專(zhuān)利名稱(chēng)：一種在多天線(xiàn)系統(tǒng)中通過(guò)閉環(huán)控制選擇發(fā)送天線(xiàn)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
隨著多媒體等高速率業(yè)務(wù)的廣泛應(yīng)用，對(duì)無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信系統(tǒng)傳輸速率、傳輸質(zhì)量、傳輸效率和傳輸功耗等指標(biāo)的要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的傳輸方式已經(jīng)不能完全滿(mǎn)足這些要求，OFDM(正交載波頻分復(fù)用)和多天線(xiàn)傳輸技術(shù)就是為了滿(mǎn)足這些需求而提出的無(wú)線(xiàn)傳輸新技術(shù)。
背景技術(shù)：
多天線(xiàn)技術(shù)是一種為利用空域資源，提高系統(tǒng)傳輸速率、系統(tǒng)頻帶利用率以及系統(tǒng)性能而提出的空時(shí)發(fā)送接收傳輸技術(shù)，多天線(xiàn)技術(shù)包括發(fā)送端的多天線(xiàn)和接收端的多天線(xiàn)，即在接收端可以采用多天線(xiàn)進(jìn)行接收信號(hào)，達(dá)到接收分集提高系統(tǒng)性能的目的。
在通信中采用多天線(xiàn)技術(shù)能夠提供更高的傳輸速率，在OFDM(正交載波頻分復(fù)用)系統(tǒng)中，能夠?yàn)槎喾N無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)的提供不同的傳輸方案。但是，在業(yè)務(wù)速率比較低或者特殊要求的情況下，為了避免多天線(xiàn)傳送帶來(lái)的多天線(xiàn)之間的相互干擾，或者由于導(dǎo)頻序列長(zhǎng)度的限制，無(wú)法在接收端對(duì)多個(gè)發(fā)送天線(xiàn)進(jìn)行信道估計(jì)，同時(shí)難以對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。這樣，就要求減少發(fā)送天線(xiàn)的數(shù)目以滿(mǎn)足信號(hào)傳輸?shù)男枰?br>
如果系統(tǒng)一個(gè)發(fā)送天線(xiàn)就可以滿(mǎn)足業(yè)務(wù)速率和質(zhì)量的需要，則可以采用從多個(gè)發(fā)送天線(xiàn)中選擇一個(gè)天線(xiàn)發(fā)射信號(hào)。發(fā)送天線(xiàn)選擇是在多個(gè)發(fā)射天線(xiàn)選擇一個(gè)發(fā)射天線(xiàn)、多個(gè)或一個(gè)接收天線(xiàn)的方案。天線(xiàn)選擇也是一種多天線(xiàn)技術(shù)，比多天線(xiàn)同時(shí)發(fā)送具有發(fā)送功率小，對(duì)其他用戶(hù)干擾小的優(yōu)點(diǎn)，消除了每個(gè)用戶(hù)多天線(xiàn)之間的干擾，所以系統(tǒng)性能好。
天線(xiàn)選擇可以分為三種方式在多個(gè)發(fā)送天線(xiàn)中任意選擇一個(gè)在通信過(guò)程中固定的天線(xiàn)作為信號(hào)發(fā)送天線(xiàn)；系統(tǒng)在多個(gè)發(fā)送天線(xiàn)上輪流的發(fā)送信號(hào)；系統(tǒng)根據(jù)信道衰落特性，通過(guò)自動(dòng)控制控制機(jī)制選擇其中一個(gè)天線(xiàn)作為信號(hào)發(fā)送天線(xiàn)，充分的利用信道的衰落特性，達(dá)到提高系統(tǒng)性能，降低系統(tǒng)發(fā)送功率的目的。
目前在第三代移動(dòng)通信WCDMA通信標(biāo)準(zhǔn)中提出了使用TSTD(時(shí)間切換發(fā)送分集)技術(shù)就是一種天線(xiàn)選擇技術(shù)，它在不同的時(shí)隙內(nèi)使用不同的發(fā)送天線(xiàn)發(fā)送信號(hào)。但是，目前還沒(méi)有用于OFDM系統(tǒng)中的天線(xiàn)選擇技術(shù)。
在未來(lái)移動(dòng)通信中多采用OFDM作為基本的傳輸技術(shù)，OFDM系統(tǒng)中天線(xiàn)選擇技術(shù)將有廣泛的應(yīng)用。在OFDM系統(tǒng)使用發(fā)送天線(xiàn)選擇技術(shù)能夠充分地利用發(fā)送端的多天線(xiàn)達(dá)到發(fā)送分集的效果。
發(fā)送天線(xiàn)選擇必須能夠在發(fā)送端得到一定的先驗(yàn)條件，比如信道未來(lái)的衰落情況或者是根據(jù)某種機(jī)制已知將要使用的發(fā)送天線(xiàn)。所以閉環(huán)控制自適應(yīng)天線(xiàn)選擇涉及到一系列的信息獲得、信息反饋和信息處理以及自適應(yīng)控制等技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種在多天線(xiàn)系統(tǒng)中通過(guò)閉環(huán)控制選擇發(fā)送天線(xiàn)的方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種在多天線(xiàn)系統(tǒng)中通過(guò)閉環(huán)控制選擇發(fā)送天線(xiàn)的方法，包括步驟(1)在通信初始階段，在所述多天線(xiàn)系統(tǒng)的發(fā)送端的所有發(fā)送天線(xiàn)上發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)，并且在所述多天線(xiàn)系統(tǒng)的發(fā)送端和接收端都已知的某