[发明专利]消除双极化双频融合系统去极化效应干扰的方法

说明书

本发明公开了一种消除双极化双频融合系统去极化效应干扰的方法，主要解决现有双极化天线去极化效应造成MIMO分集复用性能低的问题。其方案是：初始接入时基站端和用户端在C波段分别进行信道估计；基站根据信道估计矩阵估计信号到达角和交叉极化比选择工作频段；基站和用户在毫米波段根据C波段中的信号到达角选取相应的窄波束集并进行波束扫描，获得最优波束对，再根据该最优波束对进行毫米波段信道探测；基站端根据毫米波交叉极化比选择预编码方式，并将预编码矩阵与毫米波信道估计矩阵相乘，消除去极化效应的干扰，得到最终的接收端等效信道矩阵。本发明提高了双极化MIMO分集复用性能和毫米波波束对准速度，可用于双极化双频融合系统。

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，特别涉及一种消除去极化效应干扰的方法，可用于双极化双频融合系统。

背景技术

双频融合系统由C波段和毫米波频段构成，其中C波段具有技术成熟，基础设施完善、信号穿透能力较强，覆盖范围大的特点。毫米波具有频谱宽、稳定性高、方向性好的优势，因此成为第五代移动通信5G的使用频段之一，也成为当下研究的热点。双频融合系统能充分利用两个频段的优势，提升通信系统的速度与稳定性。

面向未来5G的双频集成系统由于天线数目增多，形成的MIMO系统规模就越大，MIMO中保持信道的独立性是关键，对于单极化MIMO而言，若存在直射路径，信道的相关性就变得很大。双极化MIMO天线由于空间上是正交排布，会大大增加信道的独立性，有利于在更小的空间获得更高的极化复用或者分集增益。但是极化天线在传输信号中会带来去极化效应的问题，去极化效应严重时会大大降低复用和分集的增益。

电子科技大学在申请号为202010805553.X的专利申请中提出了一种基于波束选择的低频辅助混合预编码设计方法。该方法首先构建了一个毫米波与低频段的异构通信网络，利用低频信息进行波束集合的选取，在数字域部分利用迫零算法以消除多用户干扰，在模拟域利用低频信息选择的波束集，采用基于码本的波束搜索选择使系统容量最大的波束集，基于上述思想提出了5种低频辅助的射频端的波束选择方法。该方法虽说给出了信道估计之后如何基于码本以及频谱效率选择波束的方案，但却没有考虑到实际的天线部署情况，导致最终毫米波射频段波束的选择是要通过数字域和模拟域矩阵联合计算频谱效率之后才能得到，复杂度很高，实际中既难实现，又难保证毫米波MIMO的复用增益。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种消除双极化双频融合系统去极化效应干扰的方法，以提高双极化MIMO分集复用性能，并简化双频系统工作频段切换所需参数以及提高了毫米波波束对准速度。

实现目的技术方案是这样实现的：

1.一种消除双极化双频融合系统去极化效应干扰的方法，所述系统包括两个工作频段，一组共点放置的双极化天线，其特征在于，包括如下：

1)初始接入时，系统工作在C波段，基站端和用户端在上下行过程中分别作为发送端，对应的接收端进行信道估计：

在第一帧，发送端垂直极化天线在第一个OFDM符号的频域上发送垂直极化导频，接收端进行信道估计，得到C波段垂直-垂直垂直-水平两组信道估计矩阵，在第二帧，发送端水平极化天线在第一个OFDM符号的频域上发送水平极化导频，接收端进行信道估计，得到水平-水平水平-垂直两组信道估计矩阵；

2)根据信道估计矩阵估计信号到达角和交叉极化比：

2a)用户端分别利用C波段垂直-垂直矩阵和水平-水平矩阵估计接收信号的垂直极化信号到达角θ_V和水平极化信号到达角θ_H，并对其进行存储；

2b)基站端分别利用C波段垂直-垂直矩阵和C波段水平-水平矩阵计算接收信号的垂直极化信号到达角α_V和水平极化到达角α_H，并对其进行存储，并用水平-水平矩阵和水平-垂直矩阵计算交叉极化比K_C；