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1、10申请公布号CN104219189A43申请公布日20141217CN104219189A21申请号201410446640522申请日20140903H04L27/26200601H04L25/0220060171申请人东南大学地址210096江苏省南京市四牌楼2号72发明人高西奇尤力仲文江彬74专利代理机构南京苏高专利商标事务所普通合伙32204代理人柏尚春54发明名称角度时延域导频复用宽带大规模MIMO通信方法57摘要本发明提出一种角度时延域导频复用宽带大规模MIMO通信方法。基站侧在各子载波上与多个用户同时进行无线通信。各用户的探测序列由同一恒模序列经过频域调制生成，不同用户在一个或。
2、多个连续OFDM符号的多个子载波上同时发送上行探测信号，基站侧据此获取各用户的角度时延域二维统计信道信息，并由此确定各用户的导频调制因子。各用户的导频序列由同一恒模序列经过频域调制生成，不同用户在一个或多个连续OFDM符号的多个子载波上同时发送上行导频信号，基站侧据此获取各用户导频段以及数据段的信道估计值。在各个子载波上，基站侧依据信道估计值以及估计误差空间相关阵实施上下行鲁棒传输。本发明能够降低系统导频开销，提升系统频谱及功率效率。51INTCL权利要求书3页说明书12页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书3页说明书12页附图1页10申请公布号CN1042191。
3、89ACN104219189A1/3页21一种角度时延域导频复用宽带大规模MIMO通信方法，其特征在于该方法具体为A适用于时分双工宽带大规模MIMO无线通信系统，采用正交频分复用OFDM调制方式，基站在各子载波上与多个用户同时进行无线通信；B通信过程由多个连续帧组成，每一帧信号由帧头的上行探测信号和多个子帧组成；每一子帧的信号由多个OFDM符号组成，每一子帧依次由上行数据信号段、上行导频信号段以及下行数据信号段组成，分别传输用户发送给基站的上行链路传输信号和上行导频信号以及基站发给用户的下行链路传输信号；C基站侧通过各用户的上行探测获取小区中各用户的角度时延域二维统计信道信息，不同用户的探测信。
4、号不要求使用正交时频资源；D小区中各用户在每一子帧上行导频信号段的一个或多个连续OFDM符号的多个子载波上同时发送上行导频信号，同一小区中不同用户在上行导频信号段多个连续OFDM符号上所使用的导频序列由同一导频序列经过频域调制生成，不同用户的导频调制因子由基站侧依据各用户角度时延域二维统计信道信息动态确定；E依据各用户的角度时延域二维统计信道信息，基站侧利用当前子帧上行导频信号段接收到的导频信号对各用户在当前子帧导频信号段各OFDM符号上的信道参数进行估计，并利用各用户的导频调制因子，确定当前子帧导频信号段各OFDM符号上各用户的信道估计误差空间相关阵；F基站侧利用信道的时域相关特性以及当前子。
5、帧导频信号段的信道参数估计值，实施当前子帧上行及下行数据信号段各OFDM符号上的各用户信道参数估计，并获取数据信号段各OFDM符号上各用户的信道估计误差空间相关阵；G在上行数据发送阶段，各用户分别在各个子载波上同时发送上行数据信号，基站侧存储所接收到的数据信号，待基站侧接收完上行导频信号并完成当前子帧上行数据信号段各OFDM符号上的各用户信道参数估计后，利用信道参数估计值以及估计误差空间相关阵对上行链路数据信号进行鲁棒接收处理；H在下行数据传输阶段，基站侧分别在各个子载波上向各用户同时发送数据信号，基站侧利用当前子帧下行数据信号段各OFDM符号上的各用户信道参数估计值以及估计误差空间相关阵，在。
6、各子载波上分别实施鲁棒预编码，向各用户同时发送数据信号，各用户在各子载波上分别进行接收处理；I基站侧依据各用户的角度时延域二维统计信道信息，确定本小区中各用户的导频调制模式，即小区中各用户的导频序列调制因子，并通知本小区中的各用户。2根据权利要求1所述的角度时延域导频复用宽带大规模MIMO通信方法，其特征在于所述的时分双工宽带大规模MIMO无线通信系统采用OFDM调制方式，基站侧分别在各个子载波上与多个用户同时进行通信。3根据权利要求1所述的角度时延域导频复用宽带大规模MIMO通信方法，其特征在于所述的上行链路传输信号包括上行探测信号、上行数据信号及上行导频信号，下行链路传输信号包括下行数据信。
