CN108174439B

CN108174439B - 多基站系统及其信道校正方法

Info

Publication number: CN108174439B
Application number: CN201711145641.6A
Authority: CN
Inventors: 许仁源; 陈家铭; 赖俊佑; 林明哲
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2016-12-07
Filing date: 2017-11-17
Publication date: 2021-02-26
Anticipated expiration: 2037-11-17
Also published as: CN108174439A

Abstract

多基站系统及其信道校正方法。多基站系统包括一协调服务器通信连接具有多个基站天线的多个基站及至少一参考装置。参考装置无线地通信连接基站，且多个参考装置天线设置于参考装置中。协调服务器依据接收到的多个基站依据经至少一参考装置的参考装置天线传送的多个上行链路参考信号计算的多个上行链路信道信息，计算多个相对载波频率偏移量。协调服务器依据接收到的至少一参考装置依据经各个基站的至少一基站天线传送的多个下行链路参考信号计算的多个下行链路信道信息、上行链路信道信息及相对载波频率偏移量，计算多个信道校正系数。

Description

多基站系统及其信道校正方法

技术领域

本发明涉及一种多基站系统及其信道校正方法。

背景技术

多基站系统(multi-cell system)，特别是多基站协调系统(multi-cellcoordination system，MCC system)，藉由协调多个基站共同对用户进行数据传输，而能达到等效于巨量天线(massive antenna)的效能。

在多基站系统中，由于各基站的时钟源(Clock Source)相互独立，因此基站间存在载波频率偏移(Carrier Frequency Offset，CFO)。载波频率偏移可能会导致例如采样时钟偏移(Sampling Clock Offset，SCO)、下行和上行链路信道具有相反的线性相位等，进而造成基站间干扰(Inter-Cell Interference，ICI)及用户间干扰(Inter-UserInterference，IUI)，降低系统容量。

此外，在进行信道校正时，会因参考装置与各基站之间的距离不同，而产生频率选择性信道衰减(frequency selective channel fading)，进而使得信道校正不准确。

因此，如何提出一种多基站系统及其信道校正方法，以解决上述问题，已然成为一个重要的课题。

发明内容

本发明涉及一种多基站系统以及多基站系统的信道校正方法，用以对多基站系统进行信道校正。

本发明一实施例公开多基站系统包括一协调服务器通信连接具有多个基站天线的多个基站及至少一参考装置。参考装置无线地通信连接基站，且多个参考装置天线设置于参考装置中。协调服务器依据接收到的多个基站依据经至少一参考装置的参考装置天线传送的多个上行链路参考信号计算的多个上行链路信道信息，计算多个相对载波频率偏移量。协调服务器依据接收到的至少一参考装置依据经各个基站的至少一基站天线传送的多个下行链路参考信号计算的多个下行链路信道信息、上行链路信道信息及相对载波频率偏移量，计算多个信道校正系数。

本发明一实施例公开一种多基站系统的信道校正方法，该信道校正方法包括下列步骤。一协调服务器依据接收到的多个基站依据经设置于至少一参考装置中的多个参考装置天线传送的多个上行链路参考信号计算的多个上行链路信道信息，计算多个相对载波频率偏移量。协调服务器依据接收到的至少一参考装置依据经各个基站的至少一基站天线传送的多个下行链路参考信号计算的多个下行链路信道信息、上行链路信道信息及相对载波频率偏移量，计算多个信道校正系数。

本发明一实施例公开一种多基站系统的信道校正方法，其包括：参考装置通过多个基站之上行链路信道传送上行链路参考信号至多个基站，以经由该多个基站将基于该上行链路参考信号的多个上行链路信道信息传送至协调服务器；利用该多个上行链路信道信息估计该多个基站之间的相对载波频率偏移量；该多个基站传送下行链路参考信号至参考装置，以通过该参考装置将基于该下行链路参考信号的多个下行链路信道信息传送至该协调服务器；以及利用该相对载波频率偏移量以及该多个下行链路信道信息，该服务器对该多个基站进行时变信道校正。

本发明一实施例公开一种多基站系统，其包括：协调服务器；多个基站，用以与该协调服务器进行数据交换；以及参考装置，用以与该协调服务器进行数据交换，且可以无线传输方式与该多个基站连接，其中，该参考管理通过该多个基站的上行链路信道传送上行链路参考信号至该多个基站，以经由该多个基站将基于该上行链路参考信号的多个上行链路信道信息传送至该协调服务器；该多个基站传送下行链路参考信号至该参考装置，以通过该参考装置将基于该下行链路参考信号的多个下行链路信道信息传送至该协调服务器；该多个基站之间的相对载波频率偏移量藉由该多个上行链路信道信息所估计，而该协调服务器利用该相对载波频率偏移量以及该多个下行链路信道信息对该多个基站进行时变信道校正。

通过本发明前述的方法或系统，可解决多基站系统中的基站间的协调与同步、射频响应的时变效应、及下行链路信道状态信息取得等问题，本发明提供参考装置加入多基站系统，利用上行链路参考信号估计多个基站间的相对载波频率偏移量并予以补偿，以解决多个基站间同步的问题；参考装置藉由收到的下行链路参考信号，即时追踪射频响应的时变效应，进行信道校正，取得下行链路信道状态信息，使得多基站协调系统能正常进行预编码，达到近乎巨量天线系统的效能。另外，当参考装置天线的数量增加时，更可有效降低频率选择性衰减造成的影响。

