專利名稱：天線數據發送模式的選擇方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，具體而言，涉及一種天線數據發送模式的選擇方法及裝置。
背景技術：
波束賦形(Beamforming，簡稱為BF)是基于自適應天線原理，利用天線陣列通過先進的信號處理算法分別對各物理天線加權處理，使陣列實時對準有用信號方向，而在干擾方向形成零點以抑制干擾信號，從而提高信干噪比，提升系統性能，增加系統的覆蓋范圍。如圖1所示，信源經過信道編碼調制后，乘以對應物理天線上的權值后發送出去。經過波束賦形后，多根物理天線相當于一根虛擬的天線。空間復用(Spatial Multiplexing，簡稱為SM)是在發送端和接收端同時存在多個天線，發送端在不同的物理天線上發送不同的數據發送流，以提高數據的傳輸速率。如圖 2所示，M根發送天線和N根接收天線的系統中，發送端每根物理天線發送不同的調制符號。空間復用和波束賦形的結合，形成一種新的發送數據方法，稱為空間復用波束賦形(Spatial Multiplexing Beamforming，簡稱為SM+BF)。其發送端有兩種組合形式。一種如圖3所示，系統將天線分成M個子陣列，每個子陣列形成一個波束，即一根虛擬天線。多根虛擬天線間構成一個MIMO結構。另一種如圖4所示，整個天線陣列經波束賦形處理后形成M個波束，波束間構成MIMO結構。相關技術中，波束賦形在同一個時刻的一個子載波上只能發送一個調制符號，信噪比一般比較高，可用高階調制編碼方式來提高吞吐量；其覆蓋比較大，比較適合小區邊緣接收端。空間復用波束賦形在一個時刻的一個子載波上能發送多個不同的調制符號，吞吐量一般比較大，但覆蓋比較小。隨著接收端位置或者無線信道環境的變化，有時使用波束賦形更好，有時使用空間復用波束賦形更好。為了提高鏈路穩定性和系統的吞吐量，需要選擇不同的數據發送模式以適應不同的應用環境和變化的無線信道環境。
發明內容
針對相關技術中由于缺乏在波束賦形和空間復用波束賦形中選擇數據發送模式的方案，無法根據信道條件靈活選擇數據發送模式以增加鏈路穩定性和提升吞吐量的問題而提出本發明，為此，本發明的主要目的在于提供一種改進的天線數據發送模式的選擇方法及裝置，以解決上述問題至少之一。根據本發明的一個方面，提供了一種天線數據發送模式的選擇方法。根據本發明的天線數據發送模式的選擇方法包括發送端根據信道狀態信息從波束賦形BF模式和空間復用波束賦形SM+BF模式中確定適合于接收端的數據發送模式；以及發送端使用確定的數據發送模式發送數據。根據本發明的另一方面，提供了一種天線數據發送模式的選擇裝置。根據本發明的天線數據發送模式的選擇裝置包括確定模塊，用于根據信道狀態信息從波束賦形BF模式和空間復用波束賦形SM+BF模式中確定適合于接收端的數據發送模式；發送模塊，用于使用適合于接收端的數據發送模式發送數據。通過本發明，發送端根據信道狀態信息確定波束賦形BF模式或空間復用波束賦形SM+BF模式是適合于接收端的數據發送模式，使用適合于接收端的數據發送模式發送天線數據。解決了相關技術中由于缺乏在波束賦形和空間復用波束賦形中選擇數據發送模式的方案，無法根據系統信道條件，靈活地選擇數據發送模式為波束賦形和空間復用波束賦形來發送數據。利用上述技術方案，增加了鏈路的穩定性和提高了系統的吞吐量。本發明的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中圖1是相關技術中BF發送端的結構示意圖；圖2是相關技術中空間復用(SM)發送端的結構示意圖；圖3是相關技術中的一種SM與BF相結合的發送端系統的結構示意圖；圖4是相關技術中的另一種SM與BF相結合的發送端系統的結構示意圖；圖5是根據本發明實施例的天線數據發送模式的選擇方法的流程圖；圖6是根據本發明實施例一的天線數據發送模式的選擇方法的流程圖；圖7是根據本發明實施例二的天線數據發送模式的選擇方法的流程圖；圖8是根據本發明實施例三的天線數據發送模式的選擇方法的流程圖；圖9是根據本發明實施例四的天線數據發送模式的選擇方法的流程圖；圖10是根據本發明實施例五的天線數據發送模式的選擇方法的流程圖；圖11是根據本發明實施例六的天線數據發送模式的選擇方法的流程圖；圖12是根據本