[发明专利]接收机、通信系统及在通信系统中由计算机实现的方法

说明书

一种在包括能够服务于多个接收机的发送机的通信系统中支持混合波束成形的方法，其中，频带包括至少一个子载波；其中，各个接收机关联到模拟预编码码字的集合所述方法包括：‑针对各个接收机，计算(202)关联到所述接收机的模拟预编码矩阵F_RF,k；所述计算(202)包括：/a/对于各个子载波，对关联到所述接收机和所述各个子载波的信道矩阵执行(202a)奇异值分解SVD；/b/对于各个子载波，基于相对SVD确定第一分解矩阵/c/针对多个确定(303)对和F的第一函数进行优化的模拟预编码码字，其中，L表示子载波的数量。

技术领域

本发明涉及多用户多天线系统，例如多输入/多输出(MIMO)系统中的混合波束成形，更具体地，涉及这种系统中的模拟和数字预编码器和组合器。

背景技术

利用从30吉赫兹(GHz)到300GHz的载波频率的毫米波(mmWave)无线通信预期是例如未来5G蜂窝系统的关键特征。使用这样高的频率的主要益处是用于更高数据速率的更大频谱的可用性。

毫米波传播的特点尤其在于自由空间中的高路径损耗、通过建筑材料的高穿透损耗、弱衍射和易受阻挡。因此，在发送侧和接收侧均必须使用高度方向性自适应天线阵列以补偿传播减损并支持数百米距离的蜂窝覆盖范围。

方向性阵列通常使用非常多的天线元件(例如，数十至数百)来构造。

除了高方向性增益之外，使用大的天线阵列还增强空间复用，因为可实现更窄的波束。

可分别在发送侧和接收侧通过波束成形预编码器和组合器的仔细设计来实现方向性增益和空间复用。

在具有大天线阵列的系统中发送机/接收机预编码器和组合器的这种设计是非常困难的任务。

首先，这取决于系统架构的选择。

在具有大天线阵列的系统的情况下，由于高带宽混合信号组件昂贵并且消耗大量功率，所以收发器处的射频(RF)链的数量需要小于天线的数量。

为了减少RF链的数量，可考虑纯模拟域处理和混合模拟/数字架构。混合架构的优点之一在于可使用附加数字处理来补偿模拟处理的精度不足(例如，由于仅以有限相位分辨率工作的移相器)。

除了模拟或混合架构的选择，知道那些架构通常利用诸如移相器、开关或光学透镜的装置实现，特定架构实施方式以及对实现装置的约束还导致具有大天线阵列的系统中对发送机和接收机波束成形设计的附加约束。

其次，在传统系统(例如，使用低于6GHz的频带的系统)中用于设计发送机/接收机预编码器和组合器的大多数算法不适合于由大天线阵列组成的系统。

实际上，传统算法通常依赖于可用于系统的信道状态信息(CSI)的量。

接收机处的信道状态信息(CSIR)可通过下行链路(DL)信道估计操作来获得，发送机处的信道状态信息(CSIT)通常通过从接收机到发送机的CSI反馈来获取。

当在接收机侧和发送机侧均使用大天线阵列时，各个用户信道由具有非常大的维度的矩阵表示，并且用于CSI反馈的信令开销变得难以负担。

已开发出用于混合波束成形设计的一些算法。

考虑架构和装置约束，它们中的一些考虑最近似传统全数字波束成形的模拟和数字预编码器/组合器的联合设计。然而，这些算法没有考虑繁重信令开销的上述问题。

另一方法包括考虑将模拟波束成形器/组合器设计(在第一阶段中计算)与数字波束成形器/组合器设计(在第二阶段中计算)分离的两阶段算法。