個(gè)發(fā)送天線(xiàn)上發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)；(2)所述接收端通過(guò)信道估計(jì)對(duì)發(fā)送到所述接收端的所有天線(xiàn)上的導(dǎo)頻位置上的所有子載波的信道衰落進(jìn)行測(cè)量，并且分別計(jì)算所有子載波的平均信號(hào)干擾噪聲比或者平均信道功率，選擇出平均信號(hào)干擾噪聲比或者平均信道功率最大的發(fā)送天線(xiàn)，并且通過(guò)反饋信道將所述選擇出的發(fā)送天線(xiàn)的序號(hào)反饋給所述發(fā)送端；(3)所述發(fā)送端在所述選擇出的發(fā)送信道上發(fā)送導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)信號(hào)。
優(yōu)選地，還包括步驟(4)所述接收端根據(jù)時(shí)間或者事件要求判定是否需要變更發(fā)送天線(xiàn)，并且在需要變更發(fā)送天線(xiàn)時(shí)，向所述發(fā)送端發(fā)送天線(xiàn)變更信號(hào)；(5)所述發(fā)送端根據(jù)接收到的天線(xiàn)變更信號(hào)，在所有的發(fā)送天線(xiàn)上發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)；(6)所述接收端選擇出平均信號(hào)干擾噪聲比或者平均信道功率最大的發(fā)送天線(xiàn)，并且通過(guò)反饋信道將所述選擇出的發(fā)送天線(xiàn)的序號(hào)反饋給所述發(fā)送端；(7)所述發(fā)送端根據(jù)接收到的發(fā)送天線(xiàn)序號(hào)判定是否需要變更發(fā)送天線(xiàn)，如果需要變更發(fā)送天線(xiàn)，則在變更后的天線(xiàn)上發(fā)送導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)信號(hào)，否則仍然在原先選定的天線(xiàn)上發(fā)送導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)信號(hào)。
優(yōu)選地，在所有天線(xiàn)都發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)時(shí)，發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)的發(fā)送天線(xiàn)上的導(dǎo)頻對(duì)信道進(jìn)行測(cè)量，并且檢測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)。
優(yōu)選地，各個(gè)天線(xiàn)上發(fā)送的導(dǎo)頻在時(shí)間上是重疊的，在頻率上也是重疊的，從而這些發(fā)送天線(xiàn)上發(fā)送的導(dǎo)頻占用了相同的子載波和相同的時(shí)間段。其中各個(gè)導(dǎo)頻之間的互相關(guān)系數(shù)為0或者極小。
優(yōu)選地，在各個(gè)天線(xiàn)上發(fā)送的導(dǎo)頻在時(shí)間上是重疊的，但在頻率上正交，從而這些發(fā)送天線(xiàn)上發(fā)送的導(dǎo)頻占用了互不相同的子載波和相同的時(shí)間段。
優(yōu)選地，在各個(gè)天線(xiàn)上發(fā)送的導(dǎo)頻在時(shí)間上是重疊的，但在頻率上部分天線(xiàn)的導(dǎo)頻相互正交，部分天線(xiàn)的導(dǎo)頻重疊，從而這些天線(xiàn)上發(fā)送的導(dǎo)頻在時(shí)間上重疊，一部分發(fā)送天線(xiàn)的導(dǎo)頻在頻域上占用相同的子載波，而與其他天線(xiàn)上的導(dǎo)頻在頻域上占用不同的子載波。
優(yōu)選地，一部分發(fā)送天線(xiàn)發(fā)送的導(dǎo)頻在時(shí)間上是重疊的，而與其他發(fā)送天線(xiàn)上發(fā)送的導(dǎo)頻在時(shí)間上正交。
優(yōu)選地，在時(shí)間上重疊的導(dǎo)頻在頻率上也是重疊的，從而這些發(fā)送天線(xiàn)上發(fā)送的導(dǎo)頻占用了相同的子載波和相同的時(shí)間段。
優(yōu)選地，在時(shí)間上重疊的導(dǎo)頻在頻率上正交，從而這些發(fā)送天線(xiàn)上發(fā)送的導(dǎo)頻占用了互不相同的子載波和相同的時(shí)間段。
優(yōu)選地，在時(shí)間上重疊的導(dǎo)頻在頻率上部分天線(xiàn)的導(dǎo)頻相互正交，部分天線(xiàn)的導(dǎo)頻重疊，從而這些天線(xiàn)上發(fā)送的導(dǎo)頻在時(shí)間上重疊，一部分發(fā)送天線(xiàn)的導(dǎo)頻在頻域上占用相同的子載波，而與其他天線(xiàn)上的導(dǎo)頻在頻域上占用不同的子載波。
優(yōu)選地，在發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)的發(fā)送天線(xiàn)在一個(gè)時(shí)隙中發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)和一個(gè)導(dǎo)頻，信道測(cè)量基于所述導(dǎo)頻位置上的信道估計(jì)而選擇發(fā)送天線(xiàn)。
優(yōu)選地，在發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)的發(fā)送天線(xiàn)在一個(gè)時(shí)隙中發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)和二個(gè)導(dǎo)頻，信道測(cè)量基于任何一個(gè)導(dǎo)頻位置上的信道估計(jì)而選擇發(fā)送天線(xiàn)。