为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举若干实施范例，并配合附图详细说明如下：

附图说明

图1绘示依据本发明一实施例的多基站系统的系统方块图。

图2A、2B绘示依据本发明一实施例的多基站系统的信道校正方法的流程图。

图3绘示本发明一实施例使用的传输模型图。

图4绘示本发明一实施例的多基站系统的一例的时序图。

图5绘示本发明一实施例的多基站系统的另一例的时序图。

图6绘示依据本发明一实施例的多基站系统的系统方块图。

图7绘示依据本发明一实施例的多基站系统实现载波偏移估计的示意图。

图8A～8B绘示依据本发明一实施例的多基站系统的多基站协调与信道校正的流程图。

图9至图11绘示依据本发明一实施例的多基站系统所配置参考信号于帧的示意图。

图12绘示依据本发明一实施例的多基站系统于基站间CFO估计效能的模拟图。

图13绘示基站间干扰的累积分布函数的示意图。

图14绘示本发明运用于WiFi系统的示意图。

【符号说明】

1：多基站系统

CS：协调服务器

eNB_1～eNB_p：基站

RD_1～RD_q：参考装置

UE_1～UE_s：用户装置

ULRS_1_1～ULRS_q_p：上行链路参考信号集

ULRS(UE)_1_1～ULRS(UE)_s_p：上行链路参考信号

DLRS_1_1～DLRS_p_q：下行链路参考信号集

S22～S265、S81A～S83A、S81B～S83B：步骤

Fu：上行时间的子帧

Fd：下行时间的子帧

Fs：特别子帧

T_du：时间差

C1、C2、C3：计算

具体实施方式

请参照图1，图1绘示依据本发明一实施例的多基站系统的系统方块图。多基站系统1包括多个基站eNB_1～eNB_p、一个或多个参考装置RD_1～RD_q以及一协调服务器CS，其中p为基站的数量且p为大于1的整数，q为参考装置的数量且q为大于或等于1的整数。基站eNB_1～eNB_p可以具有多根基站天线，例如Nt根基站天线，Nt为大于1的整数。参考装置RD_1～RD_q可以具有一根或多根参考装置天线，例如Nr根参考装置天线，Nr为大于或等于1的整数。基站eNB_1～eNB_p分别无线地通信连接至参考装置RD_1～RD_q(以虚线表示)。基站eNB_1～eNB_p与参考装置RD_1～RD_q分别有线地通信连接至协调服务器CS(以实线表示)。多基站系统1可用以服务用户装置UE_1～UE_s，s为用户装置的数量且为大于或等于1的整数。用户装置UE_1～UE_s皆具有大于或等于一根用户装置天线，且可以无线地通信连接基站eNB_1～eNB_p。在不同的实施例中，参考装置的数量可为多个而每一参考装置的参考装置天线的数量可为一、该至少一参考装置的数量可为一个而每一参考装置的参考装置天线的数量可为多个、或该至少一参考装置的数量可为多个而每一参考装置的参考装置天线的数量可为多个，来进行传输。此外，在不同的实施例中，基站也可根据实际需要选择基站天线中的部分进行传输，亦即各基站用来传输的基站天线数量可小于各基站所具有的基站天线总数。然而，为使说明更为简洁，以下的说明皆以用来传输的基站天线数量等于基站天线的总数为例，但本发明不以此为限。

参考装置RD_1～RD_q与基站eNB_1～eNB_p具有各自的载波频率，例如参考装置RD_r(r＝1，2，…q)具有载波频率η_r，而基站eNB_b(b＝1，2，…p)具有载波频率ε_b。此外，基站eNB_b具有载波频率偏移量ε_b-η_r。

为清楚地说明本实施例，以下搭配图2A及图2B所绘示的依据本发明一实施例的多基站系统的信道校正方法的流程图进行说明。图2A及图2B所示的信道校正方法可以用以对图1所示的多基站系统1进行信道校正。更进一步来说，图2A所示的信道校正方法是用以对各基站eNB_1～eNB_p向用户装置UE_1～UE_s进行下行链路传输时所使用的下行链路信道(downlink channel)进行信道校正。如图2A所示，信道校正方法包括步骤S22、步骤S24及步骤S26。

在步骤S22中，一协调服务器依据接收到的多个基站依据经设置于至少一参考装置中的多个参考装置天线传送的多个上行链路参考信号计算的多个上行链路信道信息，计算多个相对载波频率偏移量。

在步骤S24中，协调服务器依据接收到的至少一参考装置依据经各这些基站的多个基站天线的至少一基站天线传送的多个下行链路参考信号计算的多个下行链路信道信息、这些上行链路信道信息及这些相对载波频率偏移量，计算多个信道校正系数。在一实施例中，各基站可选择至少一基站天线进行联合传输。

在步骤S26中，协调服务器依据相对载波频率偏移量及信道校正系数计算一预编码矩阵，并将预编码矩阵分别传送至基站。

进一步来说，步骤S22、S24、S26的细节如图2B所示。步骤S22包括步骤S221、S223、S225。步骤S24包括步骤S241、S243、S245。步骤S26包括步骤S261、S263、S265。以下将对各个步骤进行详细的说明。

