專利名稱：一種多天線傳輸系統及方法
技術領域：
本發明屬于移動通信技術領域，具體涉及一種多天線傳輸系統及方法。
背景技術：
多輸入多輸出(MIMO,Multiple-Input Multiple-Out-put))技術通過多根天線發送多個數據流可以利用有限的通信資源來實現更高的數據傳輸速率和頻譜利用率。空間調制技術(SM，Spatial Modulation)將固定數量的信息比特映射成一個符號，并通過一根發射天線進行發送，與此同時，其它的天線都靜默，這樣避免了 MIMO系統中存在的信道間干擾及發射天線同步的問題，并且由于一部分輸入數據由發射天線序號表示而不需要再發生，從而增加了系統的頻譜利用率。以上系統結合天線選擇技術從多個收發天線中選擇與收發射頻鏈路相匹配的最佳天線進行接收或發射，使得多天線系統中的每一個射頻鏈路都能工作在最佳狀態，從而能使MIMO系統獲得最大的系統容量。現有的天線選擇系統的結構示意圖如圖I所示，可以看出在發送端和接收端中，每根天線上都有做相同處理的射頻鏈路，造成了射頻鏈路的冗余，在一定程度上提高了系統成本和復雜度。
發明內容
本發明的目的是解決現有的多天線傳輸系統中發送端射頻鏈路冗余的問題，針對該問題提出了一種多天線傳輸系統。本發明的技術方案是一種多天線傳輸系統，所述系統的發送端包括數據分流模塊、空間調制模塊、單載波調制模塊、插入循環前綴模塊、D/A轉換模塊、第一射頻鏈路模塊和第一天線選擇模塊，其中，數據分流模塊用于將待發送的信息比特流分成兩路，一路為控制天線序號的信息，另一路為數據信息比特；空間調制模塊用于解析控制天線序號的信息得到天線序號并將天線序號發送到第一天線選擇模塊；單載波調制模塊用于依次對數據信息比特進行單載波調制；插入循環前綴模塊用于對調制后的信號插入循環前綴；D/A轉換模塊用于將插入循環前綴后的數字信號轉化為模擬信號；第一射頻鏈路模塊用于將接收到的模擬信號調制上射頻，并發送到第一天線選擇模塊；第一天線選擇模塊根據得到的天線序號選擇發送天線，將第一射頻鏈路模塊上傳來的數據經選擇的發送天線發送。作為一種優選方案，所述系統的接收端包括第二天線選擇模塊、第二射頻鏈路模塊、A/D轉換模塊、去除循環前綴模塊、單載波解調模塊和最大似然檢測模塊，其中，第二天線選擇模塊用于隨機選擇一根接收天線上接收的數據傳輸到第二射頻鏈路模塊；第二射頻鏈路模塊用于將接收到的數據從射頻轉換為基帶信號；A/D轉換模塊用于將基帶信號轉換為數字信號；去除循環前綴模塊用于將數字信號的循環前綴去除；單載波解調模塊用于解調去除循環前綴后的信號得到數據比特信息；最大似然檢測模塊用于對解調出數據比特信息進行估計得到最終的輸出數據。為了解決上述問題，本發明還提出了一種多天線傳輸方法，發送端的發送過程包括如下步驟(2)將待發送的信息比特流分成兩路，一路為控制天線序號的信息，另一路為數據信息比特；(3)解析控制天線序號的信息得到天線序號并將天線序號發送到第一天線選擇模塊；(4)對數據信息比特依次進行單載波調制、插入循環前綴、D/A轉換，然后將處理后的信號經第一射頻鏈路調制上射頻，并發送到第一天線選擇模塊；(5)第一天線選擇模塊根據得到的天線序號選擇發送天線，將第一射頻鏈路上傳來的數據經選擇的指定發送天線發送。作為一種優選方案，接收端的接收過程包括如下步驟(6)第二天線選擇模塊隨機選擇一根接收天線上接收的數據傳輸到第二射頻鏈路；(7)第二射頻鏈路將接收到的數據從射頻轉換為基帶信號，并依次進行A/D轉換、 去除循環前綴、單載波解調得到數據比特信息；(8)對解調得到數據比特信息并進行最大似然檢測，得到最終的輸出數據。本發明的有益效果本發明通過將原始空間的數據分流，提出了一種多天線傳輸系統和方法。本發明的方法和系統通過數據分流將待發送的信息比特流分成兩路，一路控制天線序號的信息直接發送到天線選擇模塊，另一路數據信息比特經調制及射頻處理后同樣發送到天線選擇模塊，然后選擇發送天線發送信息。因此，與現有方法相比減少了射頻鏈的數目，降低了系統成本。
