CN103178886B - 波束赋形方法、通信站及移动站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种波束赋形方法、通信站及移动站，应用于包括多个协作小区的无线通信系统，该波束赋形方法包括：每个协作小区的通信站根据来自本小区移动站的俯仰角指示信息和第一信道信息以及来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息和第二信道信息确定三维波束赋形的权值；每个协作小区的通信站根据权值对待发送的数据进行加权处理，并将数据发送至本小区的移动站。通过运用该波束赋形方法，解决了相关技术中二维波束赋形无法对垂直俯仰角不同的移动站进行区分处理和反馈量较大的问题，进而在减小反馈量的同时降低了不同移动站的同频干扰，提升了系统性能。

Description

波束赋形方法、通信站及移动站

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种波束赋形方法、通信站及移动站。

背景技术

传统的蜂窝型网络拓扑结构，是由一个通信站对多个移动站的点对多点传输模式。对小区边缘的通信站来说，这种传输模式存在着较大的小区间同频干扰。解决这种小区间同频干扰的一个方法可以联合多个通信站，通信站间相互协作，把干扰信号变成有用信号。这种利用多个通信站与多个移动站在相同时频资源上进行通信的系统，称作多点传输。协作波束成型(Coordinated Beamforming，简称为CB)就是应用较广泛且易于实现的多点传输技术之一，如图1所示，两个小区相互协作进行波束赋形，移动台1利用相关技术，确定小区2为其协作小区。其中，确定协作小区的方法可以是：移动站1测量其它小区所在的通信站到达移动站1的大尺度衰落，如果这个大尺度衰落与通信站1到达移动站1的大尺度衰落差值满足一门限值，则将其作为移动站1的协作小区，并把所有参与协作的小区称为移动站1的协作小区集合。对于移动台1来说，小区1是其主协作小区，而其它协作小区如小区2是其辅协作小区。同样的操作，可以确定移动站2的协作小区集合，在图1中，移动站2主协作小区为小区2，而辅协作小区为小区1。这里，辅协作小区和主协作小区是相对移动站来说的，如对于移动站1来说，协作小区集合包括小区1和小区2，其中小区1是主协作小区，小区2是辅助小区。而对于移动站2来说，协作小区集合也包括小区2和小区1，其中小区1是辅协作小区，而小区2是主协作小区。另外，协作小区集合里的小区个数可以有两个以上，且不一定是互为协作小区的。比如，移动站1的协作小区集合与移动站2的协作小区集合可以不一样。本发明里小区概念可以换成相应的扇区的概念。

协作小区集合里的通信站，通过相互协作确定主协作小区通信站的一个权值，并用这个权值对主协作小区通信站各天线单元发送的数据进行加权处理，使阵列实时对准有用信号方向，而在干扰方向形成零点以抑制干扰信号，即通过波束赋形技术发送数据。

一般来说，传统实现协作波束赋形的方法一般是指二维波束赋形，需要辅助小区的移动站反馈主协作小区通信站到该移动站的信道矩阵信息。以图1所示的协作小区系统为例，对于移动站1来说，需要反馈通信站1到移动站1的信道矩阵信息和预编码矩阵索引，通信站1也需要移动站2通过通信站2反馈通信站1到移动站2的信道矩阵信息。这种信道矩阵信息可通过预编码矩阵索引间接反馈的，这要视具体实现算法而定。通信站1通过这些反馈的预编码矩阵索引和信道矩阵信息共同决定其道移动站1的预编码矩阵，这种算法的反馈量是非常大。并且，传统的波束赋形只能区分水平方位角不一样的移动站，而对于水平方位角一样，垂直俯仰角不同的移动站是无法进行区分的。如图2和图3所示，图2示出了水平方位角不同、垂直俯仰角相同的两个移动站，图3示出了水平方位角相同、垂直俯仰角不同的两个移动站。对于图3中垂直俯仰角不同的移动站，二维波束赋形无法对其进行区分处理。