在步骤S221中，各参考装置RD_1～RD_q分别传送一上行链路参考信号集ULRS_1_1～ULRS_q_p至各基站eNB_1～eNB_p。举例来说，参考装置RD_1分别传送上行链路参考信号集ULRS_1_1～ULRS_1_p至基站eNB_1～eNB_p，即参考装置RD_1传送上行链路参考信号集ULRS_1_1至基站eNB_1，传送上行链路参考信号集ULRS_1_2至基站eNB_2，以此类推。

进一步来说，以参考装置RD_r具备多根参考天线为例，参考装置RD_r传送至基站eNB_b的上行链路参考信号集ULRS_r_b包括参考装置RD_r的传送接收器(transceiver)经第一根参考装置天线传送的上行链路参考信号到参考装置RD_r的传送接收器经第Nr根参考装置天线传送的上行链路参考信号(即共Nr个上行链路参考信号)。

进一步来说，参考装置RD_r在传送上行链路参考信号集ULRS_r_b到基站eNB_b时，会因为传送的参考装置天线及接收的基站天线的不同，而受到不同初始相位的影响。举例来说，通过参考装置RD_r的第一根参考装置天线传送的上行链路参考信号会受到传送端初始相位θ_r，1的影响，通过参考装置RD_r的第二根参考装置天线传送的上行链路参考信号会受到传送端初始相位θ_r，2的影响，以此类推。相似地，通过基站eNB_b的第一根基站天线接收的上行链路参考信号会受到接收端初始相位φ_b，1的影响，通过基站eNB_b的第二根基站天线接收的上行链路参考信号会受到接收端初始相位φ_b，2的影响，以此类推。

在步骤S223中，各基站eNB_1～eNB_p依据各自收到的上行链路参考信号集ULRS_1_1～ULRS_q_p计算对应于各参考装置RD_1～RD_q的各参考装置天线的上行链路信道信息，并将计算出的上行链路信道信息传送至协调服务器CS。举例来说，基站eNB_1会收到来自参考装置RD_1的第一根参考装置天线到第Nr根参考装置天线的上行链路参考信号(即上行链路参考信号集ULRS_1_1)、来自参考装置RD_2的第一根参考装置天线到第Nr根参考装置天线的上行链路参考信号(即上行链路参考信号集ULRS_2_1)等，以此类推；接着，基站eNB_1依据上行链路参考信号集ULRS_1_1计算对应于参考装置RD_1的各参考装置天线的上行链路信道信息，依据上行链路参考信号集ULRS_2_1计算对应于参考装置RD_2的各参考装置天线的上行链路信道信息，以此类推。

在说明步骤S223的细节之前，请先参考图3所示，图3绘示的是本实施例所使用的传输模型(link model)图。在图3中，最左侧的方块代表基站eNB_b的第n根天线(n＝1，2，…Nt)，最右侧的方块代表参考装置RD_r的第k根天线(k＝1，2，…Nr)。上方的箭头(由基站eNB_b的第n根天线指向参考装置RD_r的第k根天线)代表下行链路。下方的箭头(由参考装置RD_r的第k根天线指向基站eNB_b的第n根天线)代表上行链路。α代表传送端的射频响应，例如α_b，n代表的是以基站eNB_b的第n根天线为传送端的射频响应，α_r，k代表以参考装置RD_r的第k根天线为传送端的射频响应。β代表接收端的射频响应，β_b，n代表的是以基站eNB_b的第n根天线为接收端的射频响应，β_r，k代表的是以参考装置RD_r的第k根天线为接收端的射频响应。g_{(b，n)→(r，k)}与g_{(r，k)→(b，n)}代表空气中信道，若空气中信道具有互易性(reciprocity)，则g_{(b，n)→(r，k)}可视为等于g_{(r，k)→(b，n)}。

在了解本实施例所使用的传输模型后，继续回到步骤S223的细节说明。基于图3所示的传输模型，基站eNB_b(b＝1，2，…，p)依据上行链路参考信号集ULRS_r_b所计算出对应于参考装置RD_r(r＝1，2，…，q)的上行链路信道信息

可以表示为一维度(dimension)为Nt×Nr(即有Nt列与Nr行)的复数矩阵(complex matrix)，其中

的第k行第n列的元素(element)可表示为：

z_b(t)为噪声项。

由上式可知，

是由基站eNB_b所观测到的上行链路信道信息(可视为由基站eNB_b观测到的上行链路信道)，由于受到初始相位与载波频率偏移的影响，而与实际的上行链路信道不同。因此，

可视为实际上行链路信道H_r→b(t)乘上一个由初始相位与载波频率偏移所组成的项，再加上噪声项。

在步骤S225中，协调服务器CS依据上行链路信道信息计算各基站eNB_1～eNB_p的相对载波频率偏移量。所谓相对载波频率偏移量是指预先选择基站eNB_1～eNB_p中的其中之一，作为一参考基站，其他基站的载波频率偏移量与参考基站的载波频率偏移量的差值。举例来说，假设选择基站eNB_1作为参考基站，基站eNB_2的载波频率偏移量与基站eNB_1的载波频率偏移量的差值即为基站eNB_2的相对载波频率偏移量，以此类推。关于协调服务器CS计算相对载波频率偏移量的细节将在底下进一步说明。

