一種大規模多輸入多輸出通信系統的中繼傳輸方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及通信技術領域，具體地說，涉及一種大規模多輸入多輸出通信系統的 中繼傳輸方法。
【背景技術】
[0002] 大規模多輸入多輸出（Multi-input Multi-output，簡稱ΜΙΜΟ)通信系統中，發射 端設置有大量或大規模天線陣列，且各天線單元能夠各自獨立發送信號，同時接收端能夠 通過一個或多個天線接收并恢復原信息。大規模多輸入多輸出通信系統以其特有的優點： 獲得更高倍數的信道容量，更低的能量消耗，十分精準的空間區分度，相對廉價的硬件實現 等，獲得了無線通信領域相當的關注。
[0003] -般的，大規模多輸入多輸出通信系統的基站端配置有大量數目的天線，比如64 根，或128根，所有天線都參與信號傳輸時，需要與基站天線數目相同的射頻鏈路；同時在 大規模多輸入多輸出通信系統中，隨著基站端天線數目的增加，不同用戶信道之間的相關 性隨著用戶數的增加而增大，導致系統的實現復雜度和成本比普通的多輸入多輸出通信系 統要高的多。為了在降低成本和復雜度的同時獲得更優的系統性能，往往需要通過選擇基 站天線來實現，即選擇合適的基站天線參與傳輸。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種大規模多輸入多輸出通信系統的中繼傳輸方法，以解 決如何選擇合適的天線參與傳輸的技術問題。
[0005] 本發明提供了一種大規模多輸入多輸出通信系統的中繼傳輸方法，該方法包括：
[0006] 獲取第一用戶終端和第二用戶終端到中繼節點的信道狀態信息；
[0007] 根據信道狀態信息，獲取最大信道增益幅度對應的中繼天線；
[0008] 利用所獲取到的中繼天線，進行信號傳輸。
[0009] 其中，利用所獲取到的中繼天線，進行信號傳輸包括：
[0010] 基于預設置的傳輸模式，對第一用戶終端和第二用戶終端之間傳輸的信號進行對 應的變換處理；
[0011] 利用所獲取到的中繼天線，傳輸變換處理后的信號。
[0012] 其中，基于預設置的傳輸模式，對第一用戶終端和第二用戶終端之間傳輸的信號 進行對應的變換處理包括：
[0013] 基于預設置的傳輸模式，獲取對應的中繼信號變換矩陣；
[0014] 根據所獲取到的中繼信號變換矩陣，對第一用戶終端和第二用戶終端之間傳輸的 信號進行對應的變換處理。
[0015] 其中，獲取第一用戶終端和第二用戶終端到中繼節點的信道狀態信息包括：
[0016] 根據最小二乘算法或最小均方誤差估計算法，獲取第一用戶終端和第二用戶終端 到中繼節點的信道狀態信息。
[0017] 其中，所述信道狀態信息為瞬時信道狀態信息或統計信道狀態信息。
[0018] 其中，傳輸模式包括接收模式和轉發模式。
[0019] 其中，接收模式為最大比合并模式或迫零模式，轉發模式為最大比傳輸模式或迫 零模式。
[0020] 其中，中繼節點的轉發方式為放大轉發方式。
[0021] 本發明帶來了以下有益效果：提供了一種大規模多輸入多輸出通信系統的中繼傳 輸方法，本發明中的中繼節點在獲得信道狀態信息后，即可根據基于信道增益最大化原則， 獲得對應的中繼天線用以進行信號的接收和轉發。該方法有利于降低大規模多輸入多輸出 通信系統進行中繼天線選擇時的計算復雜度，便于快速、有效地獲取適合的中繼天線。
[0022] 本發明的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變 得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在說明書、權利 要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
【附圖說明】
[0023] 為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要的 附圖做簡單的介紹：
[0024] 圖1是本發明實施例中的大規模多輸入多輸出通信系統的中繼傳輸方法的流程 圖；
[0025] 圖2是本發明實施例中的大規模多輸入多輸出通信系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0026] 以下將結合附圖及實施例來詳細說明本發明的實施方式，借此對本發明如何應用 技術手段來解決技術問題，并達成技術效果的實現過程能充分理解并據以實施。需要說明 的是，只要不構成沖突，本發明中的各個實施例以及各實施例中的各個特征可以相互結合， 所形成的技術方案均在本發明的保護范圍之內。
[0027] 本發明實施例提供了一種大規模多輸入多輸出通信系統的中繼傳輸方法，如圖1 所示，該方法包括：
[0028] 步驟S101、獲取第一用戶終端和第二用戶終端到中繼節點的信道狀態信息。
[0029] 如圖2所示，第一用戶終端S1設置有共計K個天線，第二用戶終端S 2也設置有共 計K個天線，K是任意大于1的整數。第一用戶終端SdP第二用戶終端S 2之間設置有一中 繼節點，該中繼節點上設置有共計M個天線，M同樣為任意大于1的整數，在大規模多輸入 多輸出通信系統中，M的值遠遠大于K。