发明内容

本发明提供了一种波束赋形方法，以至少解决相关技术中二维波束赋形无法对垂直俯仰角不同的移动站进行区分处理且反馈量大的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种波束赋形方法，应用于包括多个协作小区的无线通信系统，包括：每个协作小区的通信站根据来自本小区移动站的俯仰角指示信息和第一信道信息以及来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息和第二信道信息确定三维波束赋形的权值；每个协作小区的通信站根据权值对待发送的数据进行加权处理，并将数据发送至本小区的移动站。

优选地，每个协作小区的通信站根据来自本小区移动站的俯仰角指示信息和第一信道信息以及来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息和第二信道信息确定三维波束赋形的权值之前，还包括：每个协作小区的通信站将来自本小区移动站的俯仰角指示信息发送至其它协作小区的通信站，其中，俯仰角指示信息为每个协作小区的移动站计算出的本小区通信站到该移动站的俯仰角量化值；每个协作小区的通信站接收来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息，并将来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息发送给本小区的移动站；每个协作小区的移动站根据所接收到的所有协作小区通信站的俯仰角指示信息确定第一信道信息，并将第一信道信息发送给本小区的通信站；每个协作小区的通信站根据来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息确定第二信道信息，并将确定的第二信道信息发送给其它协作小区的通信站。

优选地，俯仰角指示信息为俯仰角值1或俯仰角值0，其中，俯仰角值1表示垂直方向角小于等于俯仰角门限值，俯仰角值0表示垂直方向角大于俯仰角门限值，当俯仰角定义为发射波与Z轴正方向的夹角时，垂直方向角定义为俯仰角的余弦值，当俯仰角定义为发射波与Z轴负方向的夹角时，垂直方向角定义为俯仰角的正弦值。

优选地，当本小区俯仰角指示信息为俯仰角值1时，第一信道信息包括本小区的预编码矩阵索引；当本小区俯仰角指示信息为俯仰角值0时，第一信道信息包括本小区的预编码矩阵索引、本小区的信道矩阵信息和所有俯仰角指示信息为俯仰角值0的协作小区的第二信道信息。

优选地，协作小区间的俯仰角指示信息和/或第二信道信息的传输方式至少包括以下之一：无线广播的传输方式、光纤传输方式、同轴电缆传输方式、双绞线传输方式。

优选地，第二信道信息为所有俯仰角指示信息为俯仰角值0的协作小区的通信站到本小区移动站的信道矩阵信息。

优选地，信道矩阵信息为通信站到移动台的信道系数构成的矩阵的量化值或者与其相关性最小的预编码矩阵对应的预编码矩阵索引。

优选地，每个协作小区的通信站根据来自本小区移动站的俯仰角指示信息和第一信道信息以及来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息和第二信道信息确定三维波束赋形的权值，包括：当来自本小区移动站的俯仰角指示信息为俯仰角值1时，根据本小区的预编码矩阵索引对应的预编码矩阵确定三维波束赋形的权值；否则，根据所有俯仰角指示信息为俯仰角值0的协作小区的第二信道信息和本小区的信道矩阵信息以及本小区的预编码矩阵索引对应的预编码矩阵确定三维波束赋形的权值。

优选地，通过至少以下一种方式来根据所有俯仰角指示信息为俯仰角值0的协作小区的第二信道信息和本小区的信道矩阵信息以及本小区的预编码矩阵索引对应的预编码矩阵确定三维波束赋形的权值：信漏噪比方法、迫零方法、博弈论方法。

根据本发明的另一方面，提供了一种通信站，包括：权值确定模块，用于根据来自本小区移动站的俯仰角指示信息和第一信道信息以及来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息和第二信道信息确定三维波束赋形的权值；数据发送模块，用于根据权值对待发送的数据进行加权处理，并将数据发送至本小区的移动站。

