专利名称：一种适用于频分复用系统的单用户波束成形方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及多输入多输出(MultipleInput and Multiple Output, ΜΙΜΟ)无线 移动通信系统的智能天线波束赋形技术，具体涉及一种适用于FDD(FreqUenCy Division Duplex，频分复用)系统的单用户波束成形(beamforming)方法和装置。
背景技术：
波束成形的方法主要是通过控制波束方向来进行工作的，通过用户所在方位来区 分用户，从而可以实现多个用户复用相同的时间、频率资源。小天线间距(0.5λ)和空旷的 郊区场景比较适合于应用波束成形技术。波束成形技术利用天线阵列结构可以获得特征方向的波束，因此可以获得明显的 波束能量增益，这可以完善小区覆盖和系统容量，减小系统干扰和增加系统容量，提高链路 可靠性，提高峰值速率，还可以有效的改善边沿用户的性能。MBTO系统由于其有效提高信道容量而成为LTE (Long Term Evolution，长期演进) 的研究中一项倍受人们关注的技术。在多用户MIMO模式中，可以通过设计合适的发射天线和接收天线的权值矢量来 设计赋形波束的方向，控制波束图的具体形状，区分多用户的信号，去除用户间干扰。现有的单用户波束成形技术中，只能利用一个波束同时发送一个数据流，用户和 系统吞吐量较低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种适用于FDD系统的单用户波束成形方法和 装置，提高用户和系统吞吐量。为了解决上述问题，本发明提供了一种适用于频分复用系统的单用户波束成形方 法，包括根据上行信号获取第一发射权值和第二发射权值；在待发射的第一数据流中添加层1的专用导频后使用第一发射权值进行加权，在 待发射的第二数据流中添加层2的专用导频后使用第二发射权值进行加权；将加权后的第一数据流映射到天线，将加权后的第二数据流映射到天线，在天线 端口进行叠加后发送。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述第一发射权值和第二发射权值正交。进一步地，上述方法还可具有以下特点，通过如下方法得到所述第一发射权值和 第二发射权值根据上行sounding参考信号得到上行信号功率最大的两个方向角DOAl和D0A2 ； 根据DOAl和D0A2得到第一发射权值和第二发射权值。进一步地，上述方法还可具有以下特点，根据DOAl和D0A2得到第一发射权值和第 二发射权值具体包括
根据DOAl和D0A2得到发射权值发射权值Wl和发射权值W2 ；对发射权值Wl和发射权值W2进行归一化处理，或者进行归一化处理和正交化处
理，得到第一发射权值和第二发射权值。进一步地，上述方法还可具有以下特点，接收端收到数据流后，根据专用导频进行信号解调，反馈秩指示信息、每个数据流的信道质量指示信息，不反馈预编码矩阵指示信 肩、ο本发明还提出一种适用于频分复用系统的单用户波束成形装置，包括发射权值获取单元，用于根据上行信号获取第一发射权值和第二发射权值；数据处理单元，用于在待发射的第一数据流中添加层1的专用导频后使用第一发 射权值进行加权，在待发射的第二数据流中添加层2的专用导频后使用第二发射权值进行 加权；映射单元，用于将加权后的第一数据流映射到天线，将加权后的第二数据流映射 到天线；发射单元，用于将加权后的第一数据流和加权后的第二数据流在天线端口进行叠 加后发送。进一步地，上述装置还可具有以下特点，所述发射权值获取单元得到的第一发射 权值和第二发射权值正交。进一步地，上述装置还可具有以下特点，所述发射权值获取单元进一步包括方向角获取模块，用于根据上行sounding参考信号得到上行信号功率最大的两 个方向角DOAl禾P D0A2 ；发射权值获取模块，根据DOAl和D0A2得到第一发射权值和第二发射权值。进一步地，上述装置还可具有以下特点，所述发射权值获取模块进一步包括第一处理模块，用于根据DOAl和D0A2得到发射权值Wl和发射权值W2 ；第二处理模块，用于对发射权值Wl和发射权值W2进行归一化处理，或者进行归一 化处理和正交化处理，得到第一发射权值和第二发射权值。进一步地，上述装置还可具有以下特点，所述单用户波束成形装置位于演进的基 站上。目前所使用的单用户波束成形技术是为一个用户发送一个数据流，本发明方案可 以为一个用户同时发送两个数据流，增加了用户和系统的吞吐量。
