[发明专利]基于多个波束空间基进行波束空间处理的方法和装置

说明书

提出了一种用于在无线电接入节点中进行波束空间处理的方法和装置。使用多个不同的空间正交基函数集对表征天线阵列的天线单元和用户设备之间针对给定时间和给定频率的无线电信道的信道估计进行变换，以获得变换信道估计。不同的空间正交基函数集中的每一个定义波束空间变换中的相应的波束空间变换。基于对波束空间变换质量的度量，从多个空间正交基函数集中选择一个空间正交基函数集以满足无线电信道的波束空间缩减标准。基于所选的变换信道估计，将数据流编码为编码数据流。然后通过天线阵列的天线单元发送编码数据流。

技术领域

本发明的实施例涉及无线通信领域；并且更具体地涉及基于多个波束空间基的波束空间处理。

背景技术

无线通信网络的传输点越来越多地配备有先进的天线系统(AAS)。这些天线系统通过添加天线阵列来提高现有无线系统的容量和/或覆盖范围。这使得能够实现在基站和用户之间的并行数据流的同时传输，即所谓的多输入多输出(MIMO)传输。在一些情况下，主要的预期效果是通过利用新AAS系统的高波束成形增益来增强覆盖范围。

大规模多输入多输出(MIMO)是一种用于高级天线系统以提高数据传输容量的技术。大规模MIMO系统使得能够使用相同的时间和频率资源传输多个数据流，其中每个数据流都可以是波束成形的。支持大规模MIMO的基站可以经由更高的波束成形增益提供增强的功率效率，经由更高的空间复用增益提供增强的频谱效率，并通过利用窄波束的高度定向通信提供减小的小区间干扰。然而，由于空间信号空间的高维度，大规模MIMO技术显著增加了基站的无线收发机的复杂度。例如，在多用户系统中，发射机(例如，基站)的复杂性也是一个问题，因为必须经常使用高级编码方案向多于一个用户同时发送信息，同时保持受控的用户间干扰水平。

大规模MIMO信道是将大规模MIMO系统的天线阵列与用户设备(UE)耦合的无线通信信道。信号从天线阵列的多个单元到用户设备的天线单元的传播可以基于以大规模MIMO信道矩阵(H)表示的数学模型进行建模，该大规模MIMO信道矩阵在本文中可被称为信道矩阵、无线电信道矩阵、无线信道估计矩阵，或备选地称为信道矩阵。通常，信道矩阵是在天线空间中确定的。通常，信道矩阵是在基站处根据从UE接收到的上行链路传输来估计的。上行链路传输可以由来自一个或所有发射天线的已知序列和/或关于信道信息的UE反馈的组合组成。这里实际信道矩阵和估计信道矩阵可互换地称为信道矩阵。

因为通信发生在高维空间信号空间的低维子空间中，因此期望大规模MIMO信道矩阵具有低秩。已经提出波束空间变换(其中正交空间函数或波束的集合被用于近似大规模MIMO信道协方差矩阵的特征向量)，以利用信号子空间的低秩。结果，波束空间信道矩阵由信道矩阵的空间变换产生。信道矩阵到波束空间信道矩阵的变换减少了信道向量的显著元素的数量。因此，与在天线空间中表示的信道矩阵的非零信道向量的数量相比，波束空间信道矩阵包括数量少得多的非零信道向量。信道向量的这种较少数量的显著元素能够在后续信号处理操作中利用波束空间信道矩阵的低秩，并显著降低基站发射机中的这些操作的复杂性。

若干波束空间变换方法使用二维空间离散傅立叶变换(2D-S-DFT)基来变换包括均匀间隔的二维(2D)极化天线阵列的通信信道的信道矩阵，因为2D-S-DFT基与传播平面波的空间特征相匹配。然而，经由S-DFT的标准波束空间变换方法并不总是提供足够的降维。例如，在多径传播的情况下，多个传播分量将不会与用于对用于信号传输的多个有源波束做出贡献的波束空间变换的波束空间基对齐。这个问题在低频段和中频段(其中，天线阵列的单元元件之间的间距可能大于载波信号波长的一半)甚至更加明显。

发明内容

所提出的实施例描述了一种用于在波束空间中有效处理无线电信道估计的方法和系统。实施例提出了使用基于多个空间正交基函数集定义的多个波束空间变换。