优选地，通信站还包括：第一接收模块，用于接收来自本小区移动站的俯仰角指示信息，其中，俯仰角指示信息为每个协作小区的移动站计算出的本小区通信站到该移动站的俯仰角量化值；第一发送模块，用于将来自本小区移动站的俯仰角指示信息发送至其它协作小区的通信站；第二接收模块，用于接收来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息；第二发送模块，用于将来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息发送至本小区的移动站；第三接收模块，用于接收来自本小区移动站的第一信道信息；第二信道确定模块，用于根据第一信道信息和来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息确定第二信道信息；第三发送模块，用于将第二信道信息发送至其它协作小区的通信站。

根据本发明的另一方面，提供了一种移动站，包括：俯仰角指示信息确定模块，用于确定本小区的俯仰角指示信息，其中俯仰角指示信息为移动站计算出的本小区通信站到自身的俯仰角量化值；第四发送模块，用于将本小区的俯仰角指示信息发送至本小区的通信站；第四接收模块，用于接收本小区通信站转发的来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息；第一信道确定模块，用于根据本小区的俯仰角指示信息和来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息确定第一信道信息；第五发送模块，用于将第一信道信息发送至本小区通信站。

通过本发明，将三维波束赋形应用到多点协作传输上，通过测量俯仰角指示信息，并根据俯仰角指示信息确定第一信道信息及第二信道信息，并根据俯仰角指示信息、第一信道信息及第二信道信息确定三维波束赋形的权值，使用该权值对待发送的数据进行加权处理的方法，解决了相关技术中二维波束赋形无法对垂直俯仰角不同的移动站进行区分处理和反馈量较大的问题，进而在减小反馈量的同时降低了不同移动站的同频干扰，提升了系统性能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术的实现协作波束赋形的示意图；

图2是根据相关技术的波束赋形不同水平方位角移动站示意图；

图3是根据相关技术的波束赋形相同水平方位角移动站示意图；

图4是根据本发明实施例的波束赋形方法的流程图；

图5是根据本发明实施例的波束赋形的方法实现垂直方向干扰抑制的示意图；

图6是根据本发明优选实施例的天线阵列索引以水平方向为主序的天线阵列示意图一；

图7是根据本发明优选实施例的天线阵列索引以水平方向为主序的天线阵列示意图二；

图8是根据本发明实施例的协作三维波束赋形实现的过程示意图；

图9是根据本发明优选实施例的三维波束赋形实现方法的流程图；

图10是根据本发明优选实施例的协作三维波束赋形俯仰角的示意图一；

图11是根据本发明优选实施例的协作三维波束赋形俯仰角的示意图二；

图12是根据本发明优选实施例的天线阵列索引以垂直方向为主序的天线阵列示意图一；

图13是根据本发明优选实施例的天线阵列索引以垂直方向为主序的天线阵列示意图二；

图14是根据本发明实施例的通信站的结构框图一；

图15是根据本发明实施例的通信站的结构框图二；以及

图16是根据本发明实施例的移动站的结构框图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

为了解决相关技术中二维波束赋形无法对垂直俯仰角不同的移动站进行区分处理且协作时反馈量大的问题，本发明实施例提供了一种波束赋形方法，应用于包括多个协作小区的无线通信系统，图4是根据本发明实施例的波束赋形方法的流程图，如图4所示，该方法包括以下步骤：

步骤S402，每个协作小区的通信站根据来自本小区移动站的俯仰角指示信息和第一信道信息以及来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息和第二信道信息确定三维波束赋形的权值；

步骤S404，每个协作小区的通信站根据权值对待发送的数据进行加权处理，并将数据发送至本小区的移动站。

通过本发明实施例，采用将三维波束赋形应用到多点协作传输上，通过测量俯仰角指示信息，并根据俯仰角指示信息确定第一信道信息及第二信道信息，并根据俯仰角指示信息、第一信道信息及第二信道信息确定三维波束赋形的权值，使用该权值对待发送的数据进行加权处理的方法，解决了相关技术中二维波束赋形无法对垂直俯仰角不同的移动站进行区分处理和小区协作反馈量大的问题，进而在减小反馈量的同时降低了不同移动站的同频干扰，提升了系统性能。

在每个协作小区的通信站根据来自本小区移动站的俯仰角指示信息和第一信道信息以及来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息和第二信道信息确定三维波束赋形的权值之前，还可以包括以下处理：