首先，假设选择基站eNB_1为参考基站，定义一参数矩阵G_1b(t)：

其中

为由基站eNB_1所计算出的参考装置RD_r的所有参考装置天线到基站eNB_1的所有基站天线的上行链路信道矩阵(即由上行链路信道信息组成)，

为

的赫密特矩阵(Hermitian matrix)，H_r→b(t)为实际上行链路信道矩阵，

为实际上行链路信道矩阵的赫密特矩阵，

为噪声项。

接着，在经过时间D之后，可以得到参数G_1b(t+D)：

将G_1b(t)与G_1b(t+D)做共轭复数乘法(Complex Conjugate Multiplication)可得另一参数R_1b(t，t+D)：

其中v(t，t+D)为噪声所造成的影响的综合项。

在不失一般性的情况下，时间D内上行链路信道变化不大(即上行链路信道的变化可以被忽略)，于是

可视为等于

H_r→b(t+D)可视为等于H_r→b(t)，而R_1b(t，t+D)可改写为：

接着，协调服务器CS依据所有来自基站eNB_b的上行链路信道信息(分别对应于参考装置RD_1～RD_q)以上述方式计算后，将所有计算结果以权重合并(weight combining)的方式进行合并，例如以最大比值合并(maximum ratio combining)，合并后可得：

由上式可知，基站eNB_b相对于基站eNB_1的相对频率偏移量(ε₁-ε_b)可从R_1b(t，t+D)的相位中获得。此外，藉由最大比值合并后所得的R_1b(t，t+D)，在与相对频率偏移量的相关项

上增加了一第一增益(gain)，即

当参考装置RD_1～RD_q的数量越多(即q的值越大)时，第一增益越大，进而使得具有第一增益的项与v(t，t+D)的比例相对地越大。换句话说，藉由权重合并(例如最大比值合并)，可以减少噪声所造成的影响，而增加计算相对频率偏移量的准确度。需要注意的是，上述合并方式仅为举例而已，本发明并不以此为限。

上述的权重合并的方式除了可使用最大比例合并方式外，也可使用等增益合并(equal gain combining)、切换式合并(switching combining)或选择性合并(selectioncombining)等其他权重合并方式。

经由上述计算后，由协调服务器CS所计算出的基站eNB_b的相对频率偏移量

可表示为：

其中angle(R_1b(t，t+D))表示取R_1b(t，t+D)的相位。

需要注意的是，

是由基站eNB_b所计算出的值，即估计值，与实际值可能不相同。估计的准确度越高，则

会越接近实际值。

可以理解的是，上述说明是以基站eNB_b为例，实际操作时，协调服务器CS会一一依据每一基站eNB_1～eNB_p所传送的上行链路信道信息，分别以上述方式进行计算，以获得对应于各基站eNB_1～eNB_p的相对载波频率偏移量。

在步骤S241中，各基站eNB_1～eNB_p分别传送一下行链路参考信号集DLRS_1_1～DLRS_p_q至各参考装置RD_1～RD_q。举例来说，基站eNB_1分别传送下行链路参考信号集DLRS_1_1～DLRS_1_q至参考装置RD_1～RD_q，即基站eNB_1传送下行链路参考信号集DLRS_1_1至参考装置RD_1，传送下行链路参考信号集DLRS_1_2至参考装置RD_2，以此类推。

进一步来说，基站eNB_b传送至参考装置RD_r的下行链路参考信号集DLRS_b_r包括基站eNB_b的传送接收器(transceiver)经第一根基站天线传送的下行链路参考信号到基站eNB_b的传送接收器经第Nt根基站天线传送的下行链路参考信号(即共Nt个下行链路参考信号)。

如同上行链路参考信号一般，下行链路参考信号也会因传送的基站、接收的参考装置的不同，而受到载波频率偏移的影响，也会因传送的基站的基站天线/接收的天线的参考装置的参考装置天线不同，而受到初始相位的影响。

在步骤S243中，各参考装置RD_1～RD_q依据各自收到的下行链路参考信号集DLRS_1_1～DLRS_p_q计算对应于各基站eNB_1～eNB_p的各基站天线的下行链路信道信息，并将计算出的下行链路信道信息传送至协调服务器CS。举例来说，参考装置RD_1会收到来自基站eNB_1的下行链路参考信号集DLRS_1_1、来自基站eNB_2的下行链路参考信号集DLRS_2_1等，以此类推；接着，参考装置RD_1依据下行链路参考信号集DLRS_1_1计算对应于基站eNB_1的各基站天线的下行链路信道信息，依据下行链路参考信号集DLRS_2_1计算对应于基站eNB_2的各基站天线的上行链路信道信息，以此类推。

基于图3所示的传输模型，从基站eNB_b的第n根天线到参考装置RD_r的第k根天线的下行链路信道信息h_{(b，n)→(r，k)}(t)可表示为：

其中θ_b，n为基站eNB_b的第n根天线的初始相位，φ_r，k为参考装置RD_r的第k根天线的初始相位。需注意的是，在不失一般性的情况下，将噪声项省略以简化计算与说明。

在步骤S245中，协调服务器CS依据相对载波频率偏移量、上行链路信道信息及下行链路信道信息计算对应于各基站eNB_1～eNB_p的信道校正系数。关于信道校正系数的细节将在底下进一步说明。

在时间点t+T_du，由参考装置RD_r的第k根天线至基站eNB_b的第n根天线的上行链路信道信息可表示为：

其中T_du为传送下行链路参考信号与传送上行链路参考信号之间的时间差，θ_r，k为参考装置RD_r的第k根天线的初始相位，φ_b，n为基站eNB_b的第n根天线的初始相位。

