申请/专利权人：上海诺基亚贝尔股份有限公司

申请日：2015-12-24

公开（公告）日：2021-05-07

公开（公告）号：CN106921422B

主分类号：H04B7/06(20060101)

分类号：H04B7/06(20060101);H04B7/0452(20170101);H04L25/02(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.05.07#授权;2018.01.05#著录事项变更;2017.07.28#实质审查的生效;2017.07.04#公开

摘要：本发明提供了一种用于MMW信道中的混合模拟数字波束成形的信道估计的方法和系统。该方法包括空间相关性矩阵估计步骤，其进一步包括：在下行链路训练周期的每个循环中，BS使用BS侧发送码本发送下行导频信号，UE使用UE侧接收码本来接收所述下行导频信号，并且根据UE在下行链路训练周期的所有循环中接收的下行导频信号来估计UE侧空间相关性矩阵；在上行链路训练周期的每个循环中，UE使用UE侧发送码本发送上行导频信号，BS使用BS侧接收码本来接收所述上行导频信号，并且根据BS在上行链路训练周期的所有循环中接收的上行导频信号来估计BS侧空间相关性矩阵。

主权项：1.一种用于MMW信道中的混合模拟数字波束成形的信道估计的方法，包括空间相关性矩阵估计步骤，其进一步包括：在下行链路训练周期的多个循环的每个循环中，BS使用BS侧发送码本发送下行导频信号，UE使用UE侧接收码本来接收所述下行导频信号，并且根据UE在下行链路训练周期的所有循环中接收的下行导频信号来估计UE侧空间相关性矩阵；在上行链路训练周期的多个循环的每个循环中，UE使用UE侧发送码本发送上行导频信号，BS使用BS侧接收码本来接收所述上行导频信号，并且根据BS在上行链路训练周期的所有循环中接收的上行导频信号来估计所述UE的BS侧空间相关性矩阵。

全文数据：用于MMW信道中的混合波束成形的信道估计的方法和系统技术领域[0001]本发明概括而言涉及无线通信领域，更具体而言，涉及一种用于MMW信道中的混合模拟数字波束成形的信道估计的方法和系统。背景技术[0002]近来，在毫米波（millimeter-wave，MMW频带使用宽频谱已经被广泛接收作为一种支持下一代无线通信的极高数据率的重要方式。为了克服高路损的挑战并在MMW信道中建立具有合理信噪比（SNR的链路，需要大的天线阵列来提供高的波束成形增益。MMW射频硬件的高成本和低功效使得不能够使用全数字多天线处理技术，因此混合预编码成为一种自然的适当的解决方案，因为其可以使用比天线数小的多的射频（RF通道并且仍实现全数字预处理的大多数增益。发明内容[0003]为了实现高波束成形增益，发射机和接收机都需要知道（部分）信道状态信息CSI。传统的信道估计技术由于严重的路损和非常低的SNR而在MMW系统中性能很差。为了克服这一问题，MMW系统中的大多数现有的信道估计方法关注于基于码本的技术。在这些技术中，通信的每侧具有包含码字的码本，可以用作发送或接收波束成形向量。通信的一侧使用码本中的不同码字发送导频，另一侧使用码本中的各个码字接收导频。找到具有最大接收功率的导频并将对应的码字用作接下来的数据传输的发送和接收波束成形向量。一旦建立了这种波束对准，两侧将使用围绕所选择的码字的簇内的码字来周期性地发送接收导频以跟踪信道的变化。然而，在这种基于码本的信道估计技术中，基站（BS和用户设备（UE估计最佳波束成形向量而不是信道信息，其对于单用户传输工作良好，但不能支持先进的多用户MIM0传输。[0004]另一个问题是建立可靠连接之后如何保持链路质量。为了实现高波束成形增益，在MMW信道中需要窄波束，这增加了波束与由各种原因引起的信道变化的对准的敏感度，如移动电话的位移和旋转以及周围环境的移动。由于信道变化引起的波束失准可能导致链路质量严重下降。因此，如何快速重新对准波束并恢复可靠连接对于MMW系统来说是至关重要的。[0005]为了解决上述至少一个问题，本发明提供了一种两阶段信道估计技术用于MMW信道中的混合预编码，从而即使在非常低的SNR环境中，也能够以非常低的训练开销来提供混合预编码所需的CSI。[0006]进一步地，本发明还提供了一种波束跟踪技术，其允许当失准发生时发射机和接收机快速重新对准它们的波束（以yS的量级）。[0007]根据本发明的一个方面，提供了一种用于MMW信道中的混合模拟数字波束成形的信道估计的方法。该方法包括空间相关性矩阵估计步骤，其进一步包括：在下行链路训练周期的每个循环中，BS使用BS侧发送码本发送下行导频信号，UE使用UE侧接收码本来接收所述下行导频信号，并且根据UE在下行链路训练周期的所有循环中接收的下行导频信号来估计UE侧空间相关性矩阵；在上行链路训练周期的每个循环中，UE使用UE侧发送码本发送上行导频信号，BS使用BS侧接收码本来接收所述上行导频信号，并且根据BS在上行链路训练周期的所有循环中接收的上行导频信号来估计BS侧空间相关性矩阵。