图1是本发明FDD系统的单用户波束成形方法原理示意图；图2是本发明FDD系统的单用户波束成形方法流程图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细阐述。对于LTE-A系统来说，可以将现有的单流波束成形技术扩展至多流波束成形技 术，仍然使用于单用户，从而提高用户的吞吐量。图1所示为本发明单用户波束成形方法原理示意图。其中，数据流1和数据流2经信道编码与调制、调度和加载专用参考信号(Dedicate ReferenceSignal, DRS)后，进行 波束成形，然后通过天线发射出去。图2所示为本发明提出的适用于FDD系统的单用户波束成形方法，包括步骤201，eNB (演进的基站)根据上行sounding RS (SRS, sounding参考信号)导 频估计用户的DOA(Direction of Arrival，方向角或波达角)，这里需要估计得到来自用户 的上行信号功率最大的方向角，并将这两个角度记为DOAl和D0A2。
用户所处的空间信道是复杂的空间物理环境，散射体会使得接收信号由多个子径 的信号组成，需要估计出信号功率最大的两个子径方向。 步骤202，根据DOAl和D0A2分别得到两组发射权值Wl和W2，Wl权值矢量对应的 波束方向为DOAl，W2权值矢量对应的波束方向为D0A2。步骤203，对Wl和W2进行正交化处理，再进行归一化，得到相互正交且已归一化的 发射权值W1，和W2，。进行正交化处理的优势在于W1’和W2’相互正交，减少了两个数据流间的干扰。也可以不进行正交化处理，在对Wl和W2进行归一化处理后就作为后续发射权值使用。步骤204，eNB在待发射的数据流1中添加Iayerl (层1)的专用导频，数据流2中 添加layer2(层2)的专用导频，这两个数据流将发送给一个用户。本发明中，需要使用双层专用导频(dual-layer DRS)。步骤205，数据流1使用发射权值W1’加权后映射至天线，数据流2使用发射权值 W2，加权后映射至天线，在天线端口 二者进行叠加后发送。数据流1与Wl ’相乘映射至天线，数据流2与W2’相乘映射至天线，在天线端口两 组信号进行叠加。通过天线进行发送叠加后的信号，完成下行波束赋形过程。步骤206，接收端(UE侧)收到数据流后，根据专用导频进行信号解调。终端利用接收的层1的专用导频作为参考来解调数据流1，而利用接收的层2的专 用导频作为参考来解调数据流2。在本发明另一实施例中，也可以使用其他方法得到发射权值W1’和W2’，不限于使 用SRS导频得到，也不限于使用DOA参数进行估计得到，可以使用其他估计方法得到发射权 值，例如使用特征值分解法等，W1’和W2’可以是正交的，也可以不是正交的。使用本发明的单用户波束成形方法时，反馈信息的发送可作改进，反馈RI (秩指 示)信息，每个数据流的CQI (信道质量指示)信息，不反馈PMI (预编码矩阵指示)信息， 具体对反馈信令的方法和格式改变如下在FDD模式下，本发明中不需要PMI反馈，在定义新的DCI模式时可以将节约的反 馈空间可以用于其它信令的传输，也可以取消PMI反馈空间。现有技术中仅反馈一个数据流的CQI，而本发明中需要对每个数据流分别反馈， 用户之间的干扰受到配对情况和所使用的预编码矢量的影响很大，本发明在FDD情况下的 CQI估计方法，可以采用基于所有的公共导频的CQI进行估计，UE进行反馈的方法。eNB可 以根据数据流间的干扰情况对于UE所上报的CQI进行调整并修改。Rank (秩)估计方法现有技术中由于只有1个数据流(层)，Rank为1，而本发明 中Rank可以为1或2，所以需要反馈，FDD情况下，由于CQI的估计使用了公共导频来获取信道信息，所以UE需要进行RI估计，并向eNB进行反馈。本发明适用于LTE+FDD系统。本发明还提出一种适用于频分复用系统的单用户波束成形装置，该装置位于演进 的基站上，包括发射权值获取单元，用于根据上行信号获取第一发射权值和第二发射权值；其中， 第一发射权值和第二发射权值正交；数据处理单元，用于在待发射的第一数据流中添加层1的专用导频后使用第一发 射权值进行加权，在待发射的第二数据流中添加层2的专用导频后使用第二发射权值进行 加权； 映射单元，用于将加权后的第一数据流映射到天线，将加权后的第二数据流映射 到天线；发射单元，用于将加权后的第一数据流和加权后的第二数据流在天线端口进行叠 加后发送。所述发射权值获取单元进一步包括方向角获取模块，用于根据上行sounding参考信号得到上行信号功率最大的两 个方向角DOAl禾P D0A2 ；发射权值获取模块，根据DOAl和D0A2得到第一发射权值和第二发射权值。所述发射权值获取模块进一步包括第一处理模块，用于根据DOAl和D0A2得到发射权值Wl和发射权值W2 ；第二处理模块，用于对发射权值Wl和发射权值W2进行归一化处理，或者进行归一 化处理和正交化处理，得到第一发射权值和第二发射权值。本发明所述方法，实现了同时发送两个数据流给一个用户，增加了用户和系统的
