基於空間相關性的聯合信道大尺度衰落估計方法及基站的製作方法
2023-09-15 04:05:15 2
基於空間相關性的聯合信道大尺度衰落估計方法及基站的製作方法
【專利摘要】本發明提出一種基於空間相關性的聯合信道大尺度衰落估計方法，包括以下步驟：獲取預設區域內已知的用戶的位置信息、移動速度和信道大尺度衰落估計值；根據預設區域內已知的用戶的位置信息、移動速度和信道大尺度衰落估計值確定各個用戶之間的信道大尺度衰落的空間相關矩陣；根據空間相關矩陣的空間相關性，獲得預設區域內未知的用戶信道大尺度衰落估計值。本發明的實施例能夠根據預設區域內已知的用戶信道大尺度衰落估計值，利用空間相關性得到未知的用戶信道大尺度衰落估計值，並且提高已知的用戶信道大尺度衰落估計精度。本發明還提供了一種基站。
【專利說明】基於空間相關性的聯合信道大尺度衰落估計方法及基站
【技術領域】
[0001]本發明涉及通信【技術領域】，特別涉及一種基於空間相關性的聯合信道大尺度衰落估計方法及基站。
【背景技術】
[0002]在多用戶MIMO (Multiple-1nput Multiple-Out-put,多入多出)系統中，基站端進行用戶調度需要已知各個用戶的信道大尺度衰落信息。在當前無線通信系統的信道大尺度衰落估計技術中，不同用戶與基站之間的信道大尺度衰落是獨立估計的。但是實際上，這些信道大尺度衰落之間具有空間相關性。利用信道大尺度衰落之間的空間相關性，不僅可以在缺少某個用戶信道大尺度衰落估計值的情況下，由已知的用戶信道大尺度衰落估計值獲得未知的用戶信道大尺度衰落估計值，而且可以用於提高已知的用戶信道大尺度衰落估計精度。但是目前沒有具體的方法可以實現上述目的。
【發明內容】
[0003]本發明旨在至少解決上述技術問題之一。
[0004]為此，本發明的一個目的在於提出一種基於空間相關性的聯合信道大尺度衰落估計方法，該方法能夠根據預設區域內已知的用戶信道大尺度衰落估計值，利用空間相關性得到未知的用戶信道大尺度衰落估計值，並且提高已知的用戶信道大尺度衰落估計精度。
[0005]本發明的另一個目的在於提供一種基站。
[0006]為了實現上述目的，本發明的實施例提出了一種基於空間相關性的聯合信道大尺度衰落估計方法，包括以下步驟:獲取預設區域內已知的用戶的位置信息、移動速度和信道大尺度衰落估計值；根據所述預設區域內已知的用戶的位置信息、移動速度和信道大尺度衰落估計值確定各個用戶之間的信道大尺度衰落的空間相關矩陣；根據所述空間相關矩陣的空間相關性，獲得所述預設區域內未知的用戶信道大尺度衰落估計值。
[0007]根據本發明實施例的基於空間相關性的聯合信道大尺度衰落估計方法，能夠根據預設區域內已知的用戶的位置信息、移動速度和信道大尺度衰落估計值，確定各個用戶之間的信道大尺度衰落的空間相關矩陣，並根據相關矩陣的空間相關性，估算獲得該區域內未知的用戶信道大尺度衰落估計值，該方法易實現，且可靠性高。
[0008]另外，根據本發明上述實施例的基於空間相關性的聯合信道大尺度衰落估計方法還可以具有如下附加的技術特徵:
[0009]在本發明的實施例中，根據所述預設區域內已知的用戶的位置信息、移動速度和信道大尺度衰落估計值確定各個用戶之間的信道大尺度衰落的空間相關矩陣，進一步包括:判斷所述各個用戶之間的信道大尺度衰落空間相關矩陣是否已知；如果是，則直接通過最小均方誤差法估算未知的信道大尺度衰落估計值；否則，判定所述各個用戶之間的信道大尺度衰落的空間相關矩陣的相關性隨著距離指數衰減，以得到用戶的信道大尺度衰落的空間相關矩陣，並進一步估算所述未知的信道大尺度衰落估計值。[0010]在本發明的實施例中，還包括:根據所述空間相關矩陣的空間相關性，提高所述預設區域內已知的用戶的信道大尺度衰落估計精度。
[0011]在本發明的實施例中，通過基站或所述用戶發送信令至基站的方式獲取所述預設區域內已知的用戶的位置信息、移動速度和信道大尺度衰落估計值。
[0012]在本發明的實施例中，還包括:根據用戶當前時刻的位置、移動速度和信道大尺度衰落估計值，估算所述用戶在下一時刻的位置和信道大尺度衰落估計值。
[0013]本發明第二方面的實施例提供了一種基站，包括:信息收集模塊，所述信息收集模塊用於收集預設區域已知的用戶的信道大尺度衰落估計值、位置信息和移動速度；信道大尺度衰落估算模塊，所述信道大尺度衰落估算模塊用於根據所述預設區域內已知的用戶的位置信息、移動速度和信道大尺度衰落估計值確定各個用戶之間的信道大尺度衰落的空間相關矩陣，並根據所述空間相關矩陣的空間相關性，獲得所述預設區域內未知的用戶信道大尺度衰落估計值。