[0008]根据本发明的另一个方面，提供了一种用于MMW信道中的混合模拟数字波束成形的信道估计的系统，包括空间相关性矩阵估计模块，其用于使得：在下行链路训练周期的每个循环中，BS使用BS侧发送码本发送下行导频信号，UE使用UE侧接收码本来接收所述下行导频信号，并且根据UE在下行链路训练周期的所有循环中接收的下行导频信号来估计UE侧空间相关性矩阵；在上行链路训练周期的每个循环中，UE使用UE侧发送码本发送上行导频信号，BS使用BS侧接收码本来接收所述上行导频信号，并且根据BS在上行链路训练周期的所有循环中接收的上行导频信号来估计BS侧空间相关性矩阵。[0009]与基于码本的技术相比，通过估计物理信道的长期统计信息以及等效（后模拟波束成形）信道的短期状态信息，本发明的方案能够支持先进的多用户预编码并且实现更高的复用增益。附图说明[0010]通过以下参考下列附图所给出的本发明的具体实施方式的描述之后，将更好地理解本发明，并且本发明的其他目的、细节、特点和优点将变得更加显而易见。在附图中：[0011]图1示出了一种示例性混合预编码架构的示意图；[0012]图2示出了根据本发明的多天线处理的完整操作过程的示意图；[0013]图3A和3B分别示出了空间相关性矩阵估计的下行链路训练过程和上行链路训练过程的示意图；[0014]图4示出了根据本发明的波束跟踪操作的流程图；[0015]图5示出了图1所示的混合预编码架构在L=1时的特殊情况的示意图；[0016]图6示出了利用本发明的信道估计和跟踪技术进行混合预编码的平均总速率的不意图；以及[0017]图7示出了根据本发明的用于MMW信道中的混合模拟数字波束成形的信道估计的系统的不意图。具体实施方式[0018]下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。[0019]图1示出了一种示例性混合预编码架构的示意图。[0020]假设一个下行MM0-0FDM系统包括NB个BS天线，Nu个用户天线和NFFT个子载波。使用混合预编码来同时支持K个用户。在基站（BS侧，部署了SB个射频（RF通道SB作为中心向量的簇表示为C丨S其中上标“x”可以被替换为“B”（表示BS侧）或“u”（表示UE侧）。簇的大小可以调节以在跟踪准确性和开销之间获得折中。[0106]波束方向跟踪过程也被划分为下行链路跟踪和上行链路跟踪。[0107]在下行链路跟踪中，BS使用具有BS侧最强索引集合.5f»中的索引对应的所有波束成形向量来发送下行导频信号，UE使用以UE侧最强索引集合#中每个波束成形向量为中心的UE侧簇）中的波束成形向量来接收该下行导频信号。UE然后找到该UE侧簇丨cfVe中的接收功率最强的Mu个波束方向以更新（覆盖或替换）UE侧最强索引集合。[0108]在上行链路跟踪中，UE使用具有UE侧最强索引集合中的索引对应的所有波束成形向量来发送上行导频信号，BS使用以BS侧最强索引集合中的每个波束成形向量为中心的BS侧簇（）中的波束成形向量来接收该上行导频信号。BS然后找到该BS侧簇丨中的接收功率最强的MB个波束方向以更新（覆盖或替换）BS侧最强索引集合才^。[0109]步骤3:波東重新对准[0110]如果模拟波束成形矩阵和实际物理信道之间的失配变得足够大，则等效信道的链路质量将会严重下降。当链路质量降低到低于预定的质量阈值时（如图2中步骤S240判断为“是”时），触发波束重新对准（参考图2中步骤S260。波束重新对准的目的是调整模拟波束成形矩阵以匹配当前信道，使得链路质量可以保持在某个级别之上。[0111]波束重新对准包括两个子步骤：更新空间相关性矩阵和使用更新的空间相关性矩阵重新计算模拟波束成形矩阵。使用与上面介绍的空间相关性矩阵估计相同的过程来更新空间相关性矩阵，不同之处仅在于BS和UE可以仅使用相应的最强索引集合对应的波束而不是使用所有波束来发送和接收导频信号，这是由于波束方向跟踪操作大大降低了训练开销。[0112]具体地，在下行链路训练周期的每个循环中，BS可以使用具有BS侧最强索引集合才^中的索引的波束成形向量来发送下行导频信号，UE可以使用具有UE侧最强索引集合处0中的索引的波束成形向量来接收该下行导频信号，并且根据UE在下行链路训练周期的所有循环中接收的下行导频信号来更新UE侧空间相关性矩阵。[0113]在上行链路训练周期的每个循环中，UE可以使用具有UE侧最强索引集合中的索引的波束成形向量来发送上行导频信号，BS可以使用具有BS侧最强索引集合5丨5中的索引的波束成形向量来接收该上行导频信号，并且根据BS在上行链路训练周期的所有循环中接收的上行导频信号来更新BS侧空间相关性矩阵。[0114]接下来，根据更新后的UE侧空间相关性矩阵和BS侧空间相关性矩阵重新计算UE侧模拟波束成形矩阵和BS侧模拟波束成形矩阵。