7、号；传输过程可划分为多个连续的帧，每一帧信号由帧头的上行探测信号和多个子帧组成；每一子帧的信号由多个OFDM符号组成，每一子帧依次由上行数据信号段、上行导频信号段以及下行数据信号段组成。4根据权利要求1所述的角度时延域导频复用宽带大规模MIMO通信方法，其特征权利要求书CN104219189A2/3页3在于所述的各用户的角度时延域二维统计信道信息获取由上行链路的信道探测过程完成；各用户在每一帧帧头的一个或多个连续OFDM符号的多个子载波上同时发送上行探测信号，不同用户的探测信号不要求使用正交时频资源；同一小区中不同用户的频域探测信号由同一恒模序列称为该小区的基本探测序列经过频域调制生成，相邻小。
8、区的基本探测序列要求具有较好的互相关特性，即互相关小于系统所要求的门限值；各小区基站依据接收到的上行探测信号获取小区中各用户当前帧中角度时延域信道参数的最小二乘估计，进而利用迭代法估计当前帧中各用户的角度时延域二维统计信道信息，即角度时延域信道能量耦合矩阵。5根据权利要求1所述的角度时延域导频复用宽带大规模MIMO通信方法，其特征在于所述的小区中各用户在每一子帧上行导频信号段的一个或多个连续OFDM符号的多个子载波上同时发送上行导频信号；同一小区中不同用户所使用的导频序列由同一导频序列称为该小区的基本导频序列，经过频域调制生成，其调制因子由基站侧依据小区内各用户的角度时延域二维统计信道信息动态。
9、确定；相邻小区的基本导频序列要求具有较好的互相关特性，即互相关小于系统所要求的门限值。6根据权利要求1所述的角度时延域导频复用宽带大规模MIMO通信方法，其特征在于所述基站侧利用当前子帧上行导频信号段接收到的导频信号对各用户在当前子帧各OFDM符号上的信道参数进行估计；基站侧利用各用户的角度时延域二维统计信道信息，实现低复杂度的线性最小均方误差信道参数估计；首先对各用户的角度时延域信道参数实施最小二乘估计，进而依据角度时延域信道的解相关特性，对角度时延域信道实施低复杂度的逐元素最小二乘估计，最后通过酉变换获得各用户在当前子帧导频信号段的空间频率域信道参数估计值；导频信号段各用户信道估计误差空间。
10、相关阵通过各用户角度时延域二维统计信道信息以及导频调制模式确定。7根据权利要求1所述的角度时延域导频复用宽带大规模MIMO通信方法，其特征在于所述基站侧利用信道的时域相关特性以及当前子帧导频信号段的信道参数估计值，实施当前子帧上行及下行数据信号段各OFDM符号上的各用户信道参数估计，并获取数据信号段各OFDM符号上的信道估计误差空间相关阵；数据信号段各用户信道估计误差空间相关阵通过各用户角度时延域二维统计信道信息、信道时域相关特性以及导频调制模式确定。8根据权利要求1所述的角度时延域导频复用宽带大规模MIMO通信方法，其特征在于所述的在上行数据发送阶段，各用户分别在各个子载波上同时发送上行数据。
11、信号，基站侧存储所接收到的数据信号；待基站接收完上行导频信号并完成当前子帧上行数据信号段各OFDM符号上各用户信道参数估计后，分别在各个子载波上利用信道参数估计值以及估计误差空间相关阵对上行链路数据信号进行鲁棒接收处理。9根据权利要求1所述的角度时延域导频复用宽带大规模MIMO通信方法，其特征在于所述的在下行数据传输阶段，基站侧分别在各个子载波上向各用户同时发送数据信号；基站利用当前子帧下行数据信号段各OFDM符号上的各用户信道参数估计值以及估计误差空间相关阵，在各子载波上分别实施鲁棒预编码，向各用户同时发送数据信号，各用户在各子载波上分别进行接收处理。10根据权利要求1所述的角度时延域导频复。
12、用宽带大规模MIMO通信方法，其特征权利要求书CN104219189A3/3页4在于所述的基站侧依据各用户的角度时延域二维统计信道信息，确定本小区中各用户的导频调制模式，即小区中各用户的频域导频调制因子，并通知本小区中的各用户；各用户的导频调制因子依据角度时延域二维统计信道信息自适应变化。权利要求书CN104219189A1/12页5角度时延域导频复用宽带大规模MIMO通信方法技术领域0001本发明涉及一种使用多天线的宽带大规模MIMO无线通信方法，尤其涉及一种角度时延域导频复用宽带大规模MIMO无线通信方法。背景技术0002基站侧配备大规模天线阵列的大规模MIMO无线通信技术可以深度利用无线。
