HSPA的进一步演进方案，它对物理层链路提出了在基站侧部署8发送天线、移动台采用1或2天线接收的多天线实施方案，并可对天线采用正交极化方式以减小天线尺寸并可使得天线之间的信道尽可能不相关；同时，TD-HSPA⁺增加了对64QAM高阶调制的支持，该增强技术的目的是为了进一步提高系统吞吐量，满足日益增长的移动通信业务量的需求。

TD-HSPA⁺采用码分多址接入CDMA调制方式，在码域上提供了自由度用来区分不同用户的数据流。在早期关于将多天线技术和CDMA结合起来的文献中，多天线技术被用来从空域上抑制其他用户对目标用户的干扰，特别对于上下行信道互异的频分双工FDD系统，在基站侧利用天线阵列估计不同用户信号的到达角，然后根据优化每个用户的接收信干噪比SINR并使得总的发送功率最小准则计算出每个用户的加权向量，从而提高系统的容量，但是它们并没有将多天线运用于空分复用来获得复用增益。众所周知，多输入多输出MIMO特征波束赋形可以用来同时获得复用和分集增益，即可以在获得一定分集增益的同时利用多天线提供的空间自由度来区分多个数据流。那么在CDMA系统中多个数据流可以使用相同的扩频码发送数据，即采取码重用技术进一步提高系统的吞吐量。由于TD-HSPA⁺系统上、下行信道的互易性，可以以较为简单的方式实现特征波束赋形。然而对多径信道如何计算信道相关阵却很难在之前的文献中找到较为合适的方法，本发明给出了一种综合考虑所有可分辨多径的信道相关阵的计算方法，在提高了系统的鲁棒性同时也可以获得多径分集增益。

当特征波束赋形运用到下行信道时，一方面，由于基站采用8天线端口增加了硬件处理的复杂度，需要考虑在满足一定性能要求条件下减少使用的天线端口数；另一方面，对信道矩阵的特征值分解计算复杂度为O(T³)，T为发送端相关矩阵维数。减少使用天线端口的个数可以降低特征值分解的矩阵维数，同时还需要降低遍历天线选择算法的计算复杂度。到目前为止针对多天线技术的天线选择算法有很多，其中多数是先求得系统的容量公式，根据最大化信道容量的准则运用矩阵理论相关知识提出最优天线选择算法或者降低复杂度的次优算法。但不同于以往天线选择方法所对应的系统，TD-HSPA+系统经历的是多径信道，很难计算出信道容量的闭式解，并通过简化容量公式给出理论意义上最优的天线选择方法，同时基于容量最大化的天线选择更具理论研究价值，而具体运用到实际中还会受到接收检测技术、信道编解码的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：对于TD-HSPA+系统，需要确定多径信道下信道相关阵，寻求能够使得天线选择之后的系统性能损失最小的天线选择方法，以及遵循选择方法的计算量较少的计算方法。

本发明的技术方案为：码分多径信道的序贯多天线选择发送方法，用于TD-HSPA+系统的联合天线选择和波束赋形，根据时分系统的上下行互易性原则，将获得的上行信道参数用于代替下行实际无线多径信道参数，计算系统等效信道相关矩阵其中N为基站侧发送天线数，W为多径信道径数，H_l为上行多径信道参数；采用序贯方式挑选发送天线参加数据传输，未被选择的天线端口对应的加权因子置为0，不参加数据传输，序贯方式选择天线中，首次选择自相关能量最大的天线，后续选择中根据最大化等效信道相关阵第二特征值原则挑选需要增加的发射天线，直到选出所有需要的天线为止，所需天线数K为TD-HSPA+系统的初始设置；天线选择完毕后，计算所选择的K个天线的相关阵R_K，R_K是R_N的一个K阶主子阵且为埃尔米特矩阵，R_K为下行波束赋形向量，利用下行波束赋形向量R_K的特征向量进行波束赋形，发送数据流。

对双流数据的TD-HSPA⁺系统，设基站侧N个发送天线选K根天线，K＜N，移动台M个接收天线，H_l，l＝1…W为上行信道估计出的移动台M个发送天线，到基站N个接收天线的多径信道系数矩阵；维度是M*N，其中W是可分辨多径径数，其具体执行步骤如下：