[0115]可以看出，本发明的方案相对于现有技术至少具有如下优点：[0116]本发明的至少一个方面的方案解决了MMW中的混合预编码中的CSI获取和波束跟踪问题。[0117]与基于码本的技术相比，本发明的至少一个方面的方案可以支持更加先进的多用户处理并且实现更高的复用增益。[0118]本发明的至少一个方面的方案可以以非常低的SNR提供相对准确的CSI，其还能够快速跟踪信道变化以保持变化信道中的可靠连接。[0119]仿真结果显示利用所建议的技术，混合预编码能够在低至_20dB的SNR环境中以非常低的训练开销实现良好的性能，如下所示。[0120]实例:[0121]在本发明的一个实例中，使用图1所示的混合预编码架构，其中L=1。[0122]在该实例中，BS和UE都米用图5中所不的混合预编码架构，其中移相器网络是一个全连接网络。图5示出了图1所示的混合预编码架构在L=1时的特殊情况的示意图，表示移相器网络的最复杂的实现。假设两侧都使用单一平面天线（unitaryplanarantenna，UPA阵列，并且NB’hNB’V和Nu’hNu’v分别是BS和UE侧的水平（垂直）天线的数量。[0123]信道估计[0124]码本设计[0125]在两端都使用UPA，可以将BS和UE的码本设计如下：[0126][0127][0128][0129][0130][0131][0132][0133][0134][0135][0136]其中，a^和a分别是垂直和水平域上对传播波长归一化后的的天线间距。UE侧的码本类似地设计，除了将公式（19〜（22中的上标“B”替换为“u”。[0137]阶段1:苧间相关件矩阵的估计[0138]下行链路训练:[0139]在下行链路训练过程中，设实中是从1:NB’V上的离散均匀分布提取的随机整数，f是从l:NB’h上的离散均匀分布提取的随机整数。因此48’1是一个~8父（#0+#^矩阵。利用图5中所示的全连接移相器网络架构，BS处的不同RF通道可以使用AB’T中的不同波束成形向量来发送下行导频信号。为了避免来自不同RF通道的下行导频信号之间的干扰，S卩，避免具有不同波束成形向量的下行导频信号之间的干扰，不同的RF通道必须使用不同子载波来发送下行导频信号。设是从1:Nu’v上的离散均匀分布提取的随机整数，是从l:Nu’h上的离散均匀分布提取的随机整数。因此，A_是一个NWXN_+Na’v矩阵。利用图5中所示的全连接移相器网络架构，现侧的每个RF通道可以使用AU’R中的不同波束成形向量来接收下行导频信号，因此在一个0FDM符号中可以实现Su个波束成形向量，在每个循环中总共需要〇个0FDM符号来遍历AU'R中的所有波束成形向量。因此，将AU'R划分为DU'R个子载波，，每个子矩阵用于一个0FDM符号。[0141]在第i个循环的第j个0FDM符号，UEk通过第w个子载波接收的下行导频信号可以表示为：[0142]23[0143]其中xw是下行导频信号的序列，其第s个元素为[0144]24[0145]考虑所有DB'T个循环中的所有0_个OFDM符号，得到：[0146][0147]其中，可以划分为两个部分，为：[0148][0149][0150][0151][0152]然后UEk将水平和垂直域的空间相关性矩阵估计为：[0153]•[0154]丨）[0155]公式（28的原理如下证明。设[0157]可以看出，[0158][0156]29[0163]在公式（30中，近似取值是由于观察采样值不足时算数平均值和集合平均值之间的差引起的。从公式（20中可以知道Au’h是酉矩阵。将公式（30代入（28a，得到_]34[0165]与公式（30类似，可以看出：[0166]35[0167][0168]36[0169]将公式（35代入（28b，得到（公式（20中的Au’v是一个酉矩阵）：[0170]37[0171]从公式（34和（37可以看出，利用足够的观察采样值，使用公式（28产生的估计值”和及f'。足够接近4"別和和If4将足够接近的值应当小心选择以使得0B、yU’V和y_最大化以更好地抵抗AWGN的影响。[0199]阶段2:等效信道的估计[0200]在空间相关性矩阵估计之后，BS和UE计算用于数据传输的模拟波束成形矩阵。使用同一申请人的发明专利申请PCTCN2014079877国际公开号W02015188385A1中建议的算法来作为一个例子。在BS侧，使用所有K个UE的BS端空间相关性矩阵之和来计算模拟波束成形矩阵（表示为CB:[0201]C⑶=U⑶（:，1:S⑶）（51[0202]其中，UB是由通过SVD得到的RB的本征向量构成的矩阵：[0203][0204][0205]33[0206]在UE侧，UEk的模拟波束成形矩阵（表示为邙”，其中k=1〜K计算为：[0207]54[0208][0209]55[0210]模拟波束成形之后两端的等效矩阵定义为：[0211]56[0212]等效信道的估计是一个传统的多天线信道估计问题，可以利用传统的丽SE信道估计器来解决，因此省略其细节。