吞吐量。
权利要求
一种适用于频分复用系统的单用户波束成形方法，其特征在于，包括根据上行信号获取第一发射权值和第二发射权值；在待发射的第一数据流中添加层1的专用导频后使用第一发射权值进行加权，在待发射的第二数据流中添加层2的专用导频后使用第二发射权值进行加权；将加权后的第一数据流映射到天线，将加权后的第二数据流映射到天线，在天线端口进行叠加后发送。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一发射权值和第二发射权值正交。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过如下方法得到所述第一发射权值和第 二发射权值根据上行sounding参考信号得到上行信号功率最大的两个方向角DOAl和D0A2 ；根据 DOAl和D0A2得到第一发射权值和第二发射权值。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据DOAl和D0A2得到第一发射权值和第二 发射权值具体包括根据DOAl和D0A2得到发射权值发射权值Wl和发射权值W2 ；对发射权值Wl和发射权值W2进行归一化处理，或者进行归一化处理和正交化处理，得 到第一发射权值和第二发射权值。
5.如权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，接收端收到数据流后，根据专用导 频进行信号解调，反馈秩指示信息、每个数据流的信道质量指示信息，不反馈预编码矩阵指 /J^fn 息。
6.一种适用于频分复用系统的单用户波束成形装置，其特征在于，包括 发射权值获取单元，用于根据上行信号获取第一发射权值和第二发射权值；数据处理单元，用于在待发射的第一数据流中添加层1的专用导频后使用第一发射 权值进行加权，在待发射的第二数据流中添加层2的专用导频后使用第二发射权值进行加 权；映射单元，用于将加权后的第一数据流映射到天线，将加权后的第二数据流映射到天线.一入 ，发射单元，用于将加权后的第一数据流和加权后的第二数据流在天线端口进行叠加后 发送。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述发射权值获取单元得到的第一发射权 值和第二发射权值正交。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述发射权值获取单元进一步包括方向角获取模块，用于根据上行sounding参考信号得到上行信号功率最大的两个方 向角 DOAl 禾口 D0A2 ；发射权值获取模块，根据DOAl和D0A2得到第一发射权值和第二发射权值。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述发射权值获取模块进一步包括 第一处理模块，用于根据DOAl和D0A2得到发射权值Wl和发射权值W2 ；第二处理模块，用于对发射权值Wl和发射权值W2进行归一化处理，或者进行归一化处 理和正交化处理，得到第一发射权值和第二发射权值。
10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述单用户波束成形装置位于演进的基站上。
全文摘要
本发明提供了一种适用于频分复用系统的单用户波束成形方法，包括根据上行信号获取第一发射权值和第二发射权值；在待发射的第一数据流中添加层1的专用导频后使用第一发射权值进行加权，在待发射的第二数据流中添加层2的专用导频后使用第二发射权值进行加权；将加权后的第一数据流映射到天线，将加权后的第二数据流映射到天线，在天线端口进行叠加后发送。本发明还提供了一种适用于频分复用系统的单用户波束成形装置。本发明方案可以为一个用户同时发送两个数据流，增加了用户和系统的吞吐量。
文档编号H04B7/02GK101867398SQ20091013497
公开日2010年10月20日 申请日期2009年4月20日 优先权日2009年4月20日
发明者郭阳 申请人:中兴通讯股份有限公司