为经之前步骤计算出的载波频率偏移，而

代表的是实际载波频率偏移与计算出的载波频率偏移的差值(即估计误差值)。

更详细来说，在本实施例中，第一个时间D内(时间区间t＝0～D)，协调服务器CS计算出第一个相对载波频率偏移量的初始值，在第二个时间D内(时间区间t＝D～2D)，协调服务器CS计算第二个相对载波频率偏移量，并将于第一个时间D内计算出的第一个相对载波频率偏移量作为计算信道校正系数的依据，并计算信道校正系数。换句话说，计算信道校正系数会依据前次计算出的相对载波频率偏移量来计算。

信道校正系数c_{(b，n)→(r，k)}(t+T_du)可表示为：

接着，再例如以基站eNB_1的第一根天线为基准进行校准，经校准后的信道校正系数c′_{(b，n)→(r，k)}(t+T_du)可表示为：

其中

为将所有相位进行整合所得。

将上式改写即可看出上行链路信道h_{(r，k)→(b，n)}与下行链路信道h_{(b，n)→(r，k)}(t)之间的关系：

将上式以矩阵形式表示：

C_{(1，1)→(R，K)}·H_{(b，n)→(R，K)}＝H_{(R，K)→(b，n)}·C_{(b，n)→(R，K)}(t+T_du)，

其中(R，K)代表的是对于所有的(r，k)，也就是从(1，1)、(1，2)、...(2，1)、(2，2)、...(q，Nr-1)、(q，Nr-1)，C_{(1，1)→(R，K)}为从基站eNB_1的第一根天线到参考装置RD_1的第一根天线～参考装置RD_q的第Nr根天线的信道校正系数矩阵，H_{(b，n)→(R，K)}为基站eNB_1的第一根天线到参考装置RD_1的第一根天线～参考装置RD_q的第Nr根天线的下行链路信道矩阵，H_{(R，K)→(b，n)}为由参考装置RD_1的第一根天线～参考装置RD_q的第Nr根天线到基站eNB_1的第一根天线的信道校正系数矩阵，H_{(R，K)→(b，n)}为由参考装置RD_1的第一根天线～参考装置RD_q的第Nr根天线到基站eNB_1的第一根天线的上行链路信道矩阵。

将所有参考装置RD_1～RD_q的信道校正系数以权重合并的方式进行合并，例如使用最大比例合并可得：

由上式可知，藉由最大比例合并的方式可使信道校正系数增加一第二增益

从第二增益可以看出，当参考装置RD_1～RD_q的天线数量越多时(即Nr越大)，第二增益的值会越大。换句话说，当基站eNB_1～eNB_p与参考装置RD_1～RD_q之间存在频率选择性衰减时(即可能有部分信道衰减较大导致传输质量较差)，多天线带来的第二增益可以将传输质量较差的信道造成的影响补偿回来，而使得信道校正系数更加准确。

上述的权重合并的方式除了可使用最大比例合并方式外，也可使用等增益合并、切换式合并或选择性合并方式等其他权重合并方式。

在本实施例中，计算预编码矩阵例如是以强制归零(zero forcing)的方式进行计算。

在步骤S261中，各基站eNB_1～eNB_p接收来自各用户装置UE_1～UE_s的上行链路参考信号ULRS(UE)_1_1～ULRS(UE)_s_p，并依据用户装置的上行链路参考信号ULRS(UE)_1_1～ULRS(UE)_s_p计算对应于各用户装置的上行链路信道信息。计算的细节与前文所述类似。

在步骤S263中，各基站eNB_1～eNB_p分别将计算出的用户装置的上行链路信道信息传送至协调服务器CS。

在步骤S265中，协调服务器CS依据相对载波频率偏移量、信道校正系数以及用户装置的上行链路信道信息计算预编码矩阵，细节如下所述。

针对用户装置UE_u(u＝1，2，...s)协调服务器CS先利用用户装置UE_u的上行链路信道信息计算出用户装置UE_u的下行链路信道信息：

其中δ_u为用户装置UE_u的载波频率偏移，

为藉由参考装置RD_1～RD_q与基站eNB_1～eNB_p计算出的信道校正系数。换句话说，协调服务器CS是用参考装置RD_1～RD_q与基站eNB_1～eNB_p计算出的信道校正系数计算(推算)用户装置UE_u的下行链路信道信息。

将所有用户装置UE_1～UE_u的下行链路信道信息以矩阵表示：

其中H^CFO(t+T_du)为载波频率偏移项的矩阵。

再例如以强制归零的方式计算出预编码矩阵F_ZF(t+T_du)：

接着将算出的预编码矩阵分别传送至基站eNB_1～eNB_p。由于预编码矩阵含有各基站eNB_1～eNB_p的相对载波频率偏移量及信道校正系数等信息，基站eNB_1～eNB_p可以在对用户装置UE_1～UE_s进行下行链路传输时使用预编码矩阵进行信道校正，使得基站eNB_1～eNB_p之间的协作更加同步，进而让用户装置UE_1～UE_s获得较佳的服务质量。

在其他实施例中，参考装置的数量可以是一个，且参考装置具有两根以上的天线，藉以获得分集增益(diversity gain)，以补偿衰减较大的天线提供的信息；或者，参考装置的数量可以是两个以上，且参考装置皆具有一根天线，藉由多参考装置可以补偿产生频率选择性衰减时，衰减较大的信道造成的影响。