13、信道的空间维度资源，相比传统小规模MIMO技术能够进一步提升无线通信系统的有效性及可靠性，引起了学术界和工业界的广泛关注。实际的无线传播信道均为宽带信道，而正交频分复用OFDM技术能够将宽带信道分解为多个并行的窄带信道，大规模MIMO结合OFDM是下一代宽带移动通信系统的发展趋势之一。0003无线通信系统传输质量取决于信道参数估计的准确程度，为了准确及时地获取信道参数估计值，实际中常采用基于导频辅助的信道估计方法。对于大规模多用户MIMOOFDM无线通信系统来说，有大量的信道参数需要估计，这将导致大量的导频开销。同时，线性最小均方误差信道估计需要高维矩阵求逆运算，实现复杂度较高。导频开销以及信。
14、道估计的复杂度成为大规模MIMOOFDM无线通信的瓶颈问题。0004实际的宽带无线传播信道在角度时延域呈现能量集中特性，利用该特性能够有效降低系统的导频开销。大规模MIMOOFDM信道在角度时延域呈现解相关特性，利用该特性能够有效降低线性最小均方误差信道估计的实现复杂度。基于以上特性，本发明给出了一种基于角度时延域二维统计信道信息的角度时延域导频复用宽带大规模MIMO无线通信方法。发明内容0005技术问题本发明的目的是提供一种基于角度时延域二维统计信道信息的角度时延域导频复用宽带大规模MIMO无线通信方法，充分挖掘角度时延域的导频资源，节省系统的导频开销，降低信道估计的复杂度。该方法的基本特点。
15、是，小区中各用户在一个或多个连续OFDM符号的多个子载波上同时发送上行探测信号，基站侧据此获取各用户的角度时延域二维统计信道信息。各用户在一个或多个连续OFDM符号的多个子载波上同时发送上行导频信号，不同用户的频域导频序列由同一序列经过频域调制来生成。基站侧利用各用户的角度时延域二维统计信道信息，动态确定导频调制模式，即各用户的频域导频序列调制因子。0006技术方案一种角度时延域导频复用宽带大规模MIMO通信方法，其特征在于该方法具体为0007A适用于时分双工宽带大规模MIMO无线通信系统，采用正交频分复用OFDM调制方式，基站在各子载波上与多个用户同时进行无线通信；0008B通信过程由多个连。
16、续帧组成，每一帧信号由帧头的上行探测信号和多个子帧组成；每一子帧的信号由多个OFDM符号组成，每一子帧依次由上行数据信号段、上行导频信说明书CN104219189A2/12页6号段以及下行数据信号段组成，分别传输用户发送给基站的上行链路传输信号和上行导频信号以及基站发给用户的下行链路传输信号；0009C基站侧通过各用户的上行探测获取小区中各用户的角度时延域二维统计信道信息，不同用户的探测信号不要求使用正交时频资源；0010D小区中各用户在每一子帧上行导频信号段的一个或多个连续OFDM符号的多个子载波上同时发送上行导频信号，同一小区中不同用户在上行导频信号段多个连续OFDM符号上所使用的导频序列。
17、由同一导频序列经过频域调制生成，不同用户的导频调制因子由基站侧依据各用户角度时延域二维统计信道信息动态确定；0011E依据各用户的角度时延域二维统计信道信息，基站侧利用当前子帧上行导频信号段接收到的导频信号对各用户在当前子帧导频信号段各OFDM符号上的信道参数进行估计，并利用各用户的导频调制因子，确定当前子帧导频信号段各OFDM符号上各用户的信道估计误差空间相关阵；0012F基站侧利用信道的时域相关特性以及当前子帧导频信号段的信道参数估计值，实施当前子帧上行及下行数据信号段各OFDM符号上的各用户信道参数估计，并获取数据信号段各OFDM符号上各用户的信道估计误差空间相关阵；0013G在上行数据。
18、发送阶段，各用户分别在各个子载波上同时发送上行数据信号，基站侧存储所接收到的数据信号，待基站侧接收完上行导频信号并完成当前子帧上行数据信号段各OFDM符号上的各用户信道参数估计后，利用信道参数估计值以及估计误差空间相关阵对上行链路数据信号进行鲁棒接收处理；0014H在下行数据传输阶段，基站侧分别在各个子载波上向各用户同时发送数据信号，基站侧利用当前子帧下行数据信号段各OFDM符号上的各用户信道参数估计值以及估计误差空间相关阵，在各子载波上分别实施鲁棒预编码，向各用户同时发送数据信号，各用户在各子载波上分别进行接收处理；0015I基站侧依据各用户的角度时延域二维统计信道信息，确定本小区中各用户的。