(1)每个协作小区的通信站将来自本小区移动站的俯仰角指示信息发送至其它协作小区的通信站，其中，俯仰角指示信息为每个协作小区的移动站计算出的本小区通信站到该移动站的俯仰角量化值；

(2)每个协作小区的通信站接收来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息，并将来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息发送给本小区的移动站；

(3)每个协作小区的移动站根据所接收到的所有协作小区通信站的俯仰角指示信息确定第一信道信息，并将第一信道信息发送给本小区的通信站；

(4)每个协作小区的通信站根据来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息确定第二信道信息，并将确定的第二信道信息发送给其它协作小区的通信站。其中第二信道信息可以为所有俯仰角指示信息为俯仰角值0的协作小区的通信站到本小区移动站的信道矩阵信息，其中，该信道矩阵信息可以为通信站到移动台的信道系数构成的矩阵的量化值或者与其相关性最小的预编码矩阵对应的预编码矩阵索引。

其中，在对待发送的数据进行加权处理时，可以通过信漏噪比方法、迫零方法、博弈论方法等对其进行处理。通过多种方法对待发送的数据进行加权处理，增加了处理过程的灵活性。

在协作二维波束赋形的过程中，存在很大的反馈量，当运用三微波束赋形实现多点协作传输的过程中，反馈量仍然不少，基于减少反馈量的考虑，在步骤S402执行过程中，增加了判断俯仰角指示信息的过程。当来自本小区移动站的俯仰角指示信息为俯仰角值1时，则根据本小区的预编码矩阵索引对应的预编码矩阵确定三维波束赋形的权值；若俯仰角值0时，则根据所有俯仰角指示信息为俯仰角值0的协作小区的第二信道信息和本小区的信道矩阵信息以及本小区的预编码矩阵索引对应的预编码矩阵确定三维波束赋形的权值。在此步骤中，需要对俯仰角指示信息进行判断，图5是根据本发明实施例的波束赋形的方法实现垂直方向干扰抑制的示意图。增加的判断过程，可以大大减少在协作三维波束赋形的过程中的反馈量。

在实施过程中，俯仰角指示信息为俯仰角值1和俯仰角值0表示的含义并不相同，其中，俯仰角值1可以表示垂直方向角小于等于俯仰角门限值，俯仰角值0可以表示垂直方向角大于俯仰角门限值，当俯仰角定义为发射波与Z轴正方向的夹角时，垂直方向角定义为俯仰角的余弦值，当俯仰角定义为发射波与Z轴负方向的夹角时，垂直方向角定义为俯仰角的正弦值。当然，俯仰角值是人为定义，可以用0和1表示，也可以用1和2表示，并且，该俯仰角值与俯仰角门限值的关系也是人为定义的，例如，俯仰角值1也可以表示垂直方向角大于俯仰角门限值，俯仰角值0也可以表示垂直方向角小于等于俯仰角门限值。

当本小区俯仰角指示信息为俯仰角值1时，第一信道信息包括本小区的预编码矩阵索引；当本小区俯仰角指示信息为俯仰角值0时，第一信道信息包括本小区的预编码矩阵索引、本小区的信道矩阵信息和所有俯仰角指示信息为俯仰角值0的协作小区的第二信道信息。