優(yōu)選地，步驟(2)中選擇平均信號(hào)干擾噪聲比最大的發(fā)送天線(xiàn)包括通過(guò)信道估計(jì)算法估計(jì)第j個(gè)發(fā)送天線(xiàn)到第i個(gè)接收天線(xiàn)上的第l個(gè)子載波上信號(hào)噪聲干擾比為SINRi，j，l，再計(jì)算第j個(gè)發(fā)送天線(xiàn)到接收端所有接收天線(xiàn)的所有占用子載波上的平均信號(hào)干擾噪聲比SINRj，選擇第n個(gè)發(fā)送天線(xiàn)作為發(fā)送天線(xiàn)，其中n滿(mǎn)足n=argmaxj∈{1,2...N}(SINRj),]]>并將發(fā)送天線(xiàn)序號(hào)n通過(guò)反饋信道反饋給發(fā)送端用于進(jìn)行發(fā)送天線(xiàn)選擇。
優(yōu)選地，中步驟(2)中選擇平均信道功率最大的發(fā)送天線(xiàn)包括通過(guò)信道估計(jì)算法估計(jì)第j個(gè)發(fā)送天線(xiàn)到第i個(gè)接收天線(xiàn)上的第l個(gè)子載波上信道衰落功率為|CHi，j，l|2，再計(jì)算第j個(gè)發(fā)送天線(xiàn)到接收端所有接收天線(xiàn)的所有占用子載波上的平均信道衰落功率Cj，選擇第n個(gè)發(fā)送天線(xiàn)作為發(fā)送天線(xiàn)，其中n滿(mǎn)足n=argmaxj∈{1,2...N}(Cj),]]>并將發(fā)送天線(xiàn)序號(hào)n通過(guò)反饋信道反饋給發(fā)送端用于進(jìn)行發(fā)送天線(xiàn)選擇。
優(yōu)選地，步驟(4)中所述的時(shí)間要求是指到一定的時(shí)間就執(zhí)行發(fā)送天線(xiàn)的變更。
優(yōu)選地，所述時(shí)間是一個(gè)時(shí)隙或每個(gè)時(shí)隙，或者一幀或每個(gè)幀。
優(yōu)選地，所述事件要求是指物理層以上的指令或者事件。
在本發(fā)明中，為了獲得各個(gè)發(fā)送天線(xiàn)到接收天線(xiàn)的信道衰落情況，需要對(duì)信道進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量的方法是在每個(gè)發(fā)送天線(xiàn)上都發(fā)送導(dǎo)頻序列，這樣在接收端通過(guò)多天線(xiàn)信道估計(jì)將能夠估計(jì)到各個(gè)發(fā)送天線(xiàn)到接收天線(xiàn)的信道衰落情況，不同發(fā)送天線(xiàn)上的導(dǎo)頻序列在一個(gè)時(shí)隙中采用時(shí)分或空間復(fù)用的方式，在接收端進(jìn)行多天線(xiàn)信道估計(jì)的操作。這樣就保證了能夠獲得所有發(fā)送天線(xiàn)上的衰落情況。測(cè)量結(jié)果經(jīng)過(guò)處理轉(zhuǎn)化成為天線(xiàn)選擇的信息反饋給發(fā)送端，這樣保證了反饋的信息量盡可能的少，并且使該自適應(yīng)天線(xiàn)選擇的方法適用于頻分雙工和時(shí)分雙工模式的系統(tǒng)中。在本發(fā)明中，及時(shí)對(duì)發(fā)送天線(xiàn)進(jìn)行更新，使發(fā)送端始終選擇最好的天線(xiàn)進(jìn)行發(fā)送，這樣保證了系統(tǒng)的性能處于最好狀態(tài)。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的自適應(yīng)天線(xiàn)選擇程序的流程圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的自適應(yīng)天線(xiàn)選擇方法發(fā)送端與接收端的鏈路結(jié)構(gòu)以及收發(fā)端之間的信息交互；圖3示出了初始發(fā)送或進(jìn)行發(fā)送天線(xiàn)更新時(shí)發(fā)送端發(fā)送信號(hào)的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)時(shí)隙結(jié)構(gòu)示例圖；圖4示出了當(dāng)發(fā)送天線(xiàn)已經(jīng)選定的情況下發(fā)送端發(fā)送的導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)的時(shí)隙結(jié)構(gòu)圖示例；圖5示出了OFDM系統(tǒng)中基本無(wú)線(xiàn)傳輸單元示例；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的示例系統(tǒng)在5公里每小時(shí)移動(dòng)速度時(shí)的仿真結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
下面參照說(shuō)明書(shū)附圖并結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例來(lái)描述本發(fā)明的技術(shù)方案。
設(shè)在OFDM系統(tǒng)中發(fā)送端共有N(N＞1)個(gè)發(fā)送天線(xiàn)，接收端有M(M≥1)個(gè)接收天線(xiàn)，發(fā)送信號(hào)占用了L個(gè)子載波。在發(fā)送初始幀中，發(fā)送端將在N個(gè)發(fā)送天線(xiàn)上同時(shí)發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)，在某默認(rèn)的發(fā)送天線(xiàn)上發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)，其發(fā)送的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)時(shí)隙結(jié)構(gòu)可以多種種格式，如圖3所示。