19、导频调制模式，即小区中各用户的导频序列调制因子，并通知本小区中的各用户。0016所述的时分双工宽带大规模MIMO无线通信系统采用OFDM调制方式，基站侧分别在各个子载波上与多个用户同时进行通信。0017所述的上行链路传输信号包括上行探测信号、上行数据信号及上行导频信号，下行链路传输信号包括下行数据信号。传输过程可划分为多个连续的帧，每一帧信号由帧头的上行探测信号和多个子帧组成。每一子帧的信号由多个OFDM符号组成，每一子帧依次由上行数据信号段、上行导频信号段以及下行数据信号段组成。0018所述的各用户的角度时延域二维统计信道信息获取由上行链路的信道探测过程完成。各用户在每一帧帧头的一个或多个连。
20、续OFDM符号的多个子载波上同时发送上行探测信号，不同用户的探测信号不要求使用正交时频资源。同一小区中不同用户的频域探测信号由同一恒模序列称为该小区的基本探测序列经过频域调制生成，相邻小区的基本探测序列要求具有较好的互相关特性，即互相关小于系统所要求的门限值。各小区基站依据接收到的上行探测信号获取小区中各用户当前帧中角度时延域信道参数的最小二乘估计，进而利用迭代法估计当前帧中各用户的角度时延域二维统计信道信息，即角度时延域信道能量耦合矩阵。说明书CN104219189A3/12页70019所述的小区中各用户在每一子帧上行导频信号段的一个或多个连续OFDM符号的多个子载波上同时发送上行导频信号。。
21、同一小区中不同用户所使用的导频序列由同一导频序列称为该小区的基本导频序列经过频域调制生成，其调制因子由基站侧依据小区内各用户的角度时延域二维统计信道信息动态确定。相邻小区的基本导频序列要求具有较好的互相关特性，即互相关小于系统所要求的门限值。0020所述基站侧利用当前子帧上行导频信号段接收到的导频信号对各用户在当前子帧各OFDM符号上的信道参数进行估计。基站侧利用各用户的角度时延域二维统计信道信息，实现低复杂度的线性最小均方误差信道参数估计。首先对各用户的角度时延域信道参数实施最小二乘估计，进而依据角度时延域信道的解相关特性，对角度时延域信道实施低复杂度的逐元素最小二乘估计，最后通过酉变换获得。
22、各用户在当前子帧导频信号段的空间频率域信道参数估计值。导频信号段各用户信道估计误差空间相关阵通过各用户角度时延域二维统计信道信息以及导频调制模式确定。0021所述基站侧利用信道的时域相关特性以及当前子帧导频信号段的信道参数估计值，实施当前子帧上行及下行数据信号段各OFDM符号上的各用户信道参数估计，并获取数据信号段各OFDM符号上的信道估计误差空间相关阵。数据信号段各用户信道估计误差空间相关阵通过各用户角度时延域二维统计信道信息、信道时域相关特性以及导频调制模式确定。0022所述的在上行数据发送阶段，各用户分别在各个子载波上同时发送上行数据信号，基站侧存储所接收到的数据信号。待基站接收完上行导。
23、频信号并完成当前子帧上行数据信号段各OFDM符号上各用户信道参数估计后，分别在各个子载波上利用信道参数估计值以及估计误差空间相关阵对上行链路数据信号进行鲁棒接收处理。0023所述的在下行数据传输阶段，基站侧分别在各个子载波上向各用户同时发送数据信号。基站利用当前子帧下行数据信号段各OFDM符号上的各用户信道参数估计值以及估计误差空间相关阵，在各子载波上分别实施鲁棒预编码，向各用户同时发送数据信号，各用户在各子载波上分别进行接收处理。0024所述的基站侧依据各用户的角度时延域二维统计信道信息，确定本小区中各用户的导频调制模式，即小区中各用户的频域导频调制因子，并通知本小区中的各用户。各用户的导频。
24、调制因子依据角度时延域二维统计信道信息自适应变化。0025有益效果本发明提供的基于角度时延域二维统计信道信息的角度时延域导频复用宽带大规模MIMO无线通信方法具有如下优点00261、利用宽带无线传播信道在角度时延域的统计特征，充分挖掘角度时延域的导频资源，大幅降低系统的导频开销，进而提升系统的频谱效率及功率效率。00272、依据各用户的角度时延域二维统计信道信息，对导频资源进行自适应的动态调度，在降低导频开销的同时，保障信道估计性能，并提升系统的灵活性。00283、利用宽带大规模MIMO信道在角度时延域的解相关特性，可以大幅降低线性最小均方误差信道估计的实现复杂度。利用信道的时域相关特性对数据。