發明實施例七的天線數據發送模式的選擇方法的流程圖；圖13是根據本發明實施例八的天線數據發送模式的選擇方法的流程圖；圖14是根據本發明實施例九的天線數據發送模式的選擇方法的流程圖；圖15是根據本發明實施例十的天線數據發送模式的選擇方法的流程圖；圖16是根據本發明實施例十一的天線數據發送模式的選擇方法的流程圖；圖17是根據本發明實施例十二的天線數據發送模式的選擇方法的流程圖；圖18是根據本發明實施例十三的天線數據發送模式的選擇方法的流程圖；圖19是根據本發明實施例十四的天線數據發送模式的選擇方法的流程圖；圖20是根據本發明實施例十五的天線數據發送模式的選擇方法的流程圖；圖21是根據本發明實施例的天線數據發送模式的選擇裝置的結構框圖。
具體實施例方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。
無線通信系統包括發送端和接收端，本發明實施例中的發送端是用于發送數據或者信息的設備，比如宏基站，微基站等；接收端是用于接收數據或者信息的各類終端，如移動臺、手持設備或數據卡等。下面介紹本發明的各個實施例都以該無線通信系統為基礎予以實施。圖5是根據本發明實施例的天線數據發送模式的選擇方法的流程圖。如圖5所示， 該天線數據發送模式的選擇方法包括S502:發送端根據信道狀態信息從波束賦形BF模式和空間復用波束賦形SM+BF模式中確定適合于接收端的數據發送模式；以及S504 發送端使用確定的數據發送模式發送數據。相關技術中，由于缺乏在波束賦形和空間復用波束賦形中選擇數據發送模式的方案，無法根據信道條件靈活選擇數據發送模式以增加鏈路穩定性和提升吞吐量，采用上述實施例提供的技術方案，可以根據系統信道條件，靈活地選擇數據發送模式為波束賦形和空間復用波束賦形來發送數據，增加了鏈路的穩定性和提高了系統的吞吐量。在無線通信系統中，上述信道狀態信息可以包括但不限于以下至少之一 CINR、 BER、空間相關性的信息。其中，BER為誤突發率或者誤比特率，由接收端反饋給發送端；或者，發送端通過計算得到，具體計算方法如下在判決周期的一個指定小周期內，統計發送端總共發送的突發個數為Mttrtal個，對應比特數目為Bt。tal比特，HARQ或者AQR第一重傳的突發個數為Mrep個，對應比特數目Brep 比特，則對應的誤突發率為BER = Mrep/Mtotal,或者誤比特率BER = Brep/Bt。tal。其中，CINR包括波束賦形數據發送模式下的CINR或空間復用波束賦形數據發送模式下的CINR。它可以是接收端計算并反饋給發送端的，也可以是發送端自己計算得到的。其中，上述空間相關性由信道相關矩陣的條件數沢表示的，9 的優選計算方式(即在選定的周期內根據一幀或多幀中信道相關矩陣R來計算條件數識)如下(1)初始化先前信道相關性矩陣RPm，在選定的周期T內重復執行步驟( 直到周期T結束。(2)在周期T內，根據時間順序，計算當前用戶在幀結構中用來計算信道相關性矩
K
陣的載波集合上的信道相關性矩陣:R = ^akH'1 (k)* Il(k),這里，Nc表示用來計算信道相
,W K2(Ic) ··■ Iixm {k)
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關性矩陣的載波集合上包含載波的數目，丑(幻=丨丨丨丨
KAk) hNlik) ■■·
分別是用來計算信道相關性矩陣的載波集合中第k個子載波的信道系數矩陣和比例系數。 hij(k)為第j根發送天線到i根接收天線間的第k個載波上的信道系數，j = 1，…，Μ, i =1，…，N，M為實際物理發送天線數目或者虛擬天線數目，N為接收天線數目。先前信道相關性矩陣更新為Rfte = P Rpre+(1-P )R, P為常量且0彡P彡1。(3)計算先前信道相關矩陣的條件數W，其中，f是一個關于相關性矩陣Rpre的處理，優選地為
權利要求
