專利名稱：一種多天線系統(tǒng)中信號發(fā)送的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明實施例涉及通訊領(lǐng)域，尤其涉及一種多天線系統(tǒng)中信號發(fā)送的方法及裝置。
背景技術(shù)：
二十世紀(jì)九十年代以來，無線通信產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了爆炸式增長，隨著語音、數(shù)據(jù)、視頻 等業(yè)務(wù)開始逐步移動化，對無線通信系統(tǒng)帶寬的需求越來越高。但是，可用的頻帶資源日益 緊張，因此，如何提高頻譜利用率成為無線通信研究的一個關(guān)鍵問題。能有效提高頻譜利用率的技術(shù)包括多址接入、信號檢測、調(diào)制和信道編碼等等， 其中，潛力巨大的多天線系統(tǒng)(MAS，Multiple Antennas System)在無線通信中的地位日益 重要。智能天線(SA，Smart Antennas)，又稱為天線陣列系統(tǒng)(AAS，Antenna ArraySystem)，是多天線系統(tǒng)的一種，智能天線的陣元間距一般小于信道的相關(guān)距離。利用 天線陣元間的信號相關(guān)性，可以實現(xiàn)波束賦型，自適應(yīng)地把高增益的窄波束指向通信中的 移動終端，同時調(diào)整零陷對準(zhǔn)干擾方向。圖1是一個典型的智能天線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。窄帶信號的智能天線陣列包含M > 1個天 線陣元，m是M個天線陣元中的一個陣元，M個接收天線對應(yīng)M個接收通道，M個發(fā)射通道對 應(yīng)M個發(fā)射天線。對于一個特定的用戶，到達方向估計模塊(D0A估計)根據(jù)M個天線陣元上的接 收信號估計出該特定用戶的到達方向信息。自適應(yīng)波束賦形權(quán)系數(shù)發(fā)生器，根據(jù)該特定用 戶的到達方向信息調(diào)整權(quán)向量(自適應(yīng)波束賦形權(quán)系數(shù)發(fā)生器)，為每個發(fā)射通道產(chǎn)生一 個加權(quán)系數(shù)，各通道的權(quán)系數(shù)調(diào)節(jié)器用自身通道的加權(quán)系數(shù)調(diào)節(jié)(做乘法)專用信道信號 8(0^個天線陣元的加權(quán)系數(shù)《1，《2. . .wM構(gòu)成一個權(quán)向量w，從而對該特定用戶形成一個 指向波束，并且自適應(yīng)地跟蹤用戶的移動。圖中*為共軛符號。多輸入多輸出(MIM0，Multiple Input Multiple Output)是多天線系統(tǒng)的另一種 形式，F(xiàn)oschini從理論上證明了該技術(shù)提高頻譜利用率的巨大潛力，其信道容量隨著天線 的數(shù)量線性增長(正比于收發(fā)端最小天線數(shù))。MIMO技術(shù)也可以看成是一種智能天線，其 主要區(qū)別在于天線陣元間距不同，MIMO系統(tǒng)天線間一般應(yīng)保持不相關(guān)性。蜂窩移動通信系統(tǒng)中，基站為蜂窩小區(qū)/扇區(qū)中的每個活動用戶分配專用信道 (Dedicated Channel)來承載語音、數(shù)據(jù)或視頻業(yè)務(wù)?；诙嗵炀€的基站，可以在專用信道 上應(yīng)用波束賦型或預(yù)編碼等技術(shù)手段，為特定用戶發(fā)射信號，并且降低對其他用戶的干擾。在實際的移動通信系統(tǒng)中，蜂窩小區(qū)/扇區(qū)中除了專用信道外，還需要公共信 道(Public Channel)；公共信道承載小區(qū)/扇區(qū)中所有移動終端都需要的公共信息，如 廣播信道中的系統(tǒng)信息，同步信道中的參考信號，前向接入信道(FACH，F(xiàn)orward Access Channel)中的導(dǎo)頻、尋呼和公共控制消息等等。公共信道對基站系統(tǒng)覆蓋的要求與專用信 道有很大的差異，需要小區(qū)/扇區(qū)中所有的移動終端都能同時接收到信號，所以基站對整個小區(qū)/扇區(qū)需要有良好的全小區(qū)/扇區(qū)覆蓋?