25、传输阶段的信道进行估计，进一步提升了数据段信道估计的准确性。00294、每一帧上行数据信号在上行导频信号之前发送，减小了信道估计不准确对上行数据传输性能的影响，提升了系统的鲁棒性。说明书CN104219189A4/12页8附图说明0030为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅表明本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。0031图1为基于角度时延域二维统计信道信息的大规模MIMOOFDM系统传输信号帧结构示意图。具体实施方式0。
26、032为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。00331、系统配置、传输信号帧结构及通信过程0034多小区蜂窝系统中，各小区基站侧配置包含数十个以上天线单元的大规模天线阵列，大规模天线阵列可采用线阵列、圆阵列或者板阵列等多种阵列结构之一。假设基站侧配备的天线单元数目为M，各天线单元可采用全向天线或者扇区天线，当各天线单元采用全向天线。
27、、120度扇区天线和60度扇区天线时，各天线单元之间的间距可配置为1/2波长、波长和1个波长。各天线单元可采用单极化或多极化天线。假设小区中存在K个配备单根天线的用户，以表示用户集合。用户与基站通信采用时分双工传输模式，采用带循环前缀的正交频分复用OFDM调制技术，子载波个数为NC，循环前缀长度为NG。0035图1为基于角度时延域二维统计信道信息的角度时延域导频复用宽带大规模MIMO无线通信系统传输信号帧结构示意图，其中由用户发送给基站的上行链路传输信号包括上行探测信号、上行数据信号及上行导频信号，由基站发送给用户的下行链路传输信号包括下行数据信号。系统传输过程可划分为多个连续的帧，每一帧信号。
28、由帧头的上行探测信号和多个子帧组成。每一子帧的信号由多个OFDM符号组成，每一子帧信号依次由上行数据信号段、上行导频信号段以及下行数据信号段组成。0036在此种系统配置下，基于角度时延域二维统计信道信息的宽带大规模MIMOOFDM无线通信过程包括以下六个步骤00371角度时延域二维统计信道信息获取各用户的角度时延域二维统计信道信息获取由上行链路的信道探测过程完成。各用户在每一帧帧头的一个或多个连续OFDM符号的多个子载波上同时发送上行探测信号，不同用户的探测信号不要求使用正交时频资源，各用户的频域探测信号由同一恒模序列经过频域调制生成。基站依据接收到的探测信号获取当前帧中各用户角度时延域信道参。
29、数的最小二乘估计，进而利用迭代法估计当前帧中各用户的角度时延域二维统计信道信息，即角度时延域信道能量耦合矩阵。00382导频资源调度小区中各用户在每一子帧上行导频信号段的一个或多个连续OFDM符号的多个子载波上同时发送导频信号，不同用户的导频信号不要求使用正交时频资说明书CN104219189A5/12页9源，各用户所使用的频域导频序列由同一恒模序列经过频域调制生成。基站侧利用所获得的各用户角度时延域二维统计信道信息实施导频资源调度，确定导频调制模式，即每个用户的上行导频序列调制因子，并通知小区中各用户。00393上行数据信号发送每一子帧开始时，各用户在各个子载波上同时发送上行数据信号。基站侧。
30、存储所接收到的上行数据信号，不作处理。00404上行导频信号传输及信道参数估计各用户发送各自的上行导频信号，基站侧利用接收到的导频信号，获取各用户在当前子帧导频信号段各OFDM符号上的信道参数估计。进而利用信道的时域相关特性，获取各用户在当前子帧上行数据信号段以及下行数据信号段各OFDM符号上的信道参数估计。基站侧依据各用户的角度时延域二维统计信道信息以及各用户的导频调制因子，确定各用户在导频信号段各OFDM符号上的信道估计误差空间相关阵。00415上行鲁棒数据接收处理基站侧对各用户上行数据的接收处理在各子载波上分别进行。基站侧利用所获得的各用户在当前子帧上行数据信号段各OFDM符号上的信道参。