1.一種天線數據發送模式的選擇方法，其特征在于，包括發送端根據信道狀態信息從波束賦形BF模式和空間復用波束賦形SM+BF模式中確定適合于接收端的數據發送模式；以及所述發送端使用所述確定的數據發送模式發送數據。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述信道狀態信息包括信噪比CINR，所述發送端確定適合于接收端的數據發送模式包括確定所述BF模式下的信噪比CINRbf對應的調制階數Mbf、編碼速率Pbf、編碼重復次數 Rbf，并計算所述BF模式下的發送速率Vbf = MbfXPbf/Rbf ；確定所述SM+BF模式下的信噪比CINRsmbf對應的調制階數Msmbf、編碼速率Psmbf、編碼重復次數Kmbf，并計算所述SM+BF模式下的發送速率Vsmbf = α XMsmbfXPsmbf/^■，其中，α為空間復用時的多輸入多輸出編碼速率；在所述Vbf與所述Vsmbf中確定較大者，并確定所述較大者對應的數據發送模式是適合于接收端的數據發送模式。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述信道狀態信息包括空間相關性的信息，所述空間相關性由信道相關矩陣的條件數沢表示，所述發送端確定適合于接收端的數據發送模式包括計算獲取所述沢；如果沢大于條件數門限值W。時，確定所述SM+BF模式是適合于接收端的數據發送模式， 否則，確定所述BF模式是適合于接收端的數據發送模式。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，通過以下方式計算獲取所述沢
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述信道狀態信息包括CINR，所述發送端確定適合于接收端的數據發送模式包括對使用所述BF模式的接收端，獲得所述BF模式下的CINR，如果CINR大于第一信噪比門限值BFjHtl,則確定所述SM+BF模式是適合于接收端的數據發送模式，否則，確定所述BF 模式是適合于接收端的數據發送模式；對使用所述SM+BF模式的接收端，獲得所述SM+BF模式下的CINR，如果CINR小于第二信噪比門限值SMBFjHtl，則確定所述BF模式是適合于接收端的數據發送模式，否則，確定所述SM+BF模式是適合于接收端的數據發送模式。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述信道狀態信息包括誤發率BER，所述發送端確定適合于接收端的數據發送模式包括設置第一判決周期Tl，Tl的單位是幀；在判決周期內獲取所述接收端反饋的BER，或者利用混合自動重傳或自動重傳計算當前數據發送模式下的BER ；如果所述BER小于誤發率門限值BER。，則確定所述SM+BF模式是適合于接收端的數據發送模式，否則確定所述BF模式是適合于接收端的數據發送模式。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述信道狀態信息包括BER和CINR，所述發送端確定適合于接收端的數據發送模式包括對當前使用所述BF模式的接收端，獲得所述BF模式下的CINR，如果CINR大于第三信噪比門限值BF_TH1;則確定所述SM+BF模式是適合于接收端的數據發送模式，否則，確定所述BF模式是適合于接收端的數據發送模式；對當前使用所述SM+BF模式的接收端，獲得該接收端反饋的BER，或者利用混合自動重傳或自動重傳計算當前數據發送模式下的BER，如果BER大于誤發率門限值BERtl,確定所述 BF模式是適合于接收端的數據發送模式，否則，確定所述SM+BF模式是適合于接收端的數據發送模式。
8.根據權利要求2至7中任一項所述的方法，其特征在于，所述信道狀態信息包括 CINR，所述發送端確定適合于接收端的數據發送模式包括設置第一門限區間[BF_TH1，BF_TH2]，對使用所述BF模式的接收端，計算所述BF模式下的CINR，如果CINR < BF_TH1，則確定所述BF模式是適合于接收端的數據發送模式；如果 CINR>BF_TH2，則確定所述SM+BF模式是適合于接收端的數據發送模式；如果所述CINR位于所述第一門限區間中，執行權利要求2-6任一項所述的發送端確定適合于接收端的數據發送模式，來確定所述BF模式或所述SM+BF模式是適合于接收端的數據發送模式；設置第二門限值區間[31^_^1，51^_^2]，對使用所述51^ 模式的接收端，計算空間復用波束賦形模式下的CINR ；如果CINR < SMBF_TH1，則確定所述BF模式是適合于接收端的數據發送模式；如果CINR > SMBF_TH2,則確定所述SM+BF模式是適合于接收端的數據發送模式；如果所述CINR位于所述第二門限值區間中，則執行權利要求2-7任一項所述的確定適合于接收端的數據發送模式的步驟，來確定所述BF模式或所述SM+BF模式是適合于接收端的數據發送模式。