[0014]根據本發明實施例的基站，能夠根據預設區域內已知的用戶的位置信息、移動速度和信道大尺度衰落估計值，確定各個用戶之間的信道大尺度衰落的空間相關矩陣，並根據相關矩陣的空間相關性，估算獲得該區域內未知的用戶信道大尺度衰落估計值，該基站結構簡單，操作方便，且可靠性高。
[0015]在本發明的實施例中，所述信息大尺度衰落估算模塊用於判斷所述各個用戶之間的信道大尺度衰落空間相關矩陣是否已知，並在判定已知時，直接通過最小均方誤差法估算未知的信道大尺度衰落估計值，以及在判定所述各個用戶之間的信道大尺度衰落空間相關矩陣未知時，判定所述空間相關矩陣的相關性隨著距離指數衰減，以得到用戶的信道大尺度衰落的空間相關矩陣，並進一步估算所述未知的信道大尺度衰落估計值。
[0016]在本發明的實施例中，所述信息收集模塊可通過接收所述用戶發送的信令獲得所述用戶的信道大尺度衰落估計值、位置信息和移動速度。
[0017]在本發明的實施例中，所述信道大尺度衰落估算模塊還用於根據所述預設區域內已知的用戶的位置信息、移動速度和信道大尺度衰落估計值確定各個用戶之間的信道大尺度衰落的空間相關矩陣，並根據所述空間相關矩陣的空間相關性，提高已知用戶信道大尺度衰落估計精度。
[0018]在本發明的實施例中，還包括:信息修正模塊，所述信息單元用於根據用戶當前時刻的位置、移動速度和信道大尺度衰落估計值，估算所述用戶在下一時刻的位置和信道大尺度衰落估計值。
[0019]本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]本發明的上述和附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0021]圖1為根據本發明一個實施例的基於空間相關性的聯合信道大尺度衰落估計方法的流程圖；
[0022]圖2為根據本發明一個實施例的基站的結構框圖；和[0023]圖3為根據本發明另一個實施例的基站的結構框圖。
【具體實施方式】
[0024]下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0025]在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0026]在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
[0027]以下結合附圖詳細描述根據本發明實施例的基於空間相關性的聯合信道大尺度衰落估計方法及基站。
[0028]圖1為根據本發明一個實施例的基於空間相關性的聯合信道大尺度衰落估計方法的流程圖。如圖1所示，根據本發明一個實施例的基於空間相關性的聯合信道大尺度衰落估計方法，包括以下步驟:
[0029]步驟S101，獲取預設區域內已知的用戶的位置信息、移動速度和信道大尺度衰落估計值。換言之，即根據預設區域內的用戶的空間分布，選取用於聯合估計信道大尺度衰落的用戶集合(即已知信道大尺度衰落估計值的用戶集合)。其中，預設區域為預先設定的，例如為但不限於某個小區。在本發明的一個實施例中，可通過基站或用戶發送信令至基站的方式獲取預設區域內已知的用戶的位置信息、移動速度和信道大尺度衰落估計值。具體而言，即基站可通過一定的方法估計得到已知的用戶的位置信息、移動速度和信道大尺度衰落估計值，用戶也可通過發送其位置信息、移動速度等相關信令至基站。
[0030]步驟S102，根據預設區域內已知的用戶的位置信息、移動速度和信道大尺度衰落估計值確定各個用戶之間的信道大尺度衰落的空間相關矩陣。具體而言，在本發明的一個實施例中，首先判斷各個用戶之間的信道大尺度衰落的空間相關矩陣是否已知，如果是，則直接通過最小均方誤差法估算未知的信道大尺度衰落估計值，如果各個用戶之間的信道大尺度衰落的空間相關矩陣是未知的，則判定各個用戶之間的信道大尺度衰落的空間相關矩陣的相關性隨著距離指數衰減，以得到用戶的信道大尺度衰落的空間相關矩陣，並進一步估算未知的信道大尺度衰落估計值。
[0031]步驟S103，根據空間相關矩陣的空間相關性，獲得預設區域內未知的用戶信道大尺度衰落估計值。進一步地，根據空間相關矩陣的相關性，提高預設區域內已知的用戶的信道大尺度衰落估計精度。[0032]另外，在本發明的一個實施例中，上述基於空間相關性的聯合信道大尺度衰落估計方法，還包括:根據用戶當前時刻的位置、移動速度和信道大尺度衰落估計值，估算用戶在下一時刻的位置和信道大尺度衰落估計值。具體而言，在估計周期中，用戶的位置變化可以忽略不計，則不需要進行上述的用戶位置、移動速度等信息的修正，而在非估計周期中，則需要進行信息修正，即根據用戶當前時刻的位置、移動速度和信道大尺度衰落估計值，估算用戶在下一時刻的位置和信道大尺度衰落估計值，以實時修正用戶的當前信息。