31、数估计以及估计误差空间相关阵，对存储的上行数据信号在各个子载波上分别进行鲁棒接收处理，获得各用户上行发送数据信号的估计值，进而获得发送比特数据流。00426下行鲁棒预编码数据传输基站侧对各用户下行数据鲁棒预编码传输在各子载波上分别进行。基站侧利用当前子帧下行数据信号段各OFDM符号上各用户信道参数估计以及估计误差空间相关阵，计算出当前子帧下行数据信号段各子载波上向各用户信号发送数据信号所需的鲁棒预编码矩阵，由此生成下行发送信号，由基站侧分别在各子载波上向各用户同时发送，各用户依据接收到的信号在各子载波上分别进行接收处理，获得下行发送比特数据流。00432、角度时延域二维统计信道信息获取0044。
32、基站侧对各用户角度时延域二维统计信道信息的获取由各用户的上行信道探测过程完成。各用户在每一帧帧头的一个或多个连续OFDM符号的多个子载波上同时发送上行探测信号，不同用户的探测信号由同一恒模序列经过频域调制生成。0045以GT，K，N，M表示用户K与基站侧第M个天线单元之间在第T帧探测阶段第N个子载波上的信道参数。令GT，K，NGT，K，N，1GT，K，N，2GT，K，N，MT，其中上标T表示矢量转置运算，设GT，K的统计模型为其中U为取决于基站侧天线配置方式的固定矩阵称为空间特征模式矩阵，MK为用户K所特有的信道统计参量构成的矩阵各元素均为正值，的各个元素服从独立同分布假设各元素均值为零、方差。
33、为1，为由NC维DFT矩阵的前NG列组成的矩阵，表示逐元素乘积。称HT，K为用户K在第T帧探测阶段的角度时延二维特征模式域信道矩阵，简称角度时延域信道矩阵。设KMKMK，在空间特征模式矩阵U已知的情况下，K即为所需获得的用户K的角度时延域二维统计信道信息，称为角度时延二维特征模式域信道能量耦合矩阵，简称角度时延域信道能量耦合矩阵。0046设各用户在每一帧帧头的QSD个连续OFDM符号上同时发送，其中QSD满足KNGQSDNC。以表示小区中用户K0KK1在每一帧帧头第Q0QQSD1个说明书CN104219189A6/12页10OFDM符号第N个子载波上发送的探测信号。将用户K在每一帧帧头第Q个O。
34、FDM符号上的探测信号记作其中上标T表示矢量转置运算。0047不同用户在上行探测阶段各个OFDM符号上的发送信号由同一序列XSD经过频域调制生成，其中XSD为一个维度为NC1的恒模序列，满足DIAGX表示对角线元素为X的对角矩阵。对于用户K，其在上行探测阶段第Q个OFDM符号上的发送信号可由下式生成00480049其中为探测信号发射功率，表示K对QSD取模运算，表示不超过X的最大整数，VSD为任意的QSDQSD维的酉矩阵，VA，B表示位于矩阵V第A行第B列的元素，表示矢量逐元素乘积，导频调制矢量对于任意X的表达式如下00500051其中EXPX表示自然底数EXP的X次幂运算，J为虚数单元，为圆。
35、周率常数。0052以表示基站侧第M根天线在第T帧第Q个探测OFDM符号第N个子载波上接收到的探测信号。设令其中为用户K在每一帧帧头第Q个OFDM符号上发送的探测信号。在第T帧的上行探测阶段，基站侧接收到的探测信号为00530054其中DIAGX表示对角线元素为X的对角矩阵，为加性白高斯噪声矩阵，其各个元素的均值为零，方差为0055在第T个传输帧中，首先由接收到的探测信号获得各用户角度时延域信道矩阵的估计值，计算公式如下00560057其中上标H表示矢量共轭转置运算。令用户K在第T个传输帧内的角度时延域信道能量耦合矩阵K的估计值为则可利用迭代法获取当前帧中的角度时延域信道能量耦合矩阵的估计值，计。
36、算公式如下说明书CN104219189A107/12页1100580059其中上标表示矩阵的每个元素取共轭运算，为遗忘因子，满足01。00603、导频信号布设及角度时延域导频复用0061利用不同用户信道在角度时延域的稀疏特性，不同用户可以在相同的时频资源上同时传输导频信号，从而有效降低大规模MIMOOFDM无线通信系统的导频开销。0062小区内不同用户在每一子帧导频信号段的一个或多个连续OFDM符号上同时发送上行导频信号。小区内各用户所发送的频域导频序列由一个恒模序列称为该小区的基本导频序列经过频域调制生成，其调制因子由基站侧依据小区内各用户的角度时延域二维统计信道信息动态确定。相邻小区的基本。
37、导频序列要求具有较好的互相关特性，即互相关小于系统所要求的门限值。0063假设小区中各用户的上行导频信号发送过程在每一子帧中从第TP到第TPQTR1共QTR个连续的OFDM符号上进行。对于用户U，其导频调制因子为U，调制因子从调制因子集合中选取，其在第QTPQTPQTR1个OFDM符号上发送的频域导频序列为00640065其中XTR表示当前小区的基本导频序列，满足VTR是任意一个QTRQTR维的酉矩阵，为导频信号发射功率，为一个NC1的导频序列调制矢量，其第I个元素为0066基站侧依据小区内各用户的角度时延域二维统计信道信息，确定小区内各用户导频序列的调制因子，并通知各用户。各用户生成各自的导。