[0213]等效信道受益于通过模拟波束成形提供的波束成形增益，因此与物理信道的链路质量相比，等效信道的链路质量显著提高，从而传统的信道估计算法能够实现相对好的准确性。[0214]波東跟踪[0215]步驟1:波東对准[0216]在波束对准步骤，需要执行三个功能：空间相关性矩阵的估计、模拟波束成形矩阵的计算和最强波束方向的初始化。[0217]上面在信道估计中已经介绍了空间相关性矩阵估计。之后，BS和UE使用空间相关性矩阵的估计值来计算它们的模拟波束成形矩阵。各种算法可以用于模拟波束成形。使用同一申请人的发明专利申请PCTCN2014079877国际公开号W02015188385A1中建议的算法，可以分别使用公式（51和（54产生BS侧和UE侧模拟波束成形矩阵。两端的最强波束方向可以使用空间相关性估计期间接收的导频信号来确定。使用公式（15_18引入的符号，BS可以找到其与UEk之间的MB个最强波束方向，并将其索引保存在集合〖中。类似的，每个UEk找到Mu个最强波束方向并将其索引保存在集启丨中。[0218]MB和Mu的值可以适当选择以在重新对准的准确性和训练开销之间取得折中。在一种优选实现中，MB=Mu=2提供了性能和开销之间的最佳平衡。[0219]步骤2:波東方向跟踪[0220]在该步骤期间，BSUE周期性地发送导频以允许另一方跟踪最强波束方向并从而更新if。整个跟踪过程划分为下行链路跟踪和上行链路跟踪。[0221]在下行链路跟踪中，BS使用]中的波束成形向量来发送下行导频信号，UE使用％中的波束成形向量来接收该下行导频信号。在BS侧，每个RF通道使用不同的波束成形向量来发送下行导频信号并且需要个循环来遍历^^^中的所有波束成形向量。在UE侧，每个RF通道使用不同的波束成形向量来接收该下行导频信号，在每个循环中需要个0FDM符号来遍历中的所有波束成形向量，其中Cu是UE侧的簇^：t大小。[0222]使用:if'D中的第i个波束成形向量发送并且使用中的第j个波束成形向量接收的导频信号可以表示为：[0223][0224]其中，是逆〗的第j列，上标“（x”可以替换为“（U，R”和“（B，T”。UE将力中的每个波束方向的平均接收功率测量为：[0225][0226]并且找到Mu个最强的以更新。[0227]在上行链路跟踪中，UE使用中的波束成形向量来发送上行导频信号，BS使用；}]中的波束成形向量来接收该上行导频信号。在UE侧，每个RF通道使用不同的波束成形向量来发送上行导频信号，总共需要个循环来遍历中的所有波束成形向量。在BS侧，每个RF通道使用不同的波束成形向量来接收该上行导频信号，并且每个循环中需要个0FDM符号来遍历i^中的所有波束成形向量，其中CB是BS侧的簇Ak大小。使用疋^中的第j个波束成形向量发送并且使用中的第i个波束成形向量接收的上行导频信号可以表示为：[0228][0229]BS将中的每个波束方向的平均接收功率测量为：[0230][0231]找到个最强的以更新氺1。[0232]步骤3:波東重新对准[0233]如上所述，空间相关性矩阵的估计在一个长的时间刻度上重复，从而模拟预编码矩阵长时间保持不变。随着信道变化，模拟预编码矩阵和信道之间的失配逐渐增加，使得等效信道的链路质量下降。当等效信道的链路质量降低到低于给定阈值时，需要波束重新对准来更新空间相关性矩阵和模拟预编码矩阵以保持链路质量的稳定。[0234]重新对准操作包括两个子步骤：更新空间相关性矩阵和使用更新的空间相关性矩阵重新计算模拟波束成形矩阵。空间相关性矩阵的更新非常类似于前面介绍的空间相关性矩阵的估计，不同之处仅在于BS和UE仅使用几个最强的波束成形向量来发送和接收导频信号，例如那些具有5丨或政^中的索引的导频信号。这样，训练开销可以极大地降低。[0235]之后使用例如公式51和54基于更新的空间相关性矩阵的估计值来重新计算模拟波束成形矩阵。[0236]仿直结果[0237]下面，利用该实例中的设置，使用仿真结果来说明所建议的方案的性能。考虑具有Nfft=2048个子载波的MMO0FDM系统的下行传输。BS部署有以16*8平面阵列排列的Nb=128个天线，每个UE部署有以4*2平面阵列排列的Nu=8个天线，总共有K=4个用户需要服务。在两端使用图1中所示的混合预编码架构，其中L=1，其中BS端RF通道的数量被设置为SB=16,UE端RF通道的数量被设置为Su=2。BS和UE端维持的最强波束方向的数量被设置为MB=Mu=2，BS和UE端的簇大小被分别设置为CB=12和Cu=3〇[0238]使用参考文献[1]中提供的信道参数，计算MMW系统在500MHz带宽的28GHz载波频率的链路预算。发射功率被设置为30dBm，覆盖范围被设置为50m。