發(fā)送端發(fā)送的導(dǎo)頻有兩個(gè)作用，即對(duì)各個(gè)發(fā)送天線(xiàn)到接收端的信道進(jìn)行信道測(cè)量，計(jì)算出性能最好的發(fā)送天線(xiàn)，以及信道估計(jì)，用于對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)的解調(diào)。
接收端將導(dǎo)頻部分的信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)，并根據(jù)信道估計(jì)計(jì)算第j個(gè)發(fā)送天線(xiàn)到第i個(gè)接收天線(xiàn)上的第l個(gè)子載波上信號(hào)噪聲干擾比為SINRi，j，l，再計(jì)算第j個(gè)發(fā)送天線(xiàn)到接收端所有接收天線(xiàn)上所有占用子載波上的平均信號(hào)干擾噪聲比SINRj，選取第n個(gè)發(fā)送天線(xiàn)作為發(fā)送天線(xiàn)，其中n滿(mǎn)足n=argmaxj∈{1,2...N}(SINRj),]]>這樣選擇得到的發(fā)送天線(xiàn)發(fā)送能使系統(tǒng)具有最佳的誤碼率性能。當(dāng)n選定了以后，接收端通過(guò)反饋信道將n反饋給發(fā)送端，供發(fā)送端天線(xiàn)選擇使用；同時(shí)接收端對(duì)將信道估計(jì)的結(jié)果用于接收信號(hào)的解調(diào)，即接收端將信道估計(jì)獲得默認(rèn)發(fā)送天線(xiàn)到接收端的信道衰落，對(duì)默認(rèn)天線(xiàn)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)。當(dāng)發(fā)送端接收到接收端反饋來(lái)的發(fā)送天線(xiàn)的序號(hào)n后，發(fā)送端將在第n個(gè)發(fā)送天線(xiàn)上進(jìn)行導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)的發(fā)送，其導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)隙結(jié)構(gòu)如圖4所示。發(fā)送端在第n天線(xiàn)上發(fā)送信號(hào)后，接收端將對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)和信號(hào)檢測(cè)處理，即接收端對(duì)導(dǎo)頻進(jìn)行信道估計(jì)，并將估計(jì)結(jié)果用于對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)部分的解調(diào)操作。接收端通過(guò)反饋信道周期的向發(fā)送端發(fā)送天線(xiàn)更新信號(hào)以便發(fā)送端在N個(gè)發(fā)送天線(xiàn)上發(fā)送導(dǎo)頻，進(jìn)行信道的重新測(cè)量和發(fā)送天線(xiàn)的重新選擇，其中周期可能是一個(gè)幀或多個(gè)幀。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的自適應(yīng)天線(xiàn)選擇程序的流程圖。如圖1所示，其步驟如下所述第一步，初始發(fā)送過(guò)程，發(fā)送端在N個(gè)發(fā)送天線(xiàn)中默認(rèn)或隨機(jī)選定一個(gè)發(fā)送天線(xiàn)(第一次發(fā)送可指定某個(gè)發(fā)送天線(xiàn))發(fā)送數(shù)據(jù)。在所有N個(gè)發(fā)送天線(xiàn)上發(fā)送導(dǎo)頻序列，該導(dǎo)頻序列用于進(jìn)行天線(xiàn)選擇和信道估計(jì)，其發(fā)送的導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)時(shí)隙結(jié)構(gòu)如圖3所示；第二步，接收端根據(jù)接收到的導(dǎo)頻信號(hào)對(duì)發(fā)送端所有發(fā)送天線(xiàn)到接收端的信道衰落進(jìn)行估計(jì)。在M個(gè)接收天線(xiàn)中，估計(jì)第j個(gè)發(fā)送天線(xiàn)到第i個(gè)接收天線(xiàn)上的第l個(gè)子載波上導(dǎo)頻信號(hào)噪聲干擾比為SINRi，j，l，再計(jì)算第j個(gè)發(fā)送天線(xiàn)到接收端所有接收天線(xiàn)的所有占用子載波上的導(dǎo)頻信號(hào)的平均信干噪聲比SINRj。計(jì)算比較選取第n個(gè)發(fā)送天線(xiàn)作為發(fā)送天線(xiàn)，其中n滿(mǎn)足n=argmaxj∈{1,2...N}(SINRj),]]>并將發(fā)送天線(xiàn)序號(hào)n通過(guò)反饋信道反饋給發(fā)送端用于進(jìn)行發(fā)送天線(xiàn)選擇發(fā)送信號(hào)。其中此步驟中對(duì)信號(hào)干擾噪聲比的計(jì)算也可以替換為對(duì)信道衰落模的平方值即信道衰落功率的計(jì)算。
第三步，接收端對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)的發(fā)送天線(xiàn)到接收端各個(gè)天線(xiàn)的信道衰落進(jìn)行估計(jì)，并將獲得的結(jié)果用于對(duì)發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)操作。