在处理上述信息的过程中，协作小区间的俯仰角指示信息及第二信道信息可以通过无线广播的方式，光纤、同轴电缆、双绞线等有线传输方式进行传输。

优选实施例

本实施例将这种应用三维波束赋形的多点传输技术应用于平面天线阵列，在本实施例中，可以将这种应用三维波束赋形的多点传输技术叫协作三维波束赋形。平面天线阵如图6和图7所示。天线阵列索引以水平方向为主序排列，即先排第一行，再排第二行，直到最后一行。X-Z平面上的天线阵列如图6所示，Y-Z平面的天线阵列如图7所示。通信站在水平方向上有N_H根天线，在垂直方向上有N_V根天线。无线通信系统的网络中有多个小区，如图8所示，对于小区1来说，通过大尺度衰落的测量，判定其协作的小区包括N_C个小区，这N_C个小区的通信站和移动站在相同的时频资源上发送数据，其时频资源块载波索引为l＝1，…，N_S，N_S表示资源块上的载波个数，它可以仅是导频载波或者数据载波，也可以是导频和数据载波，且在这个相同的时频资源上，每个小区的通信站服务的移动站个数都为1个，为了简化下标的表示，我们规定同一个小区里的通信站索引号、移动站的索引号都跟小区的索引号相同，例如，小区i对应的通信站索引号为i，移动站对应的索引号为i，i＝1，…，N_C。

如图9所示，是根据本发明优选实施例的三维波束赋形实现方法的流程图。协作小区里的通信站和移动站可以通过如下步骤实现协作三维波束赋形：

步骤S902，每个协作小区里的移动站分别计算其所在小区通信站到移动站的俯仰角指示信息，并将该俯仰角指示信息反馈给本小区的通信站。俯仰角指示信息可以通过如下步骤进行计算：

通过信道估计获取本小区通信站到移动站的整体信道矩阵系数H(l)。对于j＝1，…，N_H，l＝1，…，N_S，提取垂直方向的信道系数矩阵H_V(l，j)，它由H(l)中所有列索引满足m_i＝(i-1)N_H+j，i＝1，…，N_V的列构成的矩阵。其中，H(l)中的元素h_n，m(l)表示通信站第m根天线到移动站第n根天线在资源块上第l个载波上的信道系数，n＝1，…，N_R，m＝(i-1)N_H+j，j，i＝1，…，N_V，j＝1，…，N_H，N_R表示移动站的天线数目，N_H表示通信站天线阵列在水平方向上的天线数目，N_V表示通信站天线阵列在垂直方向的天线数目；

根据垂直方向的信道系数矩阵计算垂直方向的相关矩阵

计算垂直方向的激励向量e_V与垂直方向的相关矩阵R_V的的二次型的绝对值其中，垂直方向的激励向量其中，上标H表示矩阵的共轭转置，上标T表示矩阵的转置。

在[-π，π)的范围内搜索使得取最大值的θ_V，max，其中，如果俯仰角定义如图10所示，为发射波与Z轴正方向的夹角，按顺时针方向增大，范围为[0，π]，则如果俯仰角定义如图11所示，为发射波与Z轴负方向的夹角，按逆时针方向增大，范围为则其中，λ是无线电波的波长，d_z是天线阵元在垂直方向上的间距，φ_max是本小区通信站到移动站的俯仰角，且定义为垂直方向角。

对垂直方向角Ω_V进行量化，当Ω_V小于或等于特征值门限值时，其为俯仰角值1，否则为俯仰角值0。并用1bit信息进行指示以反馈给本小区的通信站。通常，可以用1表示俯仰角值1，用0表示俯仰角值0。

步骤S904，每个小区的通信站接收来自本小区移动站的俯仰角指示信息，并将俯仰角指示信息发送给其它协作小区的通信站。

步骤S906，每个小区的通信站接收来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息，并将俯仰角指示信息发送给本小区的移动站。

步骤S908，每个小区的移动站接收本小区通信站所发送的的俯仰角指示信息，并利用所有协作小区的俯仰角指示信息确定第一信道信息。第一信道信息的确定和反馈可以通过如下过程实现。

根据本小区通信站到移动站的整体信道矩阵系数H(l)，l＝1，…，N_S计算预编码矩阵，并将该预编码矩阵对应的预编码矩阵索引作为第一信道信息的一部分。

如果本小区的俯仰角指示值为0，则本小区通信站到移动站的整体信道矩阵系数H(l)，l＝1，…，N_S的量化值或者与其最匹配的预编码矩阵对应的预编码矩阵索引作为第一信道信息的一部分。

如果本小区的俯仰角值为0且该小区是作为其它协作小区的辅协作小区，则对所有以其为辅协作小区的主协作小区来说，如果该主协作小区的俯仰角值为0，则该主协作小区通信站到本小区移动站的信道矩阵信息为第一信道信息的一部分。向本小区通信站反馈第一信道信息。

