[发明专利]基于位置的预编码方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及了基于位置的预编码方法及系统。

背景技术

大规模天线(Massive MIMO)系统是指发射端天线数在100或者更多的无线通信系统。而大规模天线同时服务的用户终端是有限的，用户终端的数量并不取决于天线的数目，而是取决于系统获取无线信道的能力。

业内人士考虑一个由多个蜂窝小区组成的蜂窝网，其中每个蜂窝小区的中心是小区基站(Base Station，BS)，小区中随机分布K个用户终端。由于频分复用系统需要估计上下行双向信道，而下行信道估计需要大量的导频开销，而时分复用技术(Time division duplex，TDD)利用信道的互异性只需进行上行信道估计即可。但由于不同小区复用了同一组导频序列，传统方法获取的信道估计受到了相邻小区的干扰。

在大规模天线系统中，随着基站发射天线数目的增加，系统中的噪声影响将逐渐减少，从而提升系统性能。由于不同小区需要复用相同的导频序列，导致小区间的干扰严重，并且不能随着基站天线数的增加而减少，成为大规模天线多用户系统的关键技术难题。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种基于位置的预编码方法及系统，通过用户终端的位置信息，对信道估计结果进行优化，以生成下行预编码矩阵，降低了用户终端接收到的来自其他小区的干扰信号。

第一方面，本发明提供了一种基于位置的预编码方法，所述方法包括：

基站根据用户终端的位置信息，得到用户终端到基站的信道到达角范围；

根据所述信道到达角范围生成滤波器，并利用滤波器对信道估计结果进行优化；

根据优化后的信道估计结果生成预编码矩阵；

采用所述预编码矩阵处理下行数据，并将处理后的数据传输至大规模天线进行发射。

优选地，所述根据用户终端的位置信息，得到用户终端到基站信道的到达角范围，包括：

基站接收小区内所有用户终端的位置信息；

计算用户终端和基站的距离D；

根据用户终端的位置信息或者先验信息获取用户终端的散射半径R；

计算每个用户终端到基站信道的到达角范围，计算公式如下：

其中，θ₀表示用户终端到基站的视线角度，θ_min和θ_max分别为该用户信道的最小与最大的到达角。

优选地，所述根据所述信道的到达角范围生成滤波器，并利用滤波器对信道估计结果进行优化，包括：

基站根据用户终端上传的正交导频序列得到信道估计的初步结果；

为每个用户终端设计矩形窗滤波器，滤波器的阈值如下所示：

其中，S_min和S_max分别表示所述滤波器阈值的最小值和最大值，N为离散傅里叶变换的点数；L和λ分别为基站天线间距离和接收信号的波长；和分别为下取整和上取整操作；mod表示取余运算；

利用离散傅里叶变换将用户信道变换到频域上，并利用所述滤波器降低信道估计的干扰，从而得到优化后的信道估计结果：

其中，H为优化前的信道估计结果，为优化后的信道估计结果。

优选地，所述根据所述信道到达角范围生成滤波器，其中，滤波器是一个在频域上的矩形窗，矩形窗的两边阈值是信道到达角的范围。

优选地，所述根据优化后的信道估计结果生成预编码矩阵，包括：

基于迫零准则，根据优化后的信道估计结果生成预编码矩阵如下：

其中，W_ZF为预编码矩阵，为优化后的信道估计结果，β₂为所述滤波器参数，且

其中，表示矩阵的迹，K为一个小区内用户终端的数量。

优选地，所述根据优化后的信道估计结果生成预编码矩阵，包括：

基于匹配滤波准则，根据优化后的信道估计结果生成预编码矩阵如下：

其中，W_MF为预编码矩阵，为优化后的信道估计结果，β₁为所述滤波器参数，且

其中，K为一个小区内用户终端的数量。

优选地，所述采用所述预编码矩阵处理下行数据，包括：

利用如下公式采用所述预编码矩阵对下行数据进行处理：

x＝Wd,