第四步，判斷通信過(guò)程是否結(jié)束，若結(jié)束轉(zhuǎn)入第十一步第五步，判斷是否存在天線(xiàn)更新的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，如果需要?jiǎng)t轉(zhuǎn)入第六步，如果不需要，則轉(zhuǎn)入第八步。其中天線(xiàn)更新可以是時(shí)間驅(qū)動(dòng)，即接收端根據(jù)時(shí)間周期性的決定進(jìn)行發(fā)送天線(xiàn)更新，或者事件驅(qū)動(dòng)，即接收端根據(jù)上層的指令決定發(fā)送天線(xiàn)的更新。
第六步，接收端通過(guò)反饋信道向發(fā)送端傳輸發(fā)送天線(xiàn)變更信號(hào)。
第七步，發(fā)送端根據(jù)接收到的天線(xiàn)更新指令，在所有N個(gè)發(fā)送天線(xiàn)上發(fā)送導(dǎo)頻序列，并僅在第n個(gè)發(fā)送天線(xiàn)上發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)，其發(fā)送的導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)時(shí)隙結(jié)構(gòu)如圖3所示，轉(zhuǎn)入第二步。
第八步，發(fā)送端根據(jù)接收方發(fā)來(lái)的選擇天線(xiàn)指令，判斷是否需要變更天線(xiàn)。是則轉(zhuǎn)入第九步；否則直接轉(zhuǎn)入第十步。
第九步，重新選擇發(fā)送天線(xiàn)m發(fā)送數(shù)據(jù)和導(dǎo)頻信號(hào)，格式如圖4所示。
第十步，發(fā)送端在所選擇的天線(xiàn)上發(fā)送導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)信號(hào)，其時(shí)隙結(jié)構(gòu)如錯(cuò)誤！未找到引用源。所示。其它發(fā)送天線(xiàn)不發(fā)送任何信號(hào)。轉(zhuǎn)入第三步第十一步，通信結(jié)束。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的自適應(yīng)天線(xiàn)選擇方法中的發(fā)送端與接收端的鏈路結(jié)構(gòu)以及收發(fā)端之間的信息交互。若發(fā)送端為第一次發(fā)送信號(hào)(初始發(fā)送)，那么發(fā)送端按照?qǐng)D3所示的方法將多個(gè)天線(xiàn)上的導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)送，其中每個(gè)天線(xiàn)上發(fā)送的導(dǎo)頻序列與其他發(fā)送天線(xiàn)上發(fā)送的導(dǎo)頻序列是不同的，這樣在接收端進(jìn)行信道測(cè)量時(shí)才能夠區(qū)分出多個(gè)發(fā)送天線(xiàn)。編碼調(diào)制的數(shù)據(jù)在默認(rèn)的一個(gè)天線(xiàn)上進(jìn)行發(fā)送。
若發(fā)送天線(xiàn)n已經(jīng)選定，那么將第n個(gè)天線(xiàn)上的導(dǎo)頻發(fā)送并且在第n天線(xiàn)上發(fā)送編碼調(diào)制后的數(shù)據(jù)，其發(fā)送的信號(hào)時(shí)隙結(jié)構(gòu)示例如圖4所示。
若需要更新發(fā)送天線(xiàn)，那么發(fā)送天線(xiàn)將按照?qǐng)D3所示的導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)時(shí)隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)的發(fā)送，其中數(shù)據(jù)將在第n個(gè)天線(xiàn)上發(fā)送，n為上一幀(時(shí)隙)中數(shù)據(jù)的發(fā)送天線(xiàn)序號(hào)。
當(dāng)發(fā)送端在各個(gè)發(fā)送天線(xiàn)上都發(fā)送導(dǎo)頻后，接收端可以通過(guò)發(fā)送端發(fā)送的控制信道得到發(fā)送端是否在每個(gè)天線(xiàn)上都發(fā)送了導(dǎo)頻。接收端經(jīng)過(guò)信號(hào)的檢測(cè)和信道估計(jì)進(jìn)行發(fā)送天線(xiàn)的選擇和發(fā)送天線(xiàn)序號(hào)的反饋。其中信道估計(jì)計(jì)算第j個(gè)發(fā)送天線(xiàn)到第i個(gè)接收天線(xiàn)上的第l個(gè)子載波上信號(hào)噪聲干擾比為SINRi，j，l，再計(jì)算第j個(gè)發(fā)送天線(xiàn)到接收端所有接收天線(xiàn)上所有占用子載波上的平均信號(hào)干擾噪聲比SINRi，選取第n個(gè)發(fā)送天線(xiàn)作為發(fā)送天線(xiàn)，其中n滿(mǎn)足n=argmaxj∈{1,2...N}(SINRj),]]>這樣選擇得到的發(fā)送天線(xiàn)發(fā)送能使系統(tǒng)具有最佳的誤碼率性能。當(dāng)n選定了以后，接收端通過(guò)反饋信道將n反饋給發(fā)送端，供發(fā)送端天線(xiàn)選擇使用。在發(fā)送天線(xiàn)已經(jīng)選定，接收端只要估計(jì)一個(gè)發(fā)送天線(xiàn)上的信道，并進(jìn)行信號(hào)的檢測(cè)得到發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)即可。