[0030] 要通過中繼節點建立第一用戶終端S1和第二用戶終端S2之間的通信，中繼節點 首先需要獲取第一用戶終端和第二用戶終端到中繼節點的信道狀態信息（Channel State Information，簡稱CSI)。在無線通信領域，所謂的CSI，就是通信鏈路的信道屬性。它描述 了信號在每條傳輸路徑上的衰減因子，即信道增益矩陣G中每個元素的值，如信號散射、距 離衰減等信息。獲取精確的CSI可以使通信系統適應當前的信道條件，在多天線系統中為 高可靠性高速率的通信提供了保障。
[0031] 在本發明實施例中，可以根據最小二乘算法，或者，也可以根據最小均方 誤差估計算法，獲取第一用戶終端和第二用戶終端到中繼節點的信道狀態信息 G = [0P02] e Cwx2ir。其中，信道矩陣A e Cam的第m行第k列元素表示從第一用戶 終端S1的第k個天線到中繼節點的第m個天線之間的信道狀態信息的估計值；信道矩陣 G2 e Cwxi：的第m行第k列元素色,4表示從第二用戶終端S2的第k個天線到中繼節點的第 m個天線之間的信道狀態信息的估計值。
[0032] 實際應用中，CSI 有瞬時 CSI (Instantaneous CSI)和統計 CSI (Statistical CSI) 兩種。其中，瞬時CSI是指信道即時狀態，它可以使發送端及時地調整發射信號，因此它可 以取得低誤碼率，在空間復用系統中，可以獲得最優的接收信號。
[0033] 而統計CSI是指信道在一段時間內的統計特性，它包含了信道衰減的分布、平均 信道增益、視距（Line of Sight，簡稱L0S)分量和空間相關性。相對于瞬時CSI而言，統計 CSI能夠使信號傳送過程達到最優。
[0034] 實際上，CSI的獲得受限于信道變化的快慢。在快衰落系統中，可能信道在傳輸一 個字符后就發生變化，此時用統計CSI描述信道狀態比較合理。在慢衰落系統中，信道在獲 得瞬時CSI后可傳送一段時間的字符才發生變化，此時用瞬時CSI可提高通信效率。
[0035] 在本發明實施例中，中繼節點的轉發方式優選為放大轉發（Amplify and Forward，簡稱AF)方式，中繼節點僅僅將接收到的源端信息放大后再轉發給目的端，無需 解碼解調，易于實現且實現成本較低。
[0036] 步驟S102、根據信道狀態信息，獲取最大信道增益幅度對應的中繼天線。
[0037] 中繼節點在獲取到信道狀態信息之后，即可根據該信道狀態信息確定為第一用戶 終端SdP第二用戶終端S 2傳輸信號所使用的中繼天線。
[0038] 具體的，在本發明實施例中，以瞬時信道狀態信息為例，中繼節點在獲取到第一用 戶終端S 1和第二用戶終端S2到中繼節點的瞬時信道狀態信息么^和色#之后，基于信道 增益最大化原則，計算出使該大規模多輸入多輸出通信系統的信道增益達到最大的中繼天 線。其中，中繼天線的選擇方法如下式所示：
【主權項】
1. 一種大規模多輸入多輸出通信系統的中繼傳輸方法，其特征在于，包括： 獲取第一用戶終端和第二用戶終端到中繼節點的信道狀態信息； 根據信道狀態信息，獲取最大信道增益幅度對應的中繼天線； 利用所獲取到的中繼天線，進行信號傳輸。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，利用所獲取到的中繼天線，進行信號傳輸 包括： 基于預設置的傳輸模式，對第一用戶終端和第二用戶終端之間傳輸的信號進行對應的 變換處理； 利用所獲取到的中繼天線，傳輸變換處理后的信號。
3. 根據權利要求2所述的方法，其特征在于，基于預設置的傳輸模式，對第一用戶終端 和第二用戶終端之間傳輸的信號進行對應的變換處理包括： 基于預設置的傳輸模式，獲取對應的中繼信號變換矩陣； 根據所獲取到的中繼信號變換矩陣，對第一用戶終端和第二用戶終端之間傳輸的信號 進行對應的變換處理。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，獲取第一用戶終端和第二用戶終端到中 繼節點的信道狀態信息包括： 根據最小二乘算法或最小均方誤差估計算法，獲取第一用戶終端和第二用戶終端到中 繼節點的信道狀態信息。
5. 根據權利要求4所述的方法，其特征在于， 所述信道狀態信息為瞬時信道狀態信息或統計信道狀態信息。
6. 根據權利要求3所述的方法，其特征在于， 傳輸模式包括接收模式和轉發模式。
7. 根據權利要求6所述的方法，其特征在于， 接收模式為最大比合并模式或迫零模式，轉發模式為最大比傳輸模式或迫零模式。
8. 根據權利要求7所述的方法，其特征在于， 中繼節點的轉發方式為放大轉發方式。
【專利摘要】本發明公開了一種大規模多輸入多輸出通信系統的中繼傳輸方法，屬于通信技術領域，解決了如何選擇合適的天線參與傳輸的技術問題。該大規模多輸入多輸出通信系統的中繼傳輸方法包括：獲取第一用戶終端和第二用戶終端到中繼節點的信道狀態信息；根據信道狀態信息，獲取最大信道增益幅度對應的中繼天線；利用所獲取到的中繼天線，進行信號傳輸。本發明適用于大規模多輸入多輸出通信系統。
【IPC分類】H04B7-15, H04B7-06
【公開號】CN104779987
【申請號】CN201510182246
【發明人】張建華, 劉萌萌, 張平, 徐超, 張康樂, 饒一朔
【申請人】北京郵電大學
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月17日