步骤S910，每个小区的通信站接收本小区移动站反馈的第一信道信息，并根据其它协作小区通信站的俯仰角指示信息确定第二信道信息。可以通过如下方法确定第二信道信息，并向协作小区反馈该第二信道信息。

如果本小区的俯仰角值为0且该小区是作为其它协作小区的辅协作小区，对所有以其为辅协作小区的主协作小区，如果该主协作小区的俯仰角值为0，则该主协作小区通信站到本小区移动站的信道矩阵信息为第二信道信息；其它情况，第二信息为空。向协作小区发送第二信道信息。

步骤S912，每个小区的通信站根据所有的俯仰角指示信息、第一信道信息、第二信道信息确定三维波束赋形的权值，并将待发送的数据用三维波束赋形权值加权处理后发送给本小区的移动站。其步骤如下：

当本小区俯仰角指示信息为俯仰角值1时，用本小区的预编码矩阵索引对应的预编码矩阵为其三维波束赋形的权值；否则，用所有俯仰角指示信息为俯仰角值0的协作小区的第二信道信息和本小区的信道矩阵信息以及本小区的预编码矩阵索引对应的预编码矩阵共同基于信漏噪比方法、迫零方法、博弈论方法等来实现确定三维波束赋形的权值。

每个小区的通信站根据所计算的三维波束赋形权值，对待发送的数据进行加权处理，并将加权处理后的数据发送给本小区的通信站。

协作小区里的通信站和移动站，通过步骤S902至步骤S912完成了协作传输数据的过程，它们在相同的时频资源上发送数据，且由于协作生成波束赋形权值，可以大幅降低同频干扰，提高了无线通信系统的传输效率。

对于其它时频资源上的用户，可以类似地先找出它的协作小区，并根据上述步骤完成协作三维波束赋形的过程。

当通信站的天线以垂直方向为主序，即先排第一列，再排第二列，直到最后一列。X-Z平面上的天线阵列如图12所示，Y-Z平面的天线阵列如图13所示。通信站在水平方向上有N_H根天线，在垂直方向上有N_V根天线。在这种情况下，只要将步骤S902中对于所有的j＝1，…，N_H，l＝1，…，N_S，由H(l)中所有列索引满足m_i＝(j-1)N_V+i，i＝1，…，N_V的列构成的矩阵作为垂直方向上的信道系数矩阵H_V(l，j)，其中，H(l)中的元素h_n，m(l)表示通信站第m根天线到移动站第n根天线在资源块上第l个载波上的信道系数，n＝1，…，N_R，m＝(j-1)N_V+i，i＝1，…，N_V，j＝1，…，N_H，N_R表示移动站的天线数目，N_H表示通信站天线阵列在水平方向上的天线数目，N_V表示通信站天线阵列在垂直方向的天线数目；l＝1，…，N_S表示资源块上的载波个数，它可以仅是导频载波或者数据载波，也可以是导频和数据载波。在修改上述参数后，可对其进行相似运算，此处不进行赘述。

图14是根据本发明实施例的通信站的结构框图一。如图14所示，该通信站包括：权值确定模块10，用于根据来自本小区移动站的俯仰角指示信息和第一信道信息以及来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息和第二信道信息确定三维波束赋形的权值；数据发送模块20，用于根据权值对待发送的数据进行加权处理，并将数据发送至本小区的移动站。

如图15所示，该通信站还可以包括：第一接收模块30，用于接收来自本小区移动站的俯仰角指示信息，其中，俯仰角指示信息为每个协作小区的移动站计算出的本小区通信站到该移动站的俯仰角量化值；第一发送模块40，用于将来自本小区移动站的俯仰角指示信息发送至其它协作小区的通信站；第二接收模块50，用于接收来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息；第二发送模块60，用于将来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息发送至本小区的移动站；第三接收模块70，用于接收来自本小区移动站的第一信道信息；第二信道确定模块80，用于根据第一信道信息和来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息确定第二信道信息；第三发送模块90，用于将第二信道信息发送至其它协作小区的通信站。