圖3是初始發(fā)送或進(jìn)行發(fā)送天線(xiàn)更新時(shí)發(fā)送端發(fā)送信號(hào)的導(dǎo)頻數(shù)據(jù)時(shí)隙結(jié)構(gòu)示例圖。其導(dǎo)頻設(shè)置格式有如下的情況(1)各個(gè)天線(xiàn)上的導(dǎo)頻可以通過(guò)空分的方式發(fā)送，即各個(gè)發(fā)送天線(xiàn)上發(fā)送的導(dǎo)頻在時(shí)間上是重疊的，在頻率域上也是重疊的，也就是說(shuō)它們發(fā)送的導(dǎo)頻占用了相同的子載波，如圖3a所示。
(2)各個(gè)天線(xiàn)上發(fā)送的導(dǎo)頻在時(shí)間上是重疊的，但是在頻率上是正交的，也就是說(shuō)，它們發(fā)送的導(dǎo)頻占用了互不相同的子載波，如圖3a所示。
(3)各個(gè)天線(xiàn)上發(fā)送的導(dǎo)頻在時(shí)間上是重疊的，但是在頻率上是部分天線(xiàn)之間正交部分重疊的，即各個(gè)天線(xiàn)上發(fā)送的導(dǎo)頻在時(shí)間上互相重疊的，但是一部分發(fā)送天線(xiàn)的導(dǎo)頻在頻域上占用相同的子載波，而與其它天線(xiàn)上的導(dǎo)頻在頻域上占用不同的載波，如圖3a所示。
(4)一部分天線(xiàn)發(fā)送的導(dǎo)頻在時(shí)間上是重疊的，而與其它天線(xiàn)上發(fā)送的導(dǎo)頻是在時(shí)間上正交的。而在時(shí)間上重疊的導(dǎo)頻將具有0或0或0中提到的導(dǎo)頻時(shí)域、頻域設(shè)置格式，如圖3b、圖3c、圖3d和圖3e所示(5)發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)的發(fā)送天線(xiàn)上的導(dǎo)頻可以是導(dǎo)頻1和導(dǎo)頻2都發(fā)送如圖3b和圖3c所示，或者只在導(dǎo)頻1或2位置之一處發(fā)送如圖3d和圖3e所示。
圖4是當(dāng)發(fā)送天線(xiàn)已經(jīng)選定的情況下發(fā)送端發(fā)送的導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)的時(shí)隙結(jié)構(gòu)圖示例。其中導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)只在選定的第n個(gè)天線(xiàn)上發(fā)送，其它的發(fā)送天線(xiàn)發(fā)送任何信號(hào)。
圖5是基本無(wú)線(xiàn)單元的示例圖，即在頻率的方向上用戶(hù)占用了1024個(gè)子載波的15個(gè)，而在時(shí)間方向上每一塊用戶(hù)數(shù)據(jù)的頭尾都設(shè)置了導(dǎo)頻序列，用于進(jìn)行信道估計(jì)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)解調(diào)處理。
在一個(gè)4個(gè)發(fā)送天線(xiàn)8個(gè)接收天線(xiàn)的OFDM系統(tǒng)中，采用閉環(huán)發(fā)送天線(xiàn)選擇技術(shù)其仿真流圖如圖1所示。在系統(tǒng)帶寬為20MHz，其單用戶(hù)子載波分配如圖5所示，每個(gè)用戶(hù)分配1024個(gè)子載波中15個(gè)連續(xù)的子載波，調(diào)制方式采用QPSK，編碼方式為1/3的卷積碼，信道為多徑瑞利信道。
首先發(fā)送端在第一個(gè)天線(xiàn)上發(fā)送數(shù)據(jù)以及在所有的4個(gè)發(fā)送天線(xiàn)上發(fā)送導(dǎo)頻，其時(shí)隙結(jié)構(gòu)如圖3b所示，那么在接收端進(jìn)行信道估計(jì)，對(duì)所有的發(fā)送天線(xiàn)上的子載波上的信道進(jìn)行測(cè)量，估計(jì)第j個(gè)發(fā)送天線(xiàn)到第i個(gè)接收天線(xiàn)上的第l個(gè)子載波上信號(hào)噪聲干擾比為SINRi，j，l，再計(jì)算第j個(gè)發(fā)送天線(xiàn)到接收端所有接收天線(xiàn)的所有占用子載波上的平均信號(hào)干擾噪聲比SINRi，選取第n個(gè)發(fā)送天線(xiàn)作為發(fā)送天線(xiàn)，其中n滿(mǎn)足n=argmaxj∈{1,2...N}(SINRj),]]>并將發(fā)送天線(xiàn)序號(hào)n通過(guò)反饋信道反饋給發(fā)送端用于進(jìn)行發(fā)送天線(xiàn)選擇。這樣系統(tǒng)將在下一次發(fā)送時(shí)，按照時(shí)隙結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤！未找到引用源。在第n個(gè)發(fā)送天線(xiàn)上發(fā)送信號(hào)，接收端進(jìn)行信道估計(jì)和接收信號(hào)的解調(diào)；如果發(fā)送端收到接收端反饋的天線(xiàn)選擇指令n以及天線(xiàn)更新指令，那么發(fā)送端將在第n個(gè)發(fā)送天線(xiàn)上發(fā)送數(shù)據(jù)并在所有發(fā)送天線(xiàn)上發(fā)送導(dǎo)頻，其數(shù)據(jù)和導(dǎo)頻時(shí)隙結(jié)構(gòu)如錯(cuò)誤！未找到引用源。b所示；如果系統(tǒng)判定此時(shí)通信結(jié)束，那么終止發(fā)送。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的示例系統(tǒng)在5公里每小時(shí)移動(dòng)速度時(shí)的仿真結(jié)果。如圖6所示，說(shuō)明本發(fā)明能夠大大的提高系統(tǒng)的性能，具有可實(shí)現(xiàn)性和先進(jìn)性。