圖I是現有的MIMO天線選擇系統結構示意圖。圖2是本發明的多天線傳輸系統發送端的結構示意圖。圖3是本發明的多天線傳輸系統接收端的結構示意圖。圖4是本發明的多天線傳方法的發送端的發送過程示意圖。圖5是本發明的多天線傳方法的接收端的接收過程示意圖。
具體實施例方式下面將結合附圖，給出本發明的具體實施例。在闡述具體實施方式
之前，首先介紹其中所用的術語MMO系統可以通過空間復用和空間分集兩種方式獲得性能增益，但是這兩種方式都會使得系統的硬件成本和復雜度得到提高。當系統使用多根發射接收天線，采用天線選擇技術從多個收發天線中選擇與收發射頻鏈路相匹配的最佳天線進行接收或發射，使得多天線系統的每一個射頻鏈路都能工作在最佳狀態，因而能夠使MMO系統獲得最大的信道容量，同時降低了系統成本和復雜性，同時保留了 MIMO系統的優越性能。但是MIMO系統要求為每個收發天線配備相應的射頻鏈路(包括低噪聲放大器、 A/D轉換器、D/A轉換器等)。當基站用戶很多時，系統硬件成本大幅度的增加，且給系統配置和維護帶來困難。而天線選擇的基本出發點是在所有的天線中選擇一部分優良天線來使用，因此，本發明采用了一種將數據分流來控制天線選擇開關的單射頻鏈系統結構，能夠在不影響性能的前提下，有效降低系統硬件成本。本發明的多天線傳輸系統發送端的結構示意圖如圖2所示，包括數據分流模塊、 空間調制模塊、單載波調制模塊、第一射頻鏈路模塊和第一天線選擇模塊，其中，所述系統的發送端包括數據分流模塊、空間調制模塊、單載波調制模塊、插入循環前綴模塊、D/A轉換模塊、第一射頻鏈路模塊和第一天線選擇模塊，其中，數據分流模塊用于將待發送的信息比特流分成兩路，一路為控制天線序號的信息，另一路為數據信息比特；空間調制模塊用于解析控制天線序號的信息得到天線序號并將天線序號發送到第一天線選擇模塊；單載波調制模塊用于依次對數據信息比特進行單載波調制；插入循環前綴模塊用于對調制后的信號插入循環前綴；D/A轉換模塊用于將插入循環前綴后的數字信號轉化為模擬信號；第一射頻鏈路模塊用于將接收到的模擬信號調制上射頻，并發送到第一天線選擇模塊；第一天線選擇模塊根據得到的天線序號選擇發送天線，將第一射頻鏈路模塊上傳來的數據經選擇的發送天線發送。為了進一步降低系統的復雜度，系統的接收端結構示意圖如圖3所示，包括第二天線選擇模塊、第二射頻鏈路模塊、A/D轉換模塊、去除循環前綴模塊、單載波解調模塊和最大似然檢測模塊，其中，第二天線選擇模塊用于隨機選擇一根接收天線上接收的數據傳輸到第二射頻鏈路模塊；第二射頻鏈路模塊用于將接收到的數據從射頻轉換為基帶信號；A/D轉換模塊用于將基帶信號轉換為數字信號；去除循環前綴模塊用于將數字信號的循環前綴去除；單載波解調模塊用于解調去除循環前綴后的信號得到數據比特信息；最大似然檢測模塊用于對解調出數據比特信息進行檢測得到最終的輸出數據。下面對發射機的發射過程和接收機的接收過程進行說明，具體工作原理如圖4和圖5所示。本發明的多天線傳輸方法，發送端的發送過程包括如下步驟(1)PSK&QAM調制；⑵數據分流；(3)控制天線序號選擇的數據發送到天線選擇控制開關；(4)帶信息的數據經單載波調制并送到射頻鏈路上；(5)選擇好天線將數據發送。發射過程具體展開如下(1)PSK&QAM調制。用戶的發送信息比特首先經過PSK或QAM調制形成調制符號。 圖I中給出來的是BPSK的例子。假設發送端有T根發射天線，輸入比特先轉換成LXN的矩陣，L = Iog2⑴+Iog2 (Mary)，N是傳輸符號數，Mary是調制階數。(2)將待發送的信息比特流分成兩路，一路為控制天線序號的信息，Iog2⑴XN ； 另一路為數據信息比特，Iog2 (Mary) XN ；(3)解析控制天線序號的信息得到天線序號并將天線序號發送到第一天線選擇模塊；例如該例中，天線控制信息比特01發送到第一天線選擇模塊，此時開關將對準第二根天線。(4)對數據信息比特依次進行單載波調制、插入循環前綴、D/A轉換，并將處理后的信號經第一射頻鏈路調制上射頻，并發送到第一天線選擇模塊；(5)第一天線選擇模塊根據得到的天線序號選擇發送天線，將第一射頻鏈路上傳來的數據經選擇的發送天線發送。假設接收機同步完美且信道信息已知，接收端的接收過程包括如下步驟(6)接收端選擇天線進行數據接收；(7)經過單射頻鏈恢復出基帶數據；(8)通過最大似然檢測出數據信息。接收過程具體展開如下(6)第二天線選擇模塊隨機選擇一根接收天線上接收的數據傳輸到第二射頻鏈