在各实施例中，基站eNB_1～eNB_p例如是演进节点(evolved node B，eNB)。参考装置RD_1例如是移动装置、个人计算机或闲置中的基站等。所谓闲置中的基站是指由协调服务器CS判定，当前没有提供服务或当前负载较轻的基站。藉由让闲置中的基站作为参考装置，可以充分利用可用的资源进行信道校正。若有多个闲置中的基站，协调服务器CS可进行调度，以决定轮到哪些闲置中的基站做为参考装置之用。

请参照图4，图4绘示的是依据本发明的多基站系统的一例的时序图。在本实施例中，下行链路参考信号是配置在一上行时间的子帧Fu与一下行时间的子帧Fd之间的一特别子帧(special sub-frame)Fs内传输。进一步来说，下行链路参考信号是配置在特别子帧Fs的一保护时间(guard period)内传输，紧接着参考装置RD_1～RD_q计算下行链路信道信息(C1)并传送至协调服务器CS。上行链路参考信号是配置在上行时间的子帧Fu内传输，紧接着基站eNB_1～eNB_p计算上行链路信道信息(C2)并传送至协调服务器CS。基站eNB_1～eNB_p计算用户装置UE_1～UE_s的上行链路信道信息(C3)并传送至协调服务器CS后，基站eNB_1～eNB_p可从协调服务器CS取得预编码矩阵，并可将预编码矩阵用在接下来的多个下行时间的子帧Fd以服务用户装置UE_1～UE_s。

请参照图5，图5绘示的是依据本发明的多基站系统的另一例的时序图。在本实施例中，下行链路参考信号是配置在一下行时间的子帧Fd内传输，紧接着参考装置RD_1～RD_q计算下行链路信道信息(C1)并传送至协调服务器CS。上行链路参考信号是配置在一上行时间的子帧Fu内传输，紧接着基站eNB_1～eNB_p计算上行链路信道信息(C2)并传送至协调服务器CS。基站eNB_1～eNB_p计算用户装置UE_1～UE_s的上行链路信道信息(C3)并传送至协调服务器CS后，基站eNB_1～eNB_p可从协调服务器CS取得预编码矩阵，并可将预编码矩阵用在接下来的多个下行时间的子帧Fd以服务用户装置UE_1～UE_s。

除此之外，上行链路参考信号及下行链路参考信号可以依据需要而有不同的设计，以使得基站eNB_1～eNB_p可辨别出上行链路参考信号的来源(参考装置/参考装置天线)，及使得参考装置RD_1～RD_q可辨别出下行链路参考信号的来源(基站/基站天线)。在一实施例中，参考装置RD_1～RD_q的各个参考装置天线可分别使用具有不同频率的子载波(sub-carrier)传送上行链路参考信号，例如参考装置RD_1的第一根参考装置天线使用具有第一频率的子载波传送上行链路参考信号，参考装置RD_1的第二根参考装置天线使用具有第二频率的子载波传送上行链路参考信号，以此类推。或是不同的参考装置的参考装置天线，可使用不同频率的子载波传送上行链路参考信号。在另一实施例中，参考装置RD_1～RD_q的各个参考装置天线可分别传送经不同的正交码编码的上行链路参考信号，例如参考装置RD_1的第一根参考装置天线传送第一正交码编码的上行链路参考信号，参考装置RD_1的第二根参考装置天线传送第二正交码编码的上行链路参考信号，以此类推。或是不同参考装置的参考装置天线，可分别传送经不同的正交码编码的上行链路参考信号。以上仅为举例而已，本发明不以此为限。

相似地，基站eNB_1～eNB_p的各个基站天线可分别使用具有不同频率的子载波传送下行链路参考信号。或是不同的基站的基站天线，可使用不同频率的子载波传送下行链路参考信号。在另一实施例中，基站eNB_1～eNB_p的各个基站天线可分别传送经不同的正交码编码的下行链路参考信号。或是不同基站的基站天线，可分别传送经不同的正交码编码的下行链路参考信号。

除此之外，在其他实施例中，上行链路参考信号和/或下行链路参考信号可以配置于保护频带(guard band)内的子载波进行传送。

请参照图6，图6绘示依据本发明另一实施例的多基站系统的系统方块图。本实施例是前述实施例的其中一种特定情况，即基站的数量为多个，参考装置的数量为一个，且参考装置天线的数量为一个的情况。在本实施例中，各基站eNB_1～eNB_p与参考装置RD_1利用全球定位系统(Global Positioning System，GPS)信号进行时间同步，各基站eNB_1～eNB_p、参考装置RD_1以及用户装置UE_1～UE_s都具有各自独立的时钟源(Clock Source)。另外，本实施例以长期演进技术(Long Term Evolution，LTE)的规格为例。

本实施例的方法的流程如图8A所示，并参考图7的载波频率偏移估计示意图，在步骤S81A，该MCC系统利用该参考装置RD_1通过该多个基站eNB_1～eNB_p的上行链路信道(Uplink Channel)传送上行链路参考信号至该多个基站eNB_1～eNB_p；在步骤S82A，经由该多个基站eNB_1～eNB_p将包括该上行链路参考信号、或基于该上行链路参考信号所转换得出的多个上行链路信道信息传送至该协调服务器CS；在步骤S83A，协调服务器CS基于前述的该上行链路参考信号、或该多个上行链路信道信息估计相对载波频率偏移量，其中，请参考图9所示，该上行链路参考信号配置在该上行链路信道的上行导引时隙(Uplink PilotTime Slot，UpPTS)内传输，也可配置在该上行链路信道邻近于下一个下行链路信道的上行时间的子帧传输。