9.根據權利要求2至7中任一項所述的方法，其特征在于，所述發送端確定適合于接收端的數據發送模式包括設置第二判決周期T2，T2的單位是幀；在所述第二判決周期中設置L個判決點，或者將總幀數為T2的整數倍的時刻設置為判決點，其中，L為大于等于1的整數；在每個所述判決點執行權利要求2-7任一項所述的確定適合于接收端的數據發送模式的步驟，來確定所述BF模式或所述SM+BF模式是適合于接收端的數據發送模式，并統計所述BF模式是適合于接收端的數據發送模式的次數m，或者統計所述SM+BF模式是適合于接收端的數據發送模式的次數N2 ；如果m/L大于或等于預定值Tr，確定所述BF模式是適合于接收端的數據發送模式，否則，確定所述SM+BF模式是適合于接收端的數據發送模式；如果N2/L大于或等于預定值Tr，確定所述SM+BF模式是適合于接收端的數據發送模式，否則，確定所述BF模式是適合于接收端的數據發送模式。
10.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述發送端確定適合于接收端的數據發送模式包括設置第二判決周期T2，T2的單位是幀；在所述第二判決周期中設置L個判決點，或者將總幀數為T2的整數倍的時刻設置為判決點，其中，L為大于等于1的整數；在每個所述判決點執行權利要求8所述的確定適合于接收端的數據發送模式的步驟， 來確定所述BF模式或所述SM+BF模式是適合于接收端的數據發送模式，并統計所述BF模式是適合于接收端的數據發送模式的次數Ni，或者統計所述SM+BF模式是適合于接收端的數據發送模式的次數N2;如果m/L大于或等于預定值Tr，確定所述BF模式是適合于接收端的數據發送模式，否則，確定所述SM+BF模式是適合于接收端的數據發送模式；如果N2/L大于或等于預定值Tr，確定所述SM+BF模式是適合于接收端的數據發送模式，否則，確定所述BF模式是適合于接收端的數據發送模式。
11.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述發送端確定適合于接收端的數據發送模式包括設置第三判決周期T3，T3的單位是幀；在所述第三判決周期內，發送端根據信道狀態信息判斷數據發送速率趨勢； 根據所述數據發送速率趨勢確定所述BF模式或所述SM+BF模式是適合于接收端的數據發送模式。
12.根據權利要求11所述的方法，其特征在于，所述信道狀態信息包括CINR，發送端根據信道狀態信息判斷數據發送速率趨勢包括在所述第三判決周期內設置多個判決點，依次在每個所述判決點獲得當前數據發送模式下的CINR，并統計所述第三判決周期內CINR彡CINR0的次數Ns，所述CINRtl為第四信噪比門限值；如果Ns ( N1，則確定所述數據發送速率趨勢為下降，所述N1為第一次數門限值；如果 Ns ^ N2，則確定所述數據發送速率趨勢為上升，所述N2為第二次數門限值；如果N1 < Ns<N2，則確定所述數據發送速率趨勢為不變。
13.根據權利要求11所述的方法，其特征在于，所述信道狀態信息包括BER，發送端根據信道狀態信息判斷數據發送速率趨勢包括將第三判決周期劃分為多個小周期；依次在每個所述小周期內獲取所述接收端反饋的BER，或者利用混合自動重傳或自動重傳計算當前數據發送模式下的BER ；統計所述第三判決周期內BER彡BER0的次數Ns，所述BERtl為誤發率門限值； 如果Ns彡N1，則確定所述數據發送速率趨勢為下降，所述N1為第一次數門限值；如果 Ns ^ N2，則確定所述數據發送速率趨勢為上升，所述N2為第二次數門限值；如果N1 < Ns<N2，則確定所述數據發送速率趨勢為不變。