，F(xiàn)有技術(shù)中，有一種天線陣列全小區(qū)/扇區(qū)覆蓋的解決方案，該方案將公共信道 信號的發(fā)射時間劃分成時隙，選擇一組方向圖互補的權(quán)向量，在連續(xù)的時隙中交替使用互 補的權(quán)向量，從而實現(xiàn)了基于智能天線的全小區(qū)/扇區(qū)覆蓋。上述的技術(shù)中，雖然交替使用了多個互補的權(quán)向量，但是由于權(quán)向量的數(shù)量有限， 且每個權(quán)向量對應(yīng)的方向圖是固定的，因此多個方向圖的天線增益平均值在不同方向并不 是完全相等，而只具有近似的等向性，從而導(dǎo)致各方向誤比特率(BER，Bit Error Rate)性 能差異比較大，公共信道全面覆蓋的性能有待提升。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供一種在多天線系統(tǒng)中信號發(fā)送的方法及裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)多天線 系統(tǒng)中公共信道的全面覆蓋。本發(fā)明實施例提供一種在多天線系統(tǒng)中信號發(fā)送的方法，包括對每一組公共信道符號進行Alamouti編碼形成兩個分路；對不同的分路，選擇不 同的權(quán)向量進行波束賦型，得到每一分路在每個天線上的發(fā)射信號，不同的權(quán)向量對應(yīng)的 波束模式不相關(guān)，并且在角度維度上的峰值平均功率比低于預(yù)設(shè)閾值；將兩個分路在每個 天線上的發(fā)射信號疊加并發(fā)送。相應(yīng)地，本發(fā)明實施例還提供一種多天線系統(tǒng)中信號發(fā)送的裝置，包括編碼模塊，用于對每一組公共信道符號進行Alamouti編碼形成兩個分路；權(quán)向量獲取模塊，用于對不同的分路，選擇不同的權(quán)向量，其中，不同權(quán)向量對應(yīng) 的波束模式不相關(guān)，并且在角度維度上的峰值平均功率比低于預(yù)設(shè)閾值；波束賦型模塊，用于對不同的分路，根據(jù)選擇的權(quán)向量進行波束賦型，得到每一分 路在每個天線上的發(fā)射信號；發(fā)送模塊，用于將兩個分路在每個天線上的發(fā)射信號疊加并發(fā)送。從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例通過在發(fā)射端引入Alamouti編碼，利用 多天線系統(tǒng)產(chǎn)出兩個虛擬的獨立信道，利用兩路虛擬信道的獨立性，產(chǎn)生空間分集增益，進 行波束賦型，實現(xiàn)各方向接收到信號質(zhì)量一致，增強了多天線系統(tǒng)公共信道全面覆蓋的性 能。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)中智能天線波束成型示意圖；圖2為本發(fā)明實現(xiàn)公共信道覆蓋的方法實施例流程圖；圖3為本發(fā)明實現(xiàn)公共信道覆蓋的裝置實施例結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
本發(fā)明實施例提供了一種信號發(fā)送的方法及裝置，能夠增強全小區(qū)/扇區(qū)中公共 信道全面覆蓋的性能。本發(fā)明實施例中的信號發(fā)送方法包括1)對每一組公共信道符號進行Alamouti編碼形成兩個分路；本實施例中，多天線發(fā)送公共信道信號，首先將公共信道的符號每兩個分成一組， 對每個組進行Alamouti編碼形成兩個分路。2)對不同的分路，選擇不同的權(quán)向量；當(dāng)進行Alamouti編碼后，對兩個分路選擇不同的權(quán)向量進行波束賦形，得到每一 分路在每個天線上的發(fā)射信號。每個權(quán)向量的維數(shù)與發(fā)射天線數(shù)相等，且這兩個不同的權(quán) 向量對應(yīng)不相關(guān)的波束模式，兩個波束模式在角度維度上的峰值平均功率比低于預(yù)設(shè)閾值。3)將波束賦型后的兩個分路符號疊加并發(fā)送。