權(quán)利要求
1.一種在多天線(xiàn)系統(tǒng)中通過(guò)閉環(huán)控制選擇發(fā)送天線(xiàn)的方法，包括步驟(1)在通信初始階段，在所述多天線(xiàn)系統(tǒng)的發(fā)送端的所有發(fā)送天線(xiàn)上發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)，并且在所述多天線(xiàn)系統(tǒng)的發(fā)送端和接收端都已知的某個(gè)發(fā)送天線(xiàn)上發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)；(2)所述接收端通過(guò)信道估計(jì)對(duì)發(fā)送到所述接收端的所有天線(xiàn)上的導(dǎo)頻位置上的所有子載波的信道衰落進(jìn)行測(cè)量，并且分別計(jì)算所有子載波的平均信號(hào)干擾噪聲比或者平均信道功率，選擇出平均信號(hào)干擾噪聲比或者平均信道功率最大的發(fā)送天線(xiàn)，并且通過(guò)反饋信道將所述選擇出的發(fā)送天線(xiàn)的序號(hào)反饋給所述發(fā)送端；(3)所述發(fā)送端在所述選擇出的發(fā)送信道上發(fā)送導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括步驟(4)所述接收端根據(jù)時(shí)間或者事件要求判定是否需要變更發(fā)送天線(xiàn)，并且在需要變更發(fā)送天線(xiàn)時(shí)，向所述發(fā)送端發(fā)送天線(xiàn)變更信號(hào)；(5)所述發(fā)送端根據(jù)接收到的天線(xiàn)變更信號(hào)，在所有的發(fā)送天線(xiàn)上發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)；(6)所述接收端選擇出平均信號(hào)干擾噪聲比或者平均信道功率最大的發(fā)送天線(xiàn)，并且通過(guò)反饋信道將所述選擇出的發(fā)送天線(xiàn)的序號(hào)反饋給所述發(fā)送端；(7)所述發(fā)送端根據(jù)接收到的發(fā)送天線(xiàn)序號(hào)判定是否需要變更發(fā)送天線(xiàn)，如果需要變更發(fā)送天線(xiàn)，則在變更后的天線(xiàn)上發(fā)送導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)信號(hào)，否則仍然在原先選定的天線(xiàn)上發(fā)送導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所有天線(xiàn)都發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)時(shí)，發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)的發(fā)送天線(xiàn)上的導(dǎo)頻對(duì)信道進(jìn)行測(cè)量，并且檢測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中各個(gè)天線(xiàn)上發(fā)送的導(dǎo)頻在時(shí)間上是重疊的，在頻率上也是重疊的，從而這些發(fā)送天線(xiàn)上發(fā)送的導(dǎo)頻占用了相同的子載波和相同的時(shí)間段。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在各個(gè)天線(xiàn)上發(fā)送的導(dǎo)頻在時(shí)間上是重疊的，但在頻率上正交，從而這些發(fā)送天線(xiàn)上發(fā)送的導(dǎo)頻占用了互不相同的子載波和相同的時(shí)間段。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在各個(gè)天線(xiàn)上發(fā)送的導(dǎo)頻在時(shí)間上是重疊的，但在頻率上部分天線(xiàn)的導(dǎo)頻相互正交，部分天線(xiàn)的導(dǎo)頻重疊，從而這些天線(xiàn)上發(fā)送的導(dǎo)頻在時(shí)間上重疊，一部分發(fā)送天線(xiàn)的導(dǎo)頻在頻域上占用相同的子載波，而與其他天線(xiàn)上的導(dǎo)頻在頻域上占用不同的子載波。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中一部分發(fā)送天線(xiàn)發(fā)送的導(dǎo)頻在時(shí)間上是重疊的，而與其他發(fā)送天線(xiàn)上發(fā)送的導(dǎo)頻在時(shí)間上正交。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中在時(shí)間上重疊的導(dǎo)頻在頻率上也是重疊的，從而這些發(fā)送天線(xiàn)上發(fā)送的導(dǎo)頻占用了相同的子載波和相同的時(shí)間段。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中在時(shí)間上重疊的導(dǎo)頻在頻率上正交，從而這些發(fā)送天線(xiàn)上發(fā)送的導(dǎo)頻占用了互不相同的子載波和相同的時(shí)間段。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，在時(shí)間上重疊的導(dǎo)頻在頻率上部分天線(xiàn)的導(dǎo)頻相互正交，部分天線(xiàn)的導(dǎo)頻重疊，從而這些天線(xiàn)上發(fā)送的導(dǎo)頻在時(shí)間上重疊，一部分發(fā)送天線(xiàn)的導(dǎo)頻在頻域上占用相同的子載波，而與其他天線(xiàn)上的導(dǎo)頻在頻域上占用不同的子載波。