一种波束赋形方法及基站的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种波束赋形方法及基站。
【背景技术】
[0002] 波束赋形是一种基于天线阵列的信号预处理技术，波束赋形通过调整天线阵列中 每个阵元的加权系数产生具有指向性的波束，从而能够获得明显的阵列增益。因此，波束赋 形技术在扩大覆盖范围、改善边缘吞吐量以及干扰抑制等方面都有很大的优势。
[0003] 目前主要有两种波束赋形方法，一种是基于干扰抑制的波束赋形方法（即 ZF(Zero-Forcing，迫零算法）），一种是基于空间相关性的波束赋形方法。基于干扰抑制的 波束赋形方法主要思想是：在已知所有用户实时信道信息的条件下，寻找一个波束赋形矢 量，使得目标用户对其他所有用户的干扰为零。基于空间相关性的波束赋形方法主要思想 是利用发送端天线到用户信道的空间相关信息，寻找一个波束赋形矢量，使得波束赋形后， 发送端到该用户的信号能量最大。
[0004] 在FDD(FrequencyDivisionDuplexing，频分双工）系统中，FDD系统缺乏信道的 互异性，下行信道估计需要通过基站发送导频信号。下行信道估计的导频开销不仅与系统 服务的用户数量有关，而且与基站的天线数也有关。当基站天线数量很多时，FDD系统信道 估计的导频开销会随着天线数的增加而急剧增大。在FDD系统中，为了获取信道信息，除了 下行信道要发送导频符号之外，还要在上行信道反馈信道信息。对于FDD大规模天线系统， 难以承受下行信道发送导频信号和上行信道反馈信道信息的开销，因此无法获取所有用户 实时信道信息，即无法利用基于干扰抑制的波束赋形方法对FDD大规模天线系统进行波束 赋形。对于FDD大规模天线系统通常采用基于空间相关性的波束赋形方法进行波束赋形， 此时只需要用户信道的空间相关信息，不需要用户实时信道信息，减低了系统的导频和反 馈开销，但此时发送端到某一用户的信号能量最大，其他用户对该用户的信号干扰也相应 增大，系统性能较差。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例的目的在于提供一种波束赋形方法及基站，以提高FDD大规模天线 系统的性能。
[0006] 为达到上述目的，本发明实施例公开了一种波束赋形方法，应用于频分双工大规 模天线系统中的基站，所述频分双工大规模天线系统还包括接收端，方法包括：
[0007] 确定用于发送第一导频符号的天线，其中，所确定的天线的根数M小于所述基站 的所有天线的根数N;
[0008] 在所确定的M根天线上发送所述第一导频符号给接收端，并在所有的N根天线上 发送第二导频符号给接收端，以使接收端根据接收到的所述第一导频符号，确定所述M根 天线对应的信道状态信息I，将经过信道后的第二导频符号和所述信道状态信息I反馈给 基站，其中，所述第一导频符号为未携带wse的导频符号，所述第二导频符号为携带有wsc的 导频符号，所述wse为基于空间相关性的接收端的波束赋形权重矢量，所述经过信道后的第 二导频符号为携带有wse的导频符号hw sc;
[0009] 根据接收端反馈的所述信道状态信息1L计算基于干扰抑制的接收端的波束赋形 权重矢量
[0010] 根据计算得到的所述以及接收到的所述导频符号hwse，按照预设的第一算 法，计算相位参数《 ;
[0011] 根据计算得到的相位参数《，按照预设的第二算法，计算基于空间相关性和干扰 抑制的接收端的波束赋形权重矢量W SCIS;
[0012] 根据所述~15进行波束赋形。
[0013] 较佳的，
其中，
[0014] R是接收端的空间相关矩阵，VA_ (R)表示R的最大特征值对应的特征矢量，矩阵 R的权重分量的定义如下：
[0015]
[0016] [R]pq为矩阵R的第p行第q列的分量，[h]。和[h] q分别为所述N根天线对应的 信道状态信息h的第p个和第q个分量，[hf表示[h]p的共辄转置，符号E{x}表示随机变 量x的期望值。