14.根據權利要求11至13中任一項所述的方法，其特征在于，根據所述數據發送速率趨勢確定所述BF模式或所述SM+BF模式是適合于接收端的數據發送模式包括如果所述發送速率趨勢是上升的，在當前數據發送速率和最大發送速率之間確定一個數據發送速率對應的模式是適合于接收端的數據發送模式；如果所述發送速率趨勢是下降的，在當前數據發送速率和最小發送速率之間確定一個數據發送速率對應的模式是適合于接收端的數據發送模式；如果所述發送速率趨勢是不變的，保持當前的數據發送模式不變。
15.一種天線數據發送模式的選擇裝置，其特征在于，包括確定模塊，用于根據信道狀態信息從波束賦形BF模式和空間復用波束賦形SM+BF模式中確定適合于接收端的數據發送模式；發送模塊，用于使用適合于接收端的數據發送模式發送數據。
16.根據權利要求15所述的裝置，其特征在于，所述確定模塊包括第一確定單元，用于確定所述BF模式下的信噪比CINRbf對應的調制階數Mbf、編碼速率 Pbf、編碼重復次數IV;第一計算單元，用于計算所述BF模式下的發送速率
17.根據權利要求15所述的裝置，其特征在于，所述確定模塊包括 第三計算單元，用于計算獲取所述沢；第四確定單元，用于沢大于條件數門限值W。時，確定所述SM+BF模式是適合于接收端的數據發送模式，否則，確定所述BF模式是適合于接收端的數據發送模式。
18.根據權利要求15所述的裝置，其特征在于，所述確定模塊包括第一獲取單元，用于對當前使用所述BF模式的接收端，獲得所述BF模式下的CINR ； 第五確定單元，用于在所述第一獲取單元獲取的CINR大于第一信噪比門限值BFjHtl 時，確定所述SM+BF模式是適合于接收端的數據發送模式，否則，確定所述BF模式是適合于接收端的數據發送模式；第二獲取單元，用于對當前使用所述SM+BF模式的接收端，獲得所述SM+BF模式下的 CINR ；第六確定單元，用于在所述第二獲取單元獲取的CINR小于第二信噪比門限值SMBF_ TH0,則確定所述BF模式是適合于接收端的數據發送模式，否則，確定所述SM+BF模式是適合于接收端的數據發送模式。
19.根據權利要求15所述的裝置，其特征在于，所述確定模塊包括第一設置單元，用于設置第一判決周期Tl，并將所述第一判決周期劃分為多個小周期， 其中，Tl的單位是幀；第三獲取單元，用于獲取所述接收端反饋的BER，或者利用混合自動重傳或自動重傳計算當前數據發送模式下的BER;第七確定單元，用于在所述BER小于誤發率門限值BERtl時，確定所述SM+BF模式是適合于接收端的數據發送模式，否則確定所述BF模式是適合于接收端的數據發送模式。
20.根據權利要求15所述的裝置，其特征在于，所述確定模塊包括第四獲取單元，用于對使用所述BF模式的接收端，獲得所述BF模式下的CINR ； 第八確定單元，用于在CINR大于第三信噪比門限值BFJH1時，確定所述SM+BF模式是適合于接收端的數據發送模式，否則，確定所述BF模式是適合于接收端的數據發送模式；第五獲取單元，用于對使用所述SM+BF模式的接收端，獲得該接收端反饋的BER，或者利用混合自動重傳或自動重傳計算當前數據發送模式下的BER ；第九確定單元，用于在BER大于誤發率門限值BER0時，確定所述BF模式是適合于接收端的數據發送模式，否則，確定所述SM+BF模式是適合于接收端的數據發送模式。
21.根據權利要求15所述的裝置，其特征在于，所述確定模塊包括 第二設置單元，用于設置第三判決周期T3，T3的單位是幀；判斷單元，用于在所述第三判決周期內，根據信道狀態信息判斷數據發送速率趨勢； 第十確定單元，用于根據所述數據發送速率趨勢確定所述BF模式或所述SM+BF模式是適合于接收端的數據發送模式。
全文摘要
本發明公開了天線數據發送模式的選擇方法及裝置。在上述方法中，發送端根據信道狀態信息從波束賦形BF模式和空間復用波束賦形SM+BF模式中確定適合于接收端的數據發送模式；以及發送端使用確定的數據發送模式發送數據。根據本發明提供的技術方案，解決了相關技術中由于缺乏在波束賦形和空間復用波束賦形中選擇數據發送模式的方案，無法根據系統信道條件，靈活地選擇數據發送模式為波束賦形和空間復用波束賦形來發送數據。增加了鏈路的穩定性和提高了系統的吞吐量。
文檔編號H04B7/06GK102237912SQ20101015799
公開日2011年11月9日 申請日期2010年4月28日 優先權日2010年4月28日
發明者劉錕, 張萬帥, 朱登魁, 肖華華, 賈曉山, 魯照華 申請人:中興通訊股份有限公司