[发明专利]用于多用户无线通信系统中信道信息获取、信号检测和传输的方法

说明书

本发明提出用于MU‑MIMO无线通信系统中的信号检测和传输的方法，多个UE发送上行链路SRS以捕获上行链路信道系数，并且估计频率偏移和时间偏移，BS通过接收到的SRS估计多个UE的信道系数，BS通过所估计的信道系数估计多个UE的频率偏移和时间偏移，BS通过所估计的频率偏移和时间偏移修改所估计的信道系数，BS通过所修改的信道系数计算用于上行链路MU‑MIMO信号检测的检测矩阵，以及BS计算用于下行链路MU‑MIMO信号传输的预编码矩阵。

本申请要求2014年10月20日提交的美国临时专利申请No.62/065,775的权益。

技术领域

本发明的领域是无线通信，更具体地说，涉及用于多用户(MU)无线通信系统中的信道信息获取、信号检测和传输的方法，具体地说，涉及大规模MU多入多出(MU-MIMO)系统中的信道信息获取、信号检测和传输的策略。

背景技术

大规模MIMO系统可能将传统MIMO系统放大达量级的量值(例如基站(BS)处的几百个天线)，以在相同时间-频率资源中同时服务于几十个用户设备(UE)。通过主动空间复用和大阵列增益的能力，大规模MIMO系统可以实现大的容量增加[1]-[3]。此外，可以通过廉价的低功率组件对此进行构建。其也具有减少空中接口的延时，简化媒体接入层，并且增加对非有意的人为干扰和有意的拥塞的鲁棒性的潜能。通常，利用上行链路与下行链路之间的信道互易性，在时分双工(TDD)模式下考虑大规模MIMO系统。通过2013年12月20日提交的我们的临时专利申请61/919,032“Method for Acquiring Channel State InformationIn FDD MIMO Wireless Networks”中所描述的方法，在频分双工(FDD)大规模MIMO中使用互易性的信道估计是可能的。此外，正交频分复用(OFDM)仍是用于对于作为第4代(4G)LTE通信系统的整个带宽复用UE的流行技术，并且良好地适合于MIMO系统。大规模MIMO通过OFDM将比通过相对简单实现方式的传统系统增加谱效率多于十倍。

当在传统TDD通信系统(例如3GPP LTE/LTE-A)中采用MU-MIMO时，UE所发送的侦听基准信号(SRS)主要由BS用于测量自身与UE之间的无线信道系数。于是，所估计的信道系数用于计算用于下行链路数据传输的预编码矩阵。对于上行链路信号检测，BS必需基于首先专用于数据解调的接收到的导频信号(例如解调基准信号(DMRS))估计自身与UE之间的信道系数。然后，其计算每个无线电资源单元上的检测矩阵，以从叠加来自多个UE的信号的接收到的信号分离属于每个UE的信号。然而，该处理在大规模MIMO系统中是不可行的。原因在于，由于接收天线和所复用的UE的数量分别增加到数百个以及多于十个，因此尤其是当系统带宽很大(例如20MHz)时，检测矩阵的计算需要巨大硬件资源。因此，其增加成本并且产生不可接受的处理延迟，这不满足无线电接入网(RAN)的典型要求。因此，在关于大规模MIMO系统的该专利中提供全新上行链路信号检测处理，以确保在减少处理延迟以满足RAN的要求的同时上行链路传输的性能不比传统系统更差。图1示出上行链路中的典型MU-MIMO通信系统，其中，BS1通过相同频率资源同时与三个UE 2(UE1、UE2、UE3)进行通信。采用一个特定资源单元作为示例，在通过三个不同的无线信道3、h₁、h₃、h₃之后，三个UE所发送的信号s₁、s₂、s₃分别叠加在BS的接收天线处。组合接收机噪声n和相邻小区干扰I，BS接收到的信号可以建模为y＝h₁s₁+h₂s₂+h₃s₃+n+I。图2提供传统MU-MIMO通信系统中的信号检测的处理。其开始于4，当BS通过数据区域中所插入的导频估计用于数据传输的特定无线电资源上的MU-MIMO群组中的每个UE的信道矢量时(5)。然后，BS计算特定无线电资源的检测矩阵(6)。此后，BS将检测矩阵应用于分离属于MU-MIMO群组中的每个UE的数据(7)，并且处理结束(8)。