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)的發(fā)送天線(xiàn)在一個(gè)時(shí)隙中發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)和一個(gè)導(dǎo)頻，信道測(cè)量基于所述導(dǎo)頻位置上的信道估計(jì)而選擇發(fā)送天線(xiàn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)的發(fā)送天線(xiàn)在一個(gè)時(shí)隙中發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)和二個(gè)導(dǎo)頻，信道測(cè)量基于任何一個(gè)導(dǎo)頻位置上的信道估計(jì)而選擇發(fā)送天線(xiàn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求4、6、8或10所述的方法，其中各個(gè)導(dǎo)頻之間的互相關(guān)系數(shù)為0或者很小。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(2)中選擇平均信號(hào)干擾噪聲比最大的發(fā)送天線(xiàn)包括通過(guò)信道估計(jì)算法估計(jì)第j個(gè)發(fā)送天線(xiàn)到第i個(gè)接收天線(xiàn)上的第l個(gè)子載波上信號(hào)噪聲干擾比為SINRi，i，l，再計(jì)算第j個(gè)發(fā)送天線(xiàn)到接收端所有接收天線(xiàn)的所有占用子載波上的平均信號(hào)干擾噪聲比SINRj，選擇第n個(gè)發(fā)送天線(xiàn)作為發(fā)送天線(xiàn)，其中n滿(mǎn)足n=argmaxj∈{1,2...N}(SINRj),]]>并將發(fā)送天線(xiàn)序號(hào)n通過(guò)反饋信道反饋給發(fā)送端用于進(jìn)行發(fā)送天線(xiàn)選擇。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(2)中選擇平均信道功率最大的發(fā)送天線(xiàn)包括通過(guò)信道估計(jì)算法估計(jì)第j個(gè)發(fā)送天線(xiàn)到第i個(gè)接收天線(xiàn)上的第l個(gè)子載波上信道衰落功率為|CHi，j，l|2，再計(jì)算第j個(gè)發(fā)送天線(xiàn)到接收端所有接收天線(xiàn)的所有占用子載波上的平均信道衰落功率Cj，選擇第n個(gè)發(fā)送天線(xiàn)作為發(fā)送天線(xiàn)，其中n滿(mǎn)足n=argmaxj∈{1,2...N}(Cj),]]>并將發(fā)送天線(xiàn)序號(hào)n通過(guò)反饋信道反饋給發(fā)送端用于進(jìn)行發(fā)送天線(xiàn)選擇。
16.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中步驟(4)中所述的時(shí)間要求是指到一定的時(shí)間就執(zhí)行發(fā)送天線(xiàn)的變更。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述時(shí)間是一個(gè)時(shí)隙或多個(gè)時(shí)隙，或者一幀或多個(gè)幀。
18.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中步驟(4)中所述的事件要求是指物理層以上的指令或者事件。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種在多天線(xiàn)系統(tǒng)中通過(guò)閉環(huán)控制選擇發(fā)送天線(xiàn)的方法，包括步驟(1)在通信初始階段，在所述多天線(xiàn)系統(tǒng)的發(fā)送端的所有發(fā)送天線(xiàn)上發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)，并且在所述多天線(xiàn)系統(tǒng)的發(fā)送端和接收端都已知的某個(gè)發(fā)送天線(xiàn)上發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)；(2)所述接收端通過(guò)信道估計(jì)對(duì)發(fā)送到所述接收端的所有天線(xiàn)上的導(dǎo)頻位置上的所有子載波的信道衰落進(jìn)行測(cè)量，并且分別計(jì)算所有子載波的平均信號(hào)干擾噪聲比或者平均信道功率，選擇出平均信號(hào)干擾噪聲比或者平均信道功率最大的發(fā)送天線(xiàn)，并且通過(guò)反饋信道將所述選擇出的發(fā)送天線(xiàn)的序號(hào)反饋給所述發(fā)送端；(3)所述發(fā)送端在所述選擇出的發(fā)送信道上發(fā)送導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)信號(hào)。
文檔編號(hào)H04B7/06GK1710826SQ200510087150
公開(kāi)日2005年12月21日 申請(qǐng)日期2005年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月27日
發(fā)明者張平, 郭志恒, 李立華, 劉寶玲, 陶小峰, 姬翔 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué), 北京三星通信技術(shù)研究有限公司