38、频序列，并在每一子帧的上行导频信号段发送上行导频序列。00674、导频信号段低复杂度二维信道参数估计0068各用户的上行信道参数估计在每个小区的基站侧分别进行。在每一子帧的上行导频信号段，小区中所有用户在一个或多个连续OFDM符号的多个子载波上同时发送上行导频信号，基站侧据此获取当前子帧导频信号段的信道参数估计以及估计误差空间相关阵。0069在每一子帧中，小区中各用户在从第TP到第TPQTR1共QTR个连续的OFDM符号的多个子载波上同时发送上行导频信号。以表示基站侧第M根天线在当前子帧第TP个OFDM符号第N个子载波上接收到的导频信号，表示用户K与基站侧第M个天线单元之间在当前子帧中第TP个。
39、OFDM符号第N个子载波上的信道参数。设说明书CN104219189A118/12页12则在当前子帧的上行导频信号发送阶段，基站侧接收到的导频信号为00700071其中ZTR为加性白高斯噪声矩阵，其各个元素的均值为零，方差为0072基站侧利用角度时延式域信道各元素之间的解相关特性，基站侧可以实现低复杂度的线性最小均方误差大规模MIMOOFDM信道参数估计。0073对于当前小区中的用户K，首先获得其角度时延域信道参数的最小二乘估计值如下00740075依据大规模MIMOOFDM信道的角度时延域二维统计信道信息，可获得其角度时延域的信道参数的线性最小均方误差估计。由于大规模MIMOOFDM信道在角。
40、度时延域呈现解相关特性，可以对的每个元素分别进行线性最小均方误差估计，从而降低实现复杂度，其第I行第J列元素的估计式为00760077其中K为当前帧中用户K的角度时延域信道能量耦合矩阵的估计值，对于任意整数的计算公式为00780079依据可获得当前子帧上行导频信号段的空间频率域信道参数估计值如下00800081用户K在上行导频信号段的信道估计误差空间相关阵如下说明书CN104219189A129/12页1300820083其中第I个元素的计算公式为008400855、数据信号段二维信道参数估计0086利用所获得的当前子帧导频信号段信道参数估计值和信道的时域相关特性，可以对当前子帧上行及下行数据。
41、信号段的信道参数进行估计又称为信道预测。对于用户K，假设基站侧估计得到的用户K的信道最大多普勒频偏为VK，并且其在当前子帧上行导频信号段第TP到第TPQTR1个OFDM符号的信道估计值为则位于当前子帧数据信号段第TPT个OFDM符号的空间频率域信道参数估计值可按下式计算00870088其中KXJ02VKTSYMX，TSYM为系统OFDM符号长度，J0X是变量为X的第一类零阶贝塞尔函数。0089用户K在数据信号段的信道估计误差空间相关阵按下式计算00900091其中的第I个元素的计算公式为009200936、上行鲁棒数据接收0094在每一子帧中，各用户首先分别在各子载波上同时发送上行数据信号，基。
42、站侧存储所接收到的信号。待基站侧接收完上行导频信号并完成上行数据信号段的信道参数估计时，利用上行数据信号段信道估计值以及信道估计误差空间相关阵，在各个子载波上分别对上行链路数据实施鲁棒接收。0095以每一子帧中上行数据信号段第T个OFDM符号第N个子载波为例描述上行鲁棒数据接收过程。以表示小区中用户K在当前子帧第T个OFDM符号第N个子载波上发送的上行数据信号，其均值为零、方差为每个用户的发送数据信号为其发送信息比特流经过信道编码、交织及调制符号映射后得到的数据信号。以表示基站侧第M根天线说明书CN104219189A1310/12页14在当前帧第T个OFDM符号第N个子载波上接收到的数据信号。
43、，GT，K，N，M表示用户K与基站侧第M个天线单元之间在当前子帧第T个OFDM符号第N个子载波上的信道参数。0096设GT，K，NGT，K，N，1GT，K，N，2GT，K，N，MT，GT，NGT，0，NGT，1，NGT，K1，N，则在当前子载波上基站侧接收到的上行数据信号为00970098其中为加性白高斯噪声矢量，其各个元素的均值为零，方差为0099基站侧存储所接收到的上行数据信号，待基站侧接收到各用户的上行导频信号并完成上行数据信号段信道参数估计后，对各用户发送的上行数据信号进行估计。0100将基站侧所获取的各用户在当前OFDM符号当前子载波上的信道参数估计值记为其中为基站侧对信道参数GT，。