[0017] 较佳的，所述根据接收端反馈的所述信道状态信息iT，计算基于干扰抑制的接收 端的波束赋形权重矢量％，包括：
[0018] 根据接收端反馈的所述信道状态信息E，计算基于干扰抑制的接收端的波束赋形 权重矢量
其中，为的共辄转置。
[0019] 较佳的，所述根据计算得到的所述%以及接收到的所述导频符号hwse，按照预 设的第一算法，计算相位参数CO，包括：
[0020] 相位参数:ttT= Z(liwse: - hW) - Z(hWZF)，其中，
[0021 ] 脅是wse在所确定的M根天线中每一根天线相对应的权重分量组成的波束赋形权 重矢量，且满足
，其中，i为ws冲权重分量的序号，賊 为所述M根天线所对应的序号的集合，N为所述N根天线所对应的序号的集合，和
[WSC]i分别为矢量w和wse的第i个权重分量；Z(hw:se - 和Z$WZF)分别表示复数 :(hwSG -hW)和hwZF 的相位。
[0022] 较佳的，所述根据计算得到的相位参数CO，按照预设的第二算法，计算基于空间相 关性和干扰抑制的接收端的波束赋形权重矢量w seis，包括：
[0023] wSCIA 的集合，其中，为N根天线中每一根天线的波束赋形权重矢 量因子，i为N根天线中每一根天线所对应的序号，且
[0024]
，其中，,1.12 ;和丨丨麻部丨丨2分 别为所述W和所述的二范数，为复相位，羅为所述M根天线所对应的序号的集合， H为所述N根天线所对应的序号的集合。
[0025] 为达到上述目的，本发明实施例还公开了一种基站，所述基站为频分双工大规模 天线系统中的基站，包括：确定模块、发送模块、第一计算模块、第二计算模块、第三计算模 块和波束赋形模块，其中，
[0026] 所述确定模块，用于确定用于发送第一导频符号的天线，其中，所确定的天线的根 数M小于所述基站的所有天线的根数N ;
[0027] 所述发送模块，用于在所确定的M根天线上发送所述第一导频符号给接收端，并 在所有的N根天线上发送第二导频符号给接收端，以使接收端根据接收到的所述第一导频 符号，确定所述M根天线对应的信道状态信息瓦，将经过信道后的第二导频符号和所述信 道状态信息F,反馈给基站，其中，所述第一导频符号为未携带w se的导频符号，所述第二导 频符号为携带有wse的导频符号，所述wse为基于空间相关性的接收端的波束赋形权重矢量， 所述经过信道后的第二导频符号为携带有wse的导频信号hw sc;
[0028] 所述第一计算模块，用于根据接收端反馈的所述信道状态信息计算基于干扰 抑制的接收端的波束赋形权重矢量你 ZF ;
[0029] 所述第二计算模块，用于根据所述第一计算模块计算得到的所述^p以及接收到 的所述导频符号hw se，按照预设的第一算法，计算相位参数co ;
[0030] 所述第三计算模块，用于根据所述第二计算模块计算得到的相位参数C0，按照预 设的第二算法，计算基于空间相关性和干扰抑制的接收端的波束赋形权重矢量w SCIS;
[0031] 所述波束赋形模块，用于根据所述第三计算模块计算得到的％"5进行波束赋形。
[0032] 较佳的，
其中，
[0033]R是接收端的空间相关矩阵，VA_(R)表示R的最大特征值对应的特征矢量，矩阵 R的权重分量的定义如下：
[0034]
[0035] [R]pq为矩阵R的第p行第q列的分量，[h]。和[h] q分别为所述N根天线对应的 信道状态信息h的第p个和第q个分量，[hf表示[h] p的共辄转置，符号E {x}表示随机变 量x的期望值。
[0036] 较佳的，所述第一计算模块，具体用于：
[0037] 根据接收端反馈的所述信道状态信息计算基于干扰抑制的接收端的波束赋形 权重矢量访ZF = SH (E5H广，其中，SF1为E的共辄转置。
[0038] 较佳的，所述第二计算模块，具体用于：
[0039] 根据所述第一计算模块计算得到的接收端的波束赋形权重向量#ZF以及接收到 的所述导频符号hwse，计算相位参数:M = Z(hWse - - ，其中，
[0040] #是wse在所确定的M根天线中每一根天线相对应的权重