可以看出，两端没有天线阵列提供的波束成形增益的情况下，60%以上用户将是非视距（NL0S用户，它们的链路预算大约是-15dB。其他用户将是视距（L0S用户，具有大于10dB的高得多的链路预算。因此，在仿真中，将SNR设置为-20dB到OdB。[0239]在仿真中，首先执行波束对准，然后是每10ms重复一次波束方向跟踪和波束重新对准。所需要的训练开销在表1中列出，可以看出，波束对准需要15个0FDM符号，方向跟踪和波束重新对准仅占用5个0FDM符号。由于在通信开始执行波束对准，然后在非常大的时间周期后才重复（即只有波束重新对准失败时），因此其开销可以忽略。在仿真中将方向跟踪和重新对准每l〇ms执行一次。对于500MHz带宽和2048个子载波，0FDM符号长度大约是3.7ys，因此波束跟踪的开销是每10ms仅仅18.5ys，S卩，小于0.2%。[0240]图6示出了利用本发明的信道估计和跟踪技术进行混合预编码的平均总速率的示意图，其中总的时间周期为100ms，每10ms执行一次方向跟踪和重新对准。作为对比，还示出了在BS和UE端具有理想CSI的混合预编码的平均总速率，其作为所建议的技术的上限。可以看出，所建议的技术可以实现与理想CSI情况非常接近的性能，即使在非常低的-20dB的SNR下。结合图6和表1，在具有非常差的链路预算的MMW信道中，所建议的信道估计和波束跟踪算法可以以非常低的训练开销提供相对准确的CSI。[0241]表1本发明的信道估计和跟踪算法的训练开销[0242][0243]图7示出了根据本发明的用于MMW信道中的混合模拟数字波束成形的信道估计的系统700的示意图。注意，图7的系统中的各个模块是从功能或逻辑角度划分的，根据实际需要，一个模块可以实现在BS中或UE中，或者可以由BS和UE联合实现。[0244]如图7中所示，系统700包括空间相关性矩阵估计模块710,其用于使得：在下行链路训练周期的每个循环中，BS使用BS侧发送码本发送下行导频信号，UE使用UE侧接收码本来接收该下行导频信号，并且根据UE在下行链路训练周期的所有循环中接收的下行导频信号来估计UE侧空间相关性矩阵；在上行链路训练周期的每个循环中，UE使用UE侧发送码本发送上行导频信号，BS使用BS侧接收码本来接收该上行导频信号，并且根据BS在上行链路训练周期的所有循环中接收的上行导频信号来估计BS侧空间相关性矩阵。[0245]在一种实现中，系统700还包括模拟波束成形模块720,其用于使得：分别根据UE侧空间相关性矩阵和BS侧空间相关性矩阵计算UE侧模拟波束成形矩阵和BS侧模拟波束成形矩阵。[0246]在一种实现中，系统700还包括等效信道估计模块730,其用于使得：根据UE侧模拟波束成形矩阵和BS侧模拟波束成形矩阵估计BS和UE之间的等效信道。[0247]在一种实现中，系统700还包括波束方向初始化模块740,其用于使得：BS根据在上行链路训练周期的所有循环中接收的上行导频信号的平均功率对BS侧接收码本中的每个码字对应的波束方向进行排序，选择并保持BS侧接收码本中与接收功率最强的MB个波束方向相对应的码字的索引所组成的BS侧最强索引集根据在下行链路训练周期的所有循环中接收的下行导频信号的平均功率对UE侧接收码本中的每个码字对应的波束方向进行排序，选择并保持UE侧接收码本中与接收功率最强的Mu个波束方向相对应的码字的索引所组成的UE侧最强索引集合或@9:[0248]在一种实现中，系统700还包括波束方向跟踪模块750,其用于使得：将UE侧接收码本分为一个或多个UE侧簇，其中每个UE侧簇包括UE侧接收码本中围绕一个中心向量的一组波束成形向量；将BS侧接收码本分为一个或多个BS侧簇，其中每个BS侧簇包括BS侧接收码本中围绕一个中心向量的一组波束成形向量；BS使用具有BS侧最强索引集合4中的索引对应的所有波束成形向量来发送下行导频信号，UE使用以UE侧最强索引集合Jf0中每个波束成形向量为中心向量的UE侧簇中的波束成形向量来接收下行导频信号，并且找到UE侧簇中的接收功率最强的Mu个波束方向以更新UE侧最强索引集合;UE使用具有UE侧最强索引集合巧@中的索引对应的所有波束成形向量来发送上行导频信号，BS使用以BS侧最强索引集合中每个波束成形向量为中心向量的BS侧簇中的波束成形向量来接收上行导频信号，并且找到BS侧簇中的接收功率最强的MB个波束方向以更新BS侧最强索引集合6广。[0249]在一种实现中，系统700还包括波束重新对准模块760,其用于：测量等效信道的质量；将等效信道的质量与预定的信道质量阈值进行比较；如果等效信道的质量低于预定的信道质量阈值，则更新UE侧空间相关性矩阵和BS侧空间相关性矩阵；并且根据更新后的UE侧空间相关性矩阵和BS侧空间相关性矩阵重新计算UE侧模拟波束成形矩阵和BS侧模拟波束成形矩阵。