44、K，N的估计值。在平均最小均方误差准则下，当前OFDM符号当前子载波上各用户上行数据信号的鲁棒估计由下式计算01010102其中为各用户上行数据传输的发射信噪比，为当前OFDM符号上用户K的信道估计误差空间相关阵。利用当前OFDM符号当前子载波上各用户发送数据信号的鲁棒估计值，经过解调、解交织及信道解码等过程，可获得当前OFDM符号当前子载波上各用户发送信息比特流的估计值。01037、下行鲁棒预编码0104在下行数据传输阶段，基站侧分别在各子载波上向各用户同时发送数据信号。利用所获得的各用户在下行数据信号段的信道参数估计值以及信道估计误差空间相关阵，在各子载波上分别实施下行鲁棒预编码传输。下行。
45、鲁棒预编码传输可以采用平均最小均方误差准则，使得在信道估计误差范围内最小均方误差预编码传输的均方误差平均值最小。0105下述传输过程以下行数据信号段第T个OFDM符号上第N个子载波为例。以表示基站在当前OFDM符号当前子载波上向小区中K个用户发送的预编码之前的数据信号，其中第K个元素为向用户K发送的数据信号，其均值为零、方差为每个用户的发送数据信号为其发送信息比特流经过信道编码、交织及调制符号映射后得到的数据信号。以BT，N表示当前OFDM符号当前子载波上的基站预编码矩阵，基站侧实际发送信号为由于采用时分双工传输模式，在同一OFDM符号同一子载波上，下行信道可表示为上行信道GT，N的转置。用户。
46、端的接收信号可表示为01060107其中表示K个用户在当前子载波上接收到的数据信号，其中第K个元素为用户说明书CN104219189A1411/12页15K接收到的数据信号，为加性白高斯噪声矢量，其各个元素的均值为零，方差为0108在平均最小均方误差准则下，基站侧的鲁棒预编码矩阵由下式计算01090110其中为基站侧对当前子载波上行信道参数GT，N的估计值，为各用户下行传输的平均发射信噪比，T，N为基站侧发射功率约束参数，可由下式计算01110112其中TR表示矩阵求迹运算。0113各用户利用在各子载波上接收到的信号，经过解调、解交织及信道解码等过程，可获得在各子载波上的下行发送信息比特流的估。
47、计值。01148、角度时延域导频调度0115导频调度在基站侧实施，基站侧利用所获得的各用户角度时延域二维统计信道信息，依据给定的准则，如信道估计均方误差之和最小准则，确定小区中的用户导频调制模式，即各用户导频序列的频域调制因子，并通知小区中各用户。以表示当前小区的导频调制模式，其中K表示用户编号，K表示用户K所使用的导频序列频域调制因子。0116信道估计均方误差之和可依据各用户的角度时延域二维统计信道信息由下式得到01170118基于信道估计均方误差之和最小准则的导频调度即是搜索出使得TR最小的导频调制模式该导频调度可通过穷举搜索或贪婪算法完成。01199、角度时延域导频复用宽带大规模MIMO。
48、传输的动态调整0120在各用户移动过程中，随着基站与各用户间角度时延域二维统计信道信息K的变化，基站侧动态地实施前述导频调度，形成更新后的导频调制模式，并进而实施前述的基于角度时延域二维统计信道信息的角度时延域导频复用宽带大规模MIMO无线传输。信道统计特性的变化与具体的应用场景有关，其典型统计时间窗是帧长度的数倍或数十倍，相关的信道统计信息的获取也在较大的时间宽度上进行。0121在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法，在没有超过本申请的精说明书CN104219189A1512/12页16神和范围内，可以通过其他的方式实现。当前的实施例只是一种示范性的例子，不应该作为限制，所给出的具体内容不应该限制本申请的目的。例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。0122以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。说明书CN104219189A161/1页17图1说明书附图CN104219189A17。