[发明专利]用于FDD大规模MIMO下行系统减少训练序列开销的方法

说明书

本发明公开了一种用于FDD大规模MIMO下行系统减少训练序列开销的方法，按如下步骤进行：第一步，降维矩阵的设计；第二步，用户接收到训练信号并估计CSI；第三步，反馈CSI，基站进行预编码；第四步，用户接收到基站发送数据信号；第五步，等效信道维数N的选取。本发明引入一个降维矩阵，在发送信号进行预编码调制前乘上一个降维矩阵W，相当于得到一个等效信道h^HW，此时只是等效地降低发送天线的维度而并未改变天线的实际数目。通过降维矩阵W处理后的等效信道的维数从M下降到了N，这样下行链路的训练序列开销可以下降到N，即等效信道的维度或等效发送天线的维度。从而可以减少训练序列的长度，同时又能提高系统性能。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，特别涉及无线通信大规模天线技术，具体是利用降维原理对FDD大规模MIMO(多输入多输出，multiple input multiple output，)下行系统进行减少训练序列开销的方法。

背景技术

在大规模MIMO下行系统中，信道状态信息(channel state information，CSI)的获取是一个十分重要的环节。在时分双工(time division duplexing，TDD)模式中，上下行链路在相同频率信道下的不同时刻进行区分，具有互易性，因此，基站能够利用上行CSI来估计出下行CSI。而在频分双工(frequency division duplexing，FDD)模式中，上下行链路通过不同频率加以区别，因此信道互易性不复存在，此时下行链路CSI的获取需要通过基站发送训练序列给用户，经用户估计后，再将CSI反馈给基站。

于是，工作在基于FDD模式的大规模MIMO下行系统中的基站，需要在紧缺的相干时间资源内占用一部分时间发送训练序列。现有研究表明，利用传统的序列方式，为了获得有效的信道估计值，训练序列的长度应不小于基站发送天线的数目，因此，用于下行信道估计的训练序列开销与基站天线数成正比。然而在大规模MIMO系统中，基站处安放有大量的天线，利用传统的训练方式，需要占用很大一部分的时频资源去发送训练序列，导致训练序列开销较大，影响了系统性能。目前，在这一方面的研究并不是很多，并且，很少有研究在发送天线维度上进行处理的方法，训练序列长度与发送天线数目有密切的关系，发送天线的数量越多，训练序列长度也相应增加，对发送天线进行维度压缩处理是一个减少训练序列开销的可行的方式。

发明内容

基于上述现状，本发明提出了一种对发送天线进行等效降维的方法，在实际天线数不变的情况下，通过天线的等效合并，降低了发送天线的等效维度从而减少训练序列的长度，同时还能提高系统性能。本发明名称是用于FDD大规模MIMO下行系统减少训练序列开销的方法。

本发明提出降维矩阵的概念，通过考虑发送天线的等效合并来减少等效天线维度从而减小训练序列的开销，此外等效天线维度的降低还能避免复杂性较高的高维反馈码本的设计。本发明具体技术方案如下：

用于FDD大规模MIMO下行系统减少训练序列开销的方法，其按如下步骤进行：

第一步，降维矩阵的设计；

第二步，用户接收到训练信号并估计CSI；

第三步，反馈CSI，基站进行预编码；

第四步，用户接收到基站发送数据信号；

第五步，等效信道维数N的选取。

以下是优选方案的描述。

考虑一个FDD大规模MIMO下行系统，假设系统包含了一个蜂窝小区，小区内有一个装配有M根发送天线的基站，并且该基站同时为K个随机分布的单天线用户提供服务。

第一步：降维矩阵的设计

定义一个矩阵(N是一个2的幂次方的正整数，且N≤M，M能被N整除)，并称之为降维矩阵。降维矩阵W有如下两种方法生成：