[0033]以下以一個具體的示例對上述的基於空間相關性的聯合信道大尺度衰落估計方法作更為具體的描述。
[0034]具體而言，信道的大尺度衰落由兩部分組成:平均路徑損耗和陰影衰落。即，
[0035]Lp(d) (dB)=Ls(d0) (dB)+IOnlog10(d/d0)+X0 (dB)(I)
[0036]其中，前兩項的和Ls((Ici) (dB)+IOnlog10(d/d0)為平均路徑損耗,是基站與用戶之間距離d的函數Mtl為參考距離，Ls(Cltl)可以通過測量得到；路徑損耗指數n取決於頻率、天線高度和傳輸環境-J0表示陰影衰落，是一個零均值，標準偏差為O的高斯隨機變量。從(I)式可以得到大尺度衰落的均值為:
【權利要求】
1.一種基於空間相關性的聯合信道大尺度衰落估計方法，其特徵在於，包括以下步驟: 獲取預設區域內已知的用戶的位置信息、移動速度和信道大尺度衰落估計值； 根據所述預設區域內已知的用戶的位置信息、移動速度和信道大尺度衰落估計值確定各個用戶之間的信道大尺度衰落的空間相關矩陣； 根據所述空間相關矩陣的空間相關性，獲得所述預設區域內未知的用戶信道大尺度衰落估計值。
2.如權利要求1所述的基於空間相關性的聯合信道大尺度衰落估計方法，其特徵在於，根據所述預設區域內已知的用戶的位置信息、移動速度和信道大尺度衰落估計值確定各個用戶之間的信道大尺度衰落的空間相關矩陣，進一步包括: 判斷所述各個用戶之間的信道大尺度衰落空間相關矩陣是否已知； 如果是，則直接通過最小均方誤差法估算未知的信道大尺度衰落估計值； 否則，判定所述各個用戶之間的信道大尺度衰落的空間相關矩陣的相關性隨著距離指數衰減，以得到用戶的信道大尺度衰落的空間相關矩陣，並進一步估算所述未知的信道大尺度衰落估計值。
3.如權利要求1所述的基於空間相關性的聯合信道大尺度衰落估計方法，其特徵在於，還包括: 根據所述空間相關矩陣的空間相關性，提高所述預設區域內已知的用戶的信道大尺度衰落估計精度。
4.如權利要求1所述的基於空間相關性的聯合信道大尺度衰落估計方法，其特徵在於，通過基站或所述用戶發送信令至基站的方式獲取所述預設區域內已知的用戶的位置信息、移動速度和信道大尺度衰落估計值。
5.如權利要求1所述的基於空間相關性的聯合信道大尺度衰落估計方法，其特徵在於，還包括: 根據用戶當前時刻的位置、移動速度和信道大尺度衰落估計值，估算所述用戶在下一時刻的位置和信道大尺度衰落估計值。
6.一種基站，其特徵在於，包括: 信息收集模塊，所述信息收集模塊用於收集預設區域已知的用戶的信道大尺度衰落估計值、位置信息和移動速度； 信道大尺度衰落估算模塊，所述信道大尺度衰落估算模塊用於根據所述預設區域內已知的用戶的位置信息、移動速度和信道大尺度衰落估計值確定各個用戶之間的信道大尺度衰落的空間相關矩陣，並根據所述空間相關矩陣的空間相關性，獲得所述預設區域內未知的用戶信道大尺度衰落估計值。
7.如權利要求6所述的基站，其特徵在於，所述信息大尺度衰落估算模塊用於判斷所述各個用戶之間的信道大尺度衰落空間相關矩陣是否已知，並在判定已知時，直接通過最小均方誤差法估算未知的信道大尺度衰落估計值，以及在判定所述各個用戶之間的信道大尺度衰落空間相關矩陣未知時，判定所述空間相關矩陣的相關性隨著距離指數衰減，以得到用戶的信道大尺度衰落的空間相關矩陣，並進一步估算所述未知的信道大尺度衰落估計值。
8.如權利要求6所述的基站，其特徵在於，所述信息收集模塊可通過接收所述用戶發送的信令獲得所述用戶的信道大尺度衰落估計值、位置信息和移動速度。
9.如權利要求6所述的基站，其特徵在於，所述信道大尺度衰落估算模塊還用於根據所述預設區域內已知的用戶的位置信息、移動速度和信道大尺度衰落估計值確定各個用戶之間的信道大尺度衰落的空間相關矩陣，並根據所述空間相關矩陣的空間相關性，提高已知的用戶信道大尺度衰落估計精度。
10.如權利要求6所述的基站，其特徵在於，還包括: 信息修正模塊，所述信息單元用於根據用戶當前時刻的位置、移動速度和信道大尺度衰落估計值，估算所述用 戶在下一時刻的位置和信道大尺度衰落估計值。
【文檔編號】H04L1/06GK103532882SQ201310456428
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月29日 優先權日:2013年9月29日
【發明者】張鑫, 張秀軍, 肖立民, 趙熠飛, 許希斌, 王京 申請人:清華大學