[0250]在一种实现中，波束重新对准模块760进一步用于使得：在下行链路训练周期的每个循环中，BS使用BS侧最强索引集合45中的波束成形向量来发送下行导频信号，UE使用UE侧最强索引集合、sf”中的波束成形向量来接收下行导频信号，并且根据UE在下行链路训练周期的所有循环中接收的下行导频信号来更新UE侧空间相关性矩阵；在上行链路训练周期的每个循环中，UE使用UE侧最强索引集合#中的波束成形向量来发送上行导频信号，BS使用BS侧最强索引集合4S中的波束成形向量来接收所述上行导频信号，并且根据BS在上行链路训练周期的所有循环中接收的上行导频信号来更新BS侧空间相关性矩阵。[0251]在一种实现中，波束重新对准模块760还用于使得：在更新UE侧空间相关性矩阵和BS侧空间相关性矩阵之前，确定之前执行的重新对准的次数是否小于或等于预定阈值次数，当确定之前执行的重新对准的次数小于或等于预定阈值次数时，更新UE侧空间相关性矩阵和BS侧空间相关性矩阵，或者当确定之前执行的重新对准的次数大于预定阈值次数时，重新运行空间相关性矩阵估计模块。[0252]在一个或多个示例性设计中，可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现本申请所述的功能。如果用软件来实现，则可以将所述功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上，或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码来传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括有助于计算机程序从一个地方传递到另一个地方的任意介质。存储介质可以是通用或专用计算机可访问的任意可用介质。这种计算机可读介质可以包括，例如但不限于，RAM、ROM、EEPROM、⑶-ROM或其它光盘存储设备、磁盘存储设备或其它磁存储设备，或者可用于以通用或专用计算机或者通用或专用处理器可访问的指令或数据结构的形式来携带或存储希望的程序代码模块的任意其它介质。并且，任意连接也可以被称为是计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字用户线（DSL或诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术来从网站、服务器或其它远程源传输的，那么同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术也包括在介质的定义中。[0253]可以用通用处理器、数字信号处理器（DSP、专用集成电路（ASIC、现场可编程门阵列（FPGA或其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑、分立硬件组件或用于执行本文所述的功能的任意组合来实现或执行结合本公开所描述的各种示例性的逻辑块、模块和电路。通用处理器可以是微处理器，或者，处理器也可以是任何普通的处理器、控制器、微控制器或者状态机。处理器也可以实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器与DSP内核的结合，或者任何其它此种结构。[0254]本领域普通技术人员还应当理解，结合本申请的实施例描述的各种示例性的逻辑块、模块、电路和算法步骤可以实现成电子硬件、计算机软件或二者的组合。为了清楚地表示硬件和软件之间的这种可互换性，上文对各种示例性的部件、块、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般性描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和施加在整个系统上的设计约束条件。本领域技术人员可以针对每种特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本发明的保护范围。[0255]本公开的以上描述用于使本领域的任何普通技术人员能够实现或使用本发明。对于本领域普通技术人员来说，本公开的各种修改都是显而易见的，并且本文定义的一般性原理也可以在不脱离本发明的精神和保护范围的情况下应用于其它变形。因此，本发明并不限于本文所述的实例和设计，而是与本文公开的原理和新颖性特性的最广范围相一致。[0256]参考文献：[0257][1]Rappaport,G.R.MacCartney,M.K.Samimi,andS.Sun,^Widebandmillimeter-wavepropagationmeasurementsandchannelmodelsforfuturewirelesscommunicationsystemdesigninvited”，IEEETrans,onCommuns.，vol.63，pp.3029-3056,2015.