將兩個分路在每個天線上的發(fā)射信號進行疊加，并發(fā)送出去。在本實施例當(dāng)中，兩個不同的權(quán)向量可以認為是兩個虛擬天線。由于這兩個虛擬 天線在同一方向上的增益一般不同，所以可以認為是不相關(guān)的。本實施例通過在發(fā)射端引 入Alamouti編碼，利用多天線系統(tǒng)產(chǎn)出兩個虛擬天線，利用兩路虛擬天線的不相關(guān)性，獲 得空間分集增益，在實現(xiàn)各接收方向信號質(zhì)量一致的基礎(chǔ)上，增強了多天線系統(tǒng)公共信道 全面覆蓋的性能。為便于理解，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例中的多天線實現(xiàn)公共信道覆蓋的方法 進行詳細描述，請參閱圖2，本發(fā)明實施例中多天線實現(xiàn)公共信道覆蓋的方法包括201、對公共信道符號進行劃分；本實施例中，當(dāng)公共信號中有信號需要傳輸時，可以將公共信道符號兩兩分組，一 組可以表示為S= [S1, S2]T0這里的公共信道符號可以為經(jīng)過信道編碼、交織和星座映射的 廣播/多播比特。202、進 亍 Alamouti 編碼；Alamouti編碼具體為對輸入的每組符號s = [S1, s2]T，進行如下變換 ^1S= 一)⑴(.廣表示取共軛。矩陣S的每一行對應(yīng)空間域中的一個天線陣元，每一列對應(yīng)于 時-頻域上的一個發(fā)射時間_頻率資源塊。本實施例中，第一行對應(yīng)第一空間分路， 空間分路也就是虛擬天線；同樣，第二行對應(yīng)第二空間分路。即對于發(fā)射符號s，在第 一時間-頻率資源塊上發(fā)射S1和S2，在第二時間-頻率資源塊上發(fā)射-<和<，每個天線的信 道響應(yīng)在這兩個時間-頻率資源塊的值是高度相關(guān)的，并假設(shè)為相同。由于一個Alamouti 編碼塊在每一個時間_頻率塊上只有兩個符號，所以每個時間_頻率資源塊上可以同時傳 輸多個Alamouti編碼塊，傳輸?shù)腁lamouti編碼塊的個數(shù)取決于時間-頻率資源塊的大小。203、獲取基權(quán)向量；本實施例中，首先設(shè)計一個基權(quán)向量w = [W1W2. . .wM]τ，該基權(quán)向量由M個加權(quán)系 數(shù)構(gòu)成，加權(quán)系數(shù)記為wm，m = 1，. . .，M，M個加權(quán)系數(shù)對應(yīng)M個發(fā)射通道，即對應(yīng)M個天線， M是大于1的正整數(shù)。
這里χτ表示χ的轉(zhuǎn)置，例如矩陣[W1W2. · · wM]T表示矩陣[W1W2. · · wM]的轉(zhuǎn)置。該基權(quán)向量波束賦型所產(chǎn)生波束的覆蓋角度應(yīng)當(dāng)達到預(yù)置門限，波束平坦度應(yīng)達 到預(yù)置門限，并且在角度維度上的峰值平均功率比低于預(yù)設(shè)閾值，也就是說該波束應(yīng)具有 覆蓋角度寬、波束平坦，峰均比低的特征。角度維度上的峰值平均功率比即角度維度上的功 率的最大值除以角度維度上的功率平均值。為降低成本，避免使用高功率放大器，使得每個功率放大器都被高效利用，可要求 每個天線的發(fā)射功率相等，即對應(yīng)基權(quán)向量中的每個權(quán)系數(shù)的模相等，Iw1 = Iw2 =...=
WmI。204、獲取權(quán)向量；對于空間分路一，選擇位于0到2 π之間的相位值Φ1;根據(jù)基權(quán)向量W，依照公式 (2)求出分路一上的權(quán)向量W1 = diag[\em、·. eJ(M~l)^]-w(2)對于空間分路二，選擇位于0到2 π之間的相位值Φ2，Φ2 Φ Φ1;根據(jù)基權(quán)向量 w，依照公式(3)求出分路二上的權(quán)向量
權(quán)利要求