图16是根据本发明实施例的移动站的结构框图。如图16所示，该移动站可以包括：俯仰角指示信息确定模块100，用于确定本小区的俯仰角指示信息，其中俯仰角指示信息为移动站计算出的本小区通信站到自身的俯仰角量化值；第四发送模块102，用于将本小区的俯仰角指示信息发送至本小区的通信站；第四接收模块104，用于接收本小区通信站转发的来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息；第一信道确定模块106，用于根据本小区的俯仰角指示信息和来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息确定第一信道信息；第五发送模块108，用于将第一信道信息发送至本小区通信站。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：

三维波束赋形是一种同时考虑水平方位角和垂直俯仰角的一种立体的波束赋形技术，它既能自适应地调整水平方位角度，又能自适应地调整垂直俯仰角度，从而既能区分不同方位角的移动站，也能区分不同俯仰角的移动站。三维波束赋形能更好地实现垂直方向的干扰抑制，它比传统波束赋形更能满足多点协作传输的要求，且需要的反馈量更少，即能以较小的反馈量实现更好的干扰抑制效果，提高了系统的整体链路性能。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种波束赋形方法，应用于包括多个协作小区的无线通信系统，其特征在于，包括：

每个协作小区的通信站根据来自本小区移动站的俯仰角指示信息和第一信道信息以及来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息和第二信道信息确定三维波束赋形的权值；

所述每个协作小区的通信站根据所述权值对待发送的数据进行加权处理，并将加权处理后的数据发送至所述本小区的移动站；

其中，所述俯仰角指示信息为俯仰角值1或俯仰角值0，其中，俯仰角值1表示垂直方向角小于等于俯仰角门限值，俯仰角值0表示垂直方向角大于俯仰角门限值，当俯仰角定义为发射波与Z轴正方向的夹角时，垂直方向角定义为俯仰角的余弦值，当俯仰角定义为发射波与Z轴负方向的夹角时，垂直方向角定义为俯仰角的正弦值；

当本小区俯仰角指示信息为俯仰角值1时，所述第一信道信息包括本小区的预编码矩阵索引；当本小区俯仰角指示信息为俯仰角值0时，所述第一信道信息包括本小区的预编码矩阵索引、本小区的信道矩阵信息和所有俯仰角指示信息为俯仰角值0的协作小区的通信站到本小区移动站的信道矩阵信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个协作小区的通信站根据来自本小区移动站的俯仰角指示信息和第一信道信息以及来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息和第二信道信息确定三维波束赋形的权值之前，还包括：

每个协作小区的通信站将来自本小区移动站的俯仰角指示信息发送至其它协作小区的通信站，其中，所述俯仰角指示信息为所述每个协作小区的移动站计算出的本小区通信站到该移动站的俯仰角量化值；

所述每个协作小区的通信站接收来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息，并将来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息发送给本小区的移动站；

每个协作小区的移动站根据本小区的俯仰角指示信息和所接收到的其它协作小区通信站的俯仰角指示信息确定第一信道信息，并将所述第一信道信息发送给本小区的通信站；

每个协作小区的通信站根据所述第一信道信息以及来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息确定第二信道信息，并将确定的所述第二信道信息发送给其它协作小区的通信站。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，协作小区间的俯仰角指示信息和/或所述第二信道信息的传输方式至少包括以下之一：

无线广播的传输方式、光纤传输方式、同轴电缆传输方式、双绞线传输方式。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第二信道信息为所有俯仰角指示信息为俯仰角值0的协作小区的通信站到本小区移动站的信道矩阵信息。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述信道矩阵信息为通信站到移动台的信道系数构成的矩阵的量化值或者与其相关性最小的预编码矩阵对应的预编码矩阵索引。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个协作小区的通信站根据来自本小区移动站的俯仰角指示信息和第一信道信息以及来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息和第二信道信息确定三维波束赋形的权值，包括：