权利要求：1.一种用于MMff信道中的混合模拟数字波束成形的信道估计的方法，包括空间相关性矩阵估计步骤，其进一步包括：在下行链路训练周期的每个循环中，BS使用BS侧发送码本发送下行导频信号，UE使用UE侧接收码本来接收所述下行导频信号，并且根据UE在下行链路训练周期的所有循环中接收的下行导频信号来估计UE侧空间相关性矩阵；在上行链路训练周期的每个循环中，UE使用UE侧发送码本发送上行导频信号，BS使用BS侧接收码本来接收所述上行导频信号，并且根据BS在上行链路训练周期的所有循环中接收的上行导频信号来估计BS侧空间相关性矩阵。2.如权利要求1所述的方法，还包括模拟波束成形步骤，其进一步包括：分别根据所述UE侧空间相关性矩阵和所述BS侧空间相关性矩阵计算UE侧模拟波束成形矩阵和BS侧模拟波束成形矩阵。3.如权利要求2所述的方法，还包括等效信道估计步骤，其进一步包括：根据所述UE侧模拟波束成形矩阵和所述BS侧模拟波束成形矩阵估计BS和UE之间的等效信道。4.如权利要求2所述的方法，还包括波束方向初始化步骤，其进一步包括：BS根据在上行链路训练周期的所有循环中接收的上行导频信号的平均功率对所述BS侧接收码本中的每个码字对应的波束方向进行排序，选择并保持所述BS侧接收码本中与接收功率最强的MB个波束方向相对应的码字的索引所组成的BS侧最强索引集合塌sHUE根据在下行链路训练周期的所有循环中接收的下行导频信号的平均功率对所述UE侧接收码本中的每个码字对应的波束方向进行排序，选择并保持所述UE侧接收码本中与接收功率最强的Mu个波束方向相对应的码字的索引所组成的UE侧最强索引集合。5.如权利要求4所述的方法，还包括波束方向跟踪步骤，其进一步包括：将所述UE侧接收码本分为一个或多个UE侧簇，其中每个UE侧簇包括所述UE侧接收码本中围绕一个中心向量的一组波束成形向量；将所述BS侧接收码本分为一个或多个BS侧簇，其中每个BS侧簇包括所述BS侧接收码本中围绕一个中心向量的一组波束成形向量；BS使用具有所述BS侧最强索引集合片@中的索引对应的所有波束成形向量来发送下行导频信号，UE使用以UE侧最强索引集合才^每个波束成形向量为中心向量的UE侧簇中的波束成形向量来接收所述下行导频信号，并且找到所述UE侧簇中的接收功率最强的Μυ个波束方向以更新所述UE侧最强索引集合;UE使用具有所述UE侧最强索引集合中的索引对应的所有波束成形向量来发送上行导频信号，BS使用以BS侧最强索引集合每个波束成形向量为中心向量的BS侧簇中的波束成形向量来接收所述上行导频信号，并且找到所述BS侧簇中的接收功率最强的Mb个波束方向以更新所述BS侧最强索引集合。6.如权利要求3所述的方法，还包括波束重新对准过程，其进一步包括：测量所述等效信道的质量；将所述等效信道的质量与预定的信道质量阈值进行比较；如果所述等效信道的质量低于所述预定的信道质量阈值，则更新所述UE侧空间相关性矩阵和所述BS侧空间相关性矩阵；并且根据更新后的UE侧空间相关性矩阵和BS侧空间相关性矩阵重新计算所述UE侧模拟波束成形矩阵和所述BS侧模拟波束成形矩阵。7.如权利要求6所述的方法，其中更新所述UE侧空间相关性矩阵和所述BS侧空间相关性矩阵进一步包括：在下行链路训练周期的每个循环中，BS使用所述BS侧最强索引集合中的波束成形向量来发送下行导频信号，UE使用所述UE侧最强索引集合中的波束成形向量来接收所述下行导频信号，并且根据UE在下行链路训练周期的所有循环中接收的下行导频信号来更新所述UE侧空间相关性矩阵；在上行链路训练周期的每个循环中，UE使用所述UE侧最强索引集合讀力中的波束成形向量来发送上行导频信号，BS使用所述BS侧最强索引集合5。中的波束成形向量来接收所述上行导频信号，并且根据BS在上行链路训练周期的所有循环中接收的上行导频信号来更新所述BS侧空间相关性矩阵。8.如权利要求6所述的方法，还包括：在更新所述UE侧空间相关性矩阵和所述BS侧空间相关性矩阵之前，确定之前执行的重新对准的次数是否小于或等于预定阈值次数，当确定之前执行的重新对准的次数小于或等于所述预定阈值次数时，更新所述UE侧空间相关性矩阵和所述BS侧空间相关性矩阵，或者当确定之前执行的重新对准的次数大于所述预定阈值次数时，重新执行所述空间相关性矩阵估计步骤。9.