1.一種多天線系統(tǒng)中信號發(fā)送方法，其特征在于，包括對每一組公共信道符號進行Alamouti編碼形成兩個分路；對不同的分路，選擇不同的權(quán)向量進行波束賦型，得到每一分路在每個天線上的發(fā)射 信號，不同權(quán)向量對應(yīng)的波束模式不相關(guān)，并且在角度維度上的峰值平均功率比低于預(yù)設(shè) 閾值；將兩個分路在每個天線上的發(fā)射信號疊加并發(fā)送。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對不同的分路，選擇不同的權(quán)向量， 包括對每一分路，選擇相位Φ (t)，由基權(quán)向量w，通過如下公式得到權(quán)向量w(t)w(t) =diag[l eJ4>⑴ eJ24>⑴...e^1)φ⑴]w其中，t為分路序號，M表示發(fā)射天線數(shù)目，diag[.]表示由括號中的元素構(gòu)成對角陣； 所述基權(quán)向量w對應(yīng)的波束模式在角度維度上的峰值平均功率比低于預(yù)設(shè)閾值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述基權(quán)向量的各個分量的模相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將兩個分路在每個天線上的發(fā)射信 號疊加后，進一步包括將連續(xù)的公共信道符號進行組幀，每一幀包含兩個時間_頻率塊，分別傳輸Alamouti 編碼在時間-頻率維度上的兩個編碼輸出符號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，對所述每一幀采用同一組權(quán)向量進行波 束賦型，所述同一組包含兩個不同的權(quán)向量。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，由當(dāng)前幀的相位及幀間遞增相位值得到 下一幀的相位，所述下一幀與當(dāng)前幀在時間_頻率上相鄰。
7.一種多天線系統(tǒng)中信號發(fā)送裝置，其特征在于，包括編碼模塊，用于對每一組公共信道符號進行Alamouti編碼形成兩個分路；權(quán)向量獲取模塊，用于對不同的分路，選擇不同的權(quán)向量，其中，不同權(quán)向量對應(yīng)的波 束模式不相關(guān)，并且在角度維度上的峰值平均功率比低于預(yù)設(shè)閾值；波束賦型模塊，用于對不同的分路，根據(jù)選擇的權(quán)向量進行波束賦型，得到每一分路在 每個天線上的發(fā)射信號；發(fā)送模塊，用于將兩個分路在每個天線上的發(fā)射信號疊加并發(fā)送。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述權(quán)向量獲取模塊，用于對每一分路， 選擇相位Φ (t)，由基權(quán)向量w，通過如下公式得到權(quán)向量w(t) = diag[l eJ4>⑴ eJ24>⑴...e^1)φ⑴]w其中，t為分路序號，M表示發(fā)射天線數(shù)目，diag [.]表示由括號中的元素構(gòu)成對角陣， 所述基權(quán)向量w對應(yīng)的波束模式在角度維度上的峰值平均功率比低于預(yù)設(shè)閾值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述基權(quán)向量的各個分量的模相等。
全文摘要
本發(fā)明實施例提供一種多天線系統(tǒng)中信號發(fā)送的方法及裝置，其中方法包括對每一組公共信道符號進行Alamouti編碼形成兩個分路；對不同的分路，選擇不同的權(quán)向量進行波束賦型，得到每一分路在每個天線上的發(fā)射信號，不同的權(quán)向量對應(yīng)的波束模式不相關(guān)，并且在角度維度上的峰值平均功率比低于預(yù)設(shè)閾值；將兩個分路在每個天線上的發(fā)射信號疊加并發(fā)送。本發(fā)明實施例提供Alamouti編碼的引入，利用兩路虛擬信道的獨立性，產(chǎn)生空間分集增益，增強了多天線系統(tǒng)公共信道全面覆蓋的性能。
文檔編號H04B7/06GK101997588SQ20091018960
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月21日
發(fā)明者楊學(xué)志, 蔣偉 申請人:華為技術(shù)有限公司