当来自本小区移动站的俯仰角指示信息为俯仰角值1时，根据本小区的预编码矩阵索引对应的预编码矩阵确定所述三维波束赋形的权值；

否则，根据所有俯仰角指示信息为俯仰角值0的协作小区的第二信道信息和本小区的信道矩阵信息以及本小区的预编码矩阵索引对应的预编码矩阵确定所述三维波束赋形的权值。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过至少以下一种方式来根据所有俯仰角指示信息为俯仰角值0的协作小区的第二信道信息和本小区的信道矩阵信息以及本小区的预编码矩阵索引对应的预编码矩阵确定所述三维波束赋形的权值：

信漏噪比方法、迫零方法、博弈论方法。

8.一种通信站，其特征在于，包括：

权值确定模块，用于根据来自本小区移动站的俯仰角指示信息和第一信道信息以及来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息和第二信道信息确定三维波束赋形的权值；

数据发送模块，用于根据所述权值对待发送的数据进行加权处理，并将加权处理后的数据发送至所述本小区的移动站；

其中，所述俯仰角指示信息为俯仰角值1或俯仰角值0，其中，俯仰角值1表示垂直方向角小于等于俯仰角门限值，俯仰角值0表示垂直方向角大于俯仰角门限值，当俯仰角定义为发射波与Z轴正方向的夹角时，垂直方向角定义为俯仰角的余弦值，当俯仰角定义为发射波与Z轴负方向的夹角时，垂直方向角定义为俯仰角的正弦值；

当本小区俯仰角指示信息为俯仰角值1时，所述第一信道信息包括本小区的预编码矩阵索引；当本小区俯仰角指示信息为俯仰角值0时，所述第一信道信息包括本小区的预编码矩阵索引、本小区的信道矩阵信息和所有俯仰角指示信息为俯仰角值0的协作小区的通信站到本小区移动站的信道矩阵信息。

9.根据权利要求8所述的通信站，其特征在于，所述通信站还包括：

第一接收模块，用于接收来自本小区移动站的俯仰角指示信息，其中，所述俯仰角指示信息为每个协作小区的移动站计算出的本小区通信站到该移动站的俯仰角量化值；

第一发送模块，用于将来自本小区移动站的俯仰角指示信息发送至其它协作小区的通信站；

第二接收模块，用于接收来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息；

第二发送模块，用于将来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息发送至本小区的移动站；

第三接收模块，用于接收来自本小区移动站的第一信道信息；

第二信道确定模块，用于根据所述第一信道信息和来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息确定第二信道信息；

第三发送模块，用于将所述第二信道信息发送至其它协作小区的通信站。

10.一种移动站，其特征在于，包括：

俯仰角指示信息确定模块，用于确定本小区的俯仰角指示信息，其中俯仰角指示信息为所述移动站计算出的本小区通信站到自身的俯仰角量化值；

第四发送模块，用于将本小区的俯仰角指示信息发送至本小区的通信站；

第四接收模块，用于接收本小区通信站转发的来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息；

第一信道确定模块，用于根据本小区的俯仰角指示信息和来自其它协作小区通信站的俯仰角指示信息确定第一信道信息；

第五发送模块，用于将所述第一信道信息发送至所述本小区通信站；

其中，所述俯仰角指示信息为俯仰角值1或俯仰角值0，其中，俯仰角值1表示垂直方向角小于等于俯仰角门限值，俯仰角值0表示垂直方向角大于俯仰角门限值，当俯仰角定义为发射波与Z轴正方向的夹角时，垂直方向角定义为俯仰角的余弦值，当俯仰角定义为发射波与Z轴负方向的夹角时，垂直方向角定义为俯仰角的正弦值；

当本小区俯仰角指示信息为俯仰角值1时，所述第一信道信息包括本小区的预编码矩阵索引；当本小区俯仰角指示信息为俯仰角值0时，所述第一信道信息包括本小区的预编码矩阵索引、本小区的信道矩阵信息和所有俯仰角指示信息为俯仰角值0的协作小区的通信站到本小区移动站的信道矩阵信息。