一种用于MMff信道中的混合模拟数字波束成形的信道估计的系统，包括空间相关性矩阵估计模块，其用于使得：在下行链路训练周期的每个循环中，BS使用BS侧发送码本发送下行导频信号，UE使用UE侧接收码本来接收所述下行导频信号，并且根据UE在下行链路训练周期的所有循环中接收的下行导频信号来估计UE侧空间相关性矩阵；在上行链路训练周期的每个循环中，UE使用UE侧发送码本发送上行导频信号，BS使用BS侧接收码本来接收所述上行导频信号，并且根据BS在上行链路训练周期的所有循环中接收的上行导频信号来估计BS侧空间相关性矩阵。10.如权利要求9所述的系统，还包括模拟波束成形模块，其用于使得：分别根据所述UE侧空间相关性矩阵和所述BS侧空间相关性矩阵计算UE侧模拟波束成形矩阵和BS侧模拟波束成形矩阵。11.如权利要求10所述的系统，还包括等效信道估计模块，其用于使得：根据所述UE侧模拟波束成形矩阵和所述BS侧模拟波束成形矩阵估计BS和UE之间的等效信道。12.如权利要求10所述的系统，还包括波束方向初始化模块，其用于使得：BS根据在上行链路训练周期的所有循环中接收的上行导频信号的平均功率对所述BS侧接收码本中的每个码字对应的波束方向进行排序，选择并保持所述BS侧接收码本中与接收功率最强的MB个波束方向相对应的码字的索引所组成的BS侧最强索引集合;UE根据在下行链路训练周期的所有循环中接收的下行导频信号的平均功率对所述UE侧接收码本中的每个码字对应的波束方向进行排序，选择并保持所述UE侧接收码本中与接收功率最强的Mu个波束方向相对应的码字的索引所组成的UE侧最强索引集合。13.如权利要求12所述的系统，还包括波束方向跟踪步骤，其用于使得：将所述UE侧接收码本分为一个或多个UE侧簇，其中每个UE侧簇包括所述UE侧接收码本中围绕一个中心向量的一组波束成形向量；将所述BS侧接收码本分为一个或多个BS侧簇，其中每个BS侧簇包括所述BS侧接收码本中围绕一个中心向量的一组波束成形向量；BS使用具有所述BS侧最强索引集合中的索引对应的所有波束成形向量来发送下行导频信号，UE使用以UE侧最强索引集合中每个波束成形向量为中心向量的UE侧簇中的波束成形向量来接收所述下行导频信号，并且找到所述UE侧簇中的接收功率最强的Mu个波束方向以更新所述UE侧最强索引集合;UE使用具有所述UE侧最强索引集合圹中的索引对应的所有波束成形向量来发送上行导频信号，BS使用以BS侧最强索引集合5丨5中每个波束成形向量为中心向量的BS侧簇中的波束成形向量来接收所述上行导频信号，并且找到所述BS侧簇中的接收功率最强的Μβ个波束方向以更新所述BS侧最强索引集合if。14.如权利要求11所述的系统，还包括波束重新对准过程，其用于使得：测量所述等效信道的质量；将所述等效信道的质量与预定的信道质量阈值进行比较；如果所述等效信道的质量低于所述预定的信道质量阈值，则更新所述UE侧空间相关性矩阵和所述BS侧空间相关性矩阵；并且根据更新后的UE侧空间相关性矩阵和BS侧空间相关性矩阵重新计算所述UE侧模拟波束成形矩阵和所述BS侧模拟波束成形矩阵。15.如权利要求14所述的系统，其中所述波束重新对准模块进一步用于使得：在下行链路训练周期的每个循环中，BS使用所述BS侧最强索引集合J广'中的波束成形向量来发送下行导频信号，UE使用所述UE侧最强索引集合中的波束成形向量来接收所述下行导频信号，并且根据UE在下行链路训练周期的所有循环中接收的下行导频信号来更新所述UE侧空间相关性矩阵；在上行链路训练周期的每个循环中，UE使用所述UE侧最强索引集合磁:中的波束成形向量来发送上行导频信号，BS使用所述BS侧最强索引集合片5中的波束成形向量来接收所述上行导频信号，并且根据BS在上行链路训练周期的所有循环中接收的上行导频信号来更新所述BS侧空间相关性矩阵。16.如权利要求14所述的系统，其中所述波束重新对准模块进一步用于使得：在更新所述UE侧空间相关性矩阵和所述BS侧空间相关性矩阵之前，确定之前执行的重新对准的次数是否小于或等于预定阈值次数，当确定之前执行的重新对准的次数小于或等于所述预定阈值次数时，更新所述UE侧空间相关性矩阵和所述BS侧空间相关性矩阵，或者当确定之前执行的重新对准的次数大于所述预定阈值次数时，重新运行所述空间相关性矩阵估计模块。

百度查询： 上海诺基亚贝尔股份有限公司 用于MMW信道中的混合波束成形的信道估计的方法和系统

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD