[发明专利]基于多个子天线阵列的大规模MIMO系统验证方法

说明书

本发明涉及一种基于多个子天线阵列的大规模MIMO系统配置及验证方法，配置方法包括：根据大规模MIMO系统的服务区域均匀划分后的扇区数量配置对应数量的子天线阵列，每个子天线阵列对应服务一个扇区；根据每个扇区内的用户端密集程度，配置每个子天线阵列的天线数量；基于基站端接收的所述服务区域内所有用户端发送的相互正交的导频训练序列信息，以及基站端总的天线数量，获得观测矩阵，并结合观测矩阵估计出信道状态信息；基站端利用估计出的信道状态信息，采用最大比传输预编码方式进行下行无线通信传输。本发明能够有效降低能耗和硬件实现上的复杂度，同时又保证系统频谱效率。

技术领域

本发明属于无线传输技术领域，具体涉及一种基于多个子天线阵列的大规模多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)系统配置及验证方法。

背景技术

近年来，随着移动通信的广泛普及和深入应用，绿色通信将会是新一代无线通信的重要发展方向，在相同频谱效率下有效地降低系统的发射功率和硬件成本，是实现绿色通信的有效途径之一。学术界和工业界展开对未来绿色无线移动通信研究，以降低移动通信高昂的硬件成本和惊人的功率消耗。

在传统的全数字MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线)系统中，要求每根天线连接一个无线射频链路，其中无线射频链路包括射频混频器、高精度数模转换器、功率放大器等等。研究测试表明：数模转换器的功耗与量化精度成指数关系与采样频率成线性关系。在全数字MIMO中，系统功率消耗主要来自高精度模数转换器处理单元。对于传统全数字MIMO系统，由于发射天线数目相对较少，系统硬件成本和功耗相对较低，然而对于大规模MIMO系统，由于发射天线数量高达几十根甚至上百根，如果仍采用全数字编码架构，大量高精确度的数模转换器将导致接收机硬件成本过高以及功率消耗过大，对大规模MIMO系统的实际部署带来严峻的挑战。

为有效解决硬件成本和能耗大问题，现有技术中出现了一种基于模拟混合架构的大规模MIMO系统，在基站端将数据流经基带数字预编码处理后映射到各个无线射频链路上，然后通过恒模相移器调整各个无线射频链路上信号的相位完成模拟预编码，通过使用有限数目无线射频链路，减少了数模转换器的数量，从而有效降低系统硬件成本和功率消耗。

目前基于模数混合架构的大规模MIMO收发系统主要分为两类，一类是全连接天线阵列架构，另一类是多个子天线阵列架构。对于全连接天线阵列架构，每根发射天线端对应连接一个恒模网络移相器，其发送信号是所有无线射频链路信号经过恒模相移网络移相后的叠加。由于基站端的每根无线射频链路要驱动所有发射天线，所需的模拟相移器数等于发射天线与无线射频链路数的乘积，对系统硬件复杂度都较高。在多个子天线阵列架构下，每根发射天线与一条无线射频链路相连，每条无线射频链路只需要驱动一个天线子阵列，其所需相移器数等于发射天线数。相比于全连接阵列架构，基于多个子天线阵列架构的大规模MIMO系统可以有效降低能耗和硬件实现复杂度，然而当一个服务区域内用户数量很大时，由于用户终端之间的干扰增强，会导致系统性能严重下降，因此该结构仍需要进一步改进。

发明内容

为了有效降低能耗和硬件实现上的复杂度，同时又保证系统频谱效率，本发明公开了一种基于多个子天线阵列的大规模MIMO系统配置方法，同时相应公开采用该配置方法的MIMO系统的验证方法。

其中，本发明公开的一种基于多个子天线阵列的大规模MIMO系统配置方法，包括以下步骤：

A：根据大规模MIMO系统的服务区域均匀划分后的扇区数量配置对应数量的子天线阵列，每个子天线阵列对应服务一个扇区；

B：根据每个扇区内的用户端密集程度，配置每个子天线阵列的天线数量；

C：基于基站端接收的所述服务区域内所有用户端发送的相互正交的导频训练序列信息，以及基站端总的天线数量，获得观测矩阵，并结合观测矩阵估计出信道状态信息；