如图8B所示，在该协调服务器CS得到所估计出的相对载波频率偏移量后，在步骤S81B，通过该多个基站eNB_1～eNB_p发送下行链路参考信号至参考装置RD_1；在步骤S82B，通过该参考装置RD_1将包括该下行链路参考信号、或基于该下行链路参考信号所转换得出的多个下行链路信道信息传送至该协调服务器CS；在步骤S83B，该协调服务器CS基于前述的上行链路参考信号所估计的相对载波频率偏移量以及前述下行链路参考信号、或前述多个下行链路信道信息，以对该多个基站eNB_1～eNB_p进行时变信道校正(Time-varyingChannel Calibration)，其中，请参考图9所示，该下行链路参考信号可配置在上行时间的子帧(Uplink Subframe)与下行时间的子帧(Downlink Subframe)之间的特别子帧(Special Subframe)的保护时间(Guard Period，GP)内传输，在另一实施例中，如图10所示，该下行链路参考信号可配置在下行链路信道邻近特别子帧的下行时间的子帧(Downlink Subframe)内传输，在其他实施例中，如图11所示，该下行链路参考信号配置在保护频带内的子载波(Guard-band Subcarriers)内传输。

得到上述时变信道校正的数据后，由协调服务器CS计算预编码器(Precoder)或预编码矩阵并传送至该多个基站eNB_1～eNB_p以进行预编码(precoding)。

如图12所示，其基站间CFO估计效能模拟图，以本次模拟的结果可知，当信道估计(Channel Estimation)信噪比(Signal-to-Noise-Ratio，SNR)够高(SNR>15dB)，不论用在平均10半帧、20半帧或30半帧的信道中，其仅需平均约10次的CFO估计，所估计的平均平方误差(Mean Squared Error，MSE)即可达到0.7ppb左右，显示本发明所能达到估计的准确性。另外，本发明不限于在特定时间进行估计CFO，可以固定于周期或非周期性的时间点进行估计CFO，将上述不同时间点所测得的CFO记录并取平均值。

使用上述方法校正之后，可如图13所示，基站间干扰的抑制效果可以清楚得知，平均的基站间干扰小于-25dB，已符合传送16QAM的SNR。

上述的概念可运用于使用LTE通信协议的系统、使用WiFi通信协议的系统(如图14所示意的接入点(Access Point 1至Access Point Nb)作为基站使用)或其他时分双工(Time-Division Duplexing，TDD)系统。

依据本发明的多基站系统及信道校正方法，不仅可以有效降低多个基站协作时载波频率偏移所造成的影响，亦能解决由于频率选择性衰减使得信道校正不准确的问题。

综上所述，虽然本发明已以实施范例公开如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视所附权利要求书界定范围为准。

Claims

1.一种多基站系统，包括：

协调服务器，通信连接具有多个基站天线的多个基站及至少一参考装置，该至少一参考装置无线地通信连接这些基站，且多个参考装置天线设置于该至少一参考装置中，

其中，该协调服务器依据接收到的这些基站依据经该至少一参考装置的这些参考装置天线传送的多个上行链路参考信号计算的多个上行链路信道信息，计算多个相对载波频率偏移量，

该协调服务器依据接收到的该至少一参考装置依据经各这些基站的多个基站天线中的至少一基站天线传送的多个下行链路参考信号计算的多个下行链路信道信息、这些上行链路信道信息及这些相对载波频率偏移量，计算多个信道校正系数，以及

该协调服务器依据这些相对载波频率偏移量及这些信道校正系数计算一预编码矩阵，且该协调服务器传送该预编码矩阵至这些基站。

2.如权利要求1所述的多基站系统，其中该至少一参考装置的数量为多个而每一参考装置的参考装置天线的数量为一、该至少一参考装置的数量为一个而每一参考装置的这些参考装置天线的数量为多个、或该至少一参考装置的数量为多个而每一参考装置的参考装置天线的数量为多个。

3.如权利要求1所述的多基站系统，其中各该上行链路参考信号配置于上行时间的子帧内。

4.如权利要求1所述的多基站系统，其中该至少一参考装置的这些参考装置天线分别使用具有不同频率的子载波传送这些上行链路参考信号，这些基站的这些基站天线分别使用具有不同频率的子载波传送这些下行链路参考信号。

5.如权利要求1所述的多基站系统，其中该至少一参考装置的这些参考装置天线分别传送经不同的正交码编码的这些上行链路参考信号，这些基站的这些基站天线分别传送经不同的正交码编码的这些下行链路参考信号。

6.如权利要求1所述的多基站系统，其中各该下行链路参考信号配置于下行时间的子帧或上行时间的子帧与该下行时间的子帧之间的保护时间内。

7.如权利要求1所述的多基站系统，其中各该下行链路参考信号配置于保护频带内的子载波。

8.如权利要求1所述的多基站系统，其中该协调服务器使用权重合并计算这些相对载波频率偏移量及这些信道校正系数，且这些相对载波频率偏移量具有第一增益，这些信道校正系数具有第二增益。