路；假設選擇的是第j根接收天線，第j根接收天線接收到的信息為y; = Zhaox;+ z;, Xi
為第i根天線發送的信息，
權利要求
1.一種多天線傳輸系統，所述系統的發送端包括空間調制模塊、單載波調制模塊、插入循環前綴模塊、D/A轉換模塊和第一射頻鏈路模塊，其特征在于，還包括數據分流模塊和第一天線選擇模塊，其中，數據分流模塊用于將待發送的信息比特流分成兩路，一路為控制天線序號的信息，另一路為數據信息比特；空間調制模塊用于解析控制天線序號的信息得到天線序號并將天線序號發送到第一天線選擇模塊；單載波調制模塊用于依次對數據信息比特進行單載波調制；插入循環前綴模塊用于對調制后的信號插入循環前綴；D/A轉換模塊用于將插入循環前綴后的數字信號轉化為模擬信號；第一射頻鏈路模塊用于將接收到的模擬信號調制上射頻，并發送到第一天線選擇模塊；第一天線選擇模塊根據得到的天線序號選擇發送天線，將第一射頻鏈路模塊上傳來的數據經選擇的發送天線發送。
2.根據權利要求I所述的多天線傳輸系統，其特征在于，所述系統的接收端包括第二天線選擇模塊、第二射頻鏈路模塊、A/D轉換模塊、去除循環前綴模塊、單載波解調模塊和最大似然檢測模塊，其中，第二天線選擇模塊用于隨機選擇一根接收天線上接收的數據傳輸到第二射頻鏈路模塊；第二射頻鏈路模塊用于將接收到的數據從射頻轉換為基帶信號；A/D轉換模塊用于將基帶信號轉換為數字信號；去除循環前綴模塊用于將數字信號的循環前綴去除；單載波解調模塊用于解調去除循環前綴后的信號得到數據比特信息；最大似然檢測模塊用于對解調出數據比特信息進行估計得到最終的輸出數據。
3.一種多天線傳輸方法，其特征在于，發送端的發送過程包括如下步驟(2)將待發送的信息比特流分成兩路，一路為控制天線序號的信息，另一路為數據信息比特；(3)解析控制天線序號的信息得到天線序號并將天線序號發送到第一天線選擇模塊；(4)對數據信息比特依次進行單載波調制、插入循環前綴、D/A轉換，然后將處理后的信號經第一射頻鏈路調制上射頻，并發送到第一天線選擇模塊；(5)第一天線選擇模塊根據得到的天線序號選擇發送天線，將第一射頻鏈路上傳來的數據經選擇的指定發送天線發送。
4.根據權利要求3所述的多天線傳輸方法，其特征在于，接收端的接收過程包括如下步驟(6)第二天線選擇模塊隨機選擇一根接收天線上接收的數據傳輸到第二射頻鏈路；(7)第二射頻鏈路將接收到的數據從射頻轉換為基帶信號，并依次進行A/D轉換、去除循環前綴、單載波解調得到數據比特信息；(8)對解調得到數據比特信息并進行最大似然檢測，得到最終的輸出數據。
全文摘要
本發明公開了一種多天線傳輸系統及方法。所述系統的發送端包括空間調制模塊、單載波調制模塊、插入循環前綴模塊、D/A轉換模塊和第一射頻鏈路模塊，其特征在于，還包括數據分流模塊和第一天線選擇模塊；本發明的方法通過數據分流將待發送的信息比特流分成兩路，一路控制天線序號的信息直接發送到天線選擇模塊，另一路數據信息比特經調制及射頻處理后同樣發送到天線選擇模塊，然后選擇發送天線發送信息。因此，與現有方法相比減少了射頻鏈的數目，降低了系統成本。
文檔編號H04L1/00GK102594522SQ20121007624
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月21日 優先權日2012年3月21日
發明者劉皓, 周彬, 李少謙, 王瑾, 肖悅 申請人:電子科技大學