9.如权利要求1所述的多基站系统，其中该至少一参考装置的其中之一为移动装置、个人计算机或闲置中的基站。

10.一种多基站系统的信道校正方法，该信道校正方法包括：

协调服务器依据接收到的多个基站依据经设置于至少一参考装置中的多个参考装置天线传送的多个上行链路参考信号计算的多个上行链路信道信息，计算多个相对载波频率偏移量；

该协调服务器依据接收到的该至少一参考装置依据经这些基站的多个基站天线中的至少一基站天线传送的多个下行链路参考信号计算的多个下行链路信道信息、这些上行链路信道信息及这些相对载波频率偏移量，计算多个信道校正系数；以及

该协调服务器依据这些相对载波频率偏移量及这些信道校正系数计算预编码矩阵，并将该预编码矩阵传送至这些基站。

11.如权利要求10所述的信道校正方法，其中该至少一参考装置的数量为多个而每一参考装置的参考装置天线的数量为一、该至少一参考装置的数量为一个而每一该参考装置的这些参考装置天线的数量为多个、或该至少一参考装置的数量为多个而每一参考装置的参考装置天线的数量为多个。

12.如权利要求10所述的信道校正方法，其中各该上行链路参考信号配置于上行时间的子帧内。

13.如权利要求10所述的信道校正方法，其中该至少一参考装置的这些参考装置天线分别使用具有不同频率的子载波传送这些上行链路参考信号，这些基站的这些基站天线分别使用具有不同频率的子载波传送这些下行链路参考信号。

14.如权利要求10所述的信道校正方法，其中该至少一参考装置的这些参考装置天线分别传送经不同的正交码编码的这些上行链路参考信号，这些基站的这些基站天线分别传送经不同的正交码编码的这些下行链路参考信号。

15.如权利要求10所述的信道校正方法，其中各该下行链路参考信号配置于下行时间的子帧或上行时间的子帧与该下行时间的子帧之间的保护时间内。

16.如权利要求10所述的信道校正方法，其中各该下行链路参考信号配置于保护频带内的子载波。

17.如权利要求10所述的信道校正方法，其中该协调服务器使用权重合并计算这些相对载波频率偏移量及这些信道校正系数，且这些相对载波频率偏移量具有第一增益，这些信道校正系数具有第二增益。

18.如权利要求10所述的信道校正方法，其中该至少一参考装置的其中之一为移动装置、个人计算机或闲置中的基站。

19.一种多基站系统的信道校正方法，其包括：

由参考装置通过多个基站的上行链路信道传送上行链路参考信号至多个基站，以经由该多个基站将基于该上行链路参考信号的多个上行链路信道信息传送至协调服务器；

利用该多个上行链路信道信息估计该多个基站之间的相对载波频率偏移量；

令该多个基站传送下行链路参考信号至参考装置，以通过该参考装置将基于该下行链路参考信号的多个下行链路信道信息传送至该协调服务器；以及

利用该相对载波频率偏移量以及该多个下行链路信道信息，该协调服务器计算预编码矩阵，并利用该预编码矩阵对该多个基站进行时变信道校正。

20.如权利要求19所述的信道校正方法，其中，该下行链路参考信号配置在上行时间的子帧与下行时间的子帧之间的特别子帧内传输。

21.如权利要求20所述的信道校正方法，其中，该下行链路参考信号配置在该特别子帧内的保护时间内传输。

22.如权利要求19所述的信道校正方法，其中，该下行链路参考信号配置在下行时间的子帧内传输。

23.如权利要求19所述的信道校正方法，其中，该下行链路参考信号配置在保护频带内的子载波内传输。

24.如权利要求19所述的信道校正方法，其中，该上行链路参考信号配置在上行导引时隙或上行时间的子帧传输。

25.如权利要求19所述的信道校正方法，应用于LTE通信协议或WIFI通信协议。

26.一种多基站系统，包括：

协调服务器；

多个基站，用以与该协调服务器进行数据交换；以及

参考装置，用以与该协调服务器进行数据交换，且以无线传输方式与该多个基站连接，

其中，该参考装置通过该多个基站的上行链路信道传送上行链路参考信号至该多个基站，以经由该多个基站将基于该上行链路参考信号的多个上行链路信道信息传送至该协调服务器；该多个基站传送下行链路参考信号至该参考装置，以通过该参考装置将基于该下行链路参考信号的多个下行链路信道信息传送至该协调服务器；以及，该多个基站之间的相对载波频率偏移量藉由该多个上行链路信道信息所估计，而该协调服务器利用该相对载波频率偏移量以及该下行链路信道信息计算预编码矩阵，并利用该预编码矩阵对该多个基站进行时变信道校正。

27.如权利要求26所述的多基站系统，其中，该多个基站将该下行链路参考信号配置在上行时间的子帧与下行时间的子帧之间的特别子帧内传输。

28.如权利要求27所述的多基站系统，其中，该多个基站将该下行链路参考信号配置在该特别子帧内的保护时间内传输。

29.如权利要求26所述的多基站系统，其中，该下行链路参考信号配置在下行时间的子帧内传输。

30.如权利要求26所述的多基站系统，其中，该多个基站将该下行链路参考信号配置在保护频带内的子载波内传输。

31.如权利要求26所述的多基站系统，其中，该参考装置将该上行链路参考信号配置在上行导引时隙或上行时间的子帧传输。

32.如权利要求26所述的多基站系统，应用于LTE通信协议环境或WIFI通信协议环境。