專利名稱：多天線通信環(huán)境中發(fā)射天線的選擇方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線多天線通信系統(tǒng)中發(fā)射天線的選擇方法。
在無線通信中，衰落的無線信道是阻礙有效通信實(shí)現(xiàn)的主要因素之一。為此，研究者提出了多天線發(fā)射/接收的技術(shù)，“在衰落環(huán)境下，使用多元天線的無線通信多層空時(shí)結(jié)構(gòu)(G J Foschini，＂Layered space-timearchitecture for wireless communication in fading environment when usingmulti-element antennas＂，Bell Labs Technical Journal，pp.41-59，Autumn1996.)一文中就公開了上述技術(shù)，該技術(shù)可以在獨(dú)立的平坦衰落信道假設(shè)下，保證高效率的高速數(shù)據(jù)傳輸通信。然而，由于無線通信相互之間干擾的影響，多天線接收的信干(噪)比并不很高；此外，由于無線接收的多個(gè)信道也不能隨時(shí)保持相互獨(dú)立，在每一個(gè)接收的單位時(shí)間內(nèi)，互相之間仍然有較大的干擾，加上天線互相耦合等因素，多天線同時(shí)發(fā)射/接收的方法在實(shí)現(xiàn)上仍然存在效率被嚴(yán)重降低的問題。因此，在多天線的通信環(huán)境下，恰當(dāng)?shù)剡x擇發(fā)射天線可以使發(fā)射信號(hào)的相互干擾降低、提高信號(hào)能量傳輸效率，同時(shí)能使接收處理簡單。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的多天線通信環(huán)境中發(fā)射天線的選擇方法，包括下述步驟步驟1在信號(hào)發(fā)射端和信號(hào)接收端分別設(shè)置多個(gè)天線，信號(hào)發(fā)射端首先在所有天線上發(fā)射導(dǎo)頻，信號(hào)接收端測量不同接收天線上得到的信號(hào)發(fā)射端各個(gè)發(fā)射天線的信道估計(jì)；步驟2信號(hào)接收端根據(jù)接收信道測量的信噪比的大小，從信號(hào)發(fā)射螨的多天線中選擇一根或多根作為發(fā)射天線，如果選擇一根，轉(zhuǎn)步驟4，否則轉(zhuǎn)步驟3；步驟3信號(hào)接收端根據(jù)在所有接收天線上得到的信道空間向量，計(jì)算空間向量相互之間的相關(guān)性，依據(jù)相關(guān)性從信號(hào)發(fā)射端的多天線中，選擇一根或多根作為發(fā)射天線；步驟4信號(hào)接收端將選擇結(jié)果通知信號(hào)發(fā)射端；步驟5信號(hào)發(fā)射端根據(jù)信號(hào)接收端的選擇結(jié)果，選取發(fā)射天線。
步驟3所述計(jì)算空間向量相互之間的相關(guān)性按照下述公式完成 其中，cij為第i根發(fā)射天線的信道空間列向量 與第j根發(fā)射天線的信道空間列向量 的相關(guān)系數(shù)。a*代表對復(fù)數(shù)列向量a取共軛轉(zhuǎn)置。|b|則代表取復(fù)數(shù)b的模。
在步驟3，根據(jù)信道空間向量相關(guān)性最小和信道空間向量各元素的模的平方和最大的原則選取發(fā)射天線。
所述方法還包括當(dāng)該方法基于時(shí)分雙工系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)，信號(hào)發(fā)射端為基站，信號(hào)接收端為移動(dòng)臺(tái)，移動(dòng)臺(tái)根據(jù)基站的導(dǎo)頻同時(shí)確定上下行多天線的信道狀況從而直接選擇上行發(fā)射天線。
本發(fā)明所述的方法通過信號(hào)接收端選擇信號(hào)發(fā)射端的發(fā)射天線，使信號(hào)發(fā)射端通過選擇的天線發(fā)射信號(hào)，可以更有效地實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)的傳輸，減少并發(fā)的數(shù)據(jù)流相互之間的干擾；由于現(xiàn)有的多天線發(fā)射/接收方法實(shí)現(xiàn)的前提是每個(gè)發(fā)射信號(hào)在多接收天線上形成的空間向量相互之間的相關(guān)性較小，由于無線傳播信道的隨機(jī)性，這一條件并不是總能得到滿足。然而，當(dāng)所有發(fā)射信號(hào)的信道存在較大的相關(guān)性時(shí)，其中的部分信號(hào)所經(jīng)歷的信道仍然有可能相互正交，或者相關(guān)性較小。因此，本發(fā)明的信號(hào)接收端根據(jù)接收信道測量的信噪比的大小，以及信號(hào)的信道空間向量相互之間相關(guān)性的情況，通過選取部分發(fā)射天線，能夠獲得效率更高的信號(hào)傳輸，同時(shí)也能使信號(hào)的接收處理更簡單。
在無線蜂窩通信環(huán)境中，由于存在較大的干擾，可實(shí)現(xiàn)的信噪比一般比較低。本發(fā)明方法可以通過選取少量的發(fā)射天線進(jìn)行高速傳輸，避免其他發(fā)射天線帶來的干擾。不同發(fā)射天線上的信號(hào)，其信道相互之間存在較小的相關(guān)性的概率相同，因此，本發(fā)明通過基于信道空間向量相關(guān)性的選擇，能夠獲得多天線發(fā)射的有效合理的應(yīng)用，更有利于無線蜂窩通信系統(tǒng)效率的提高。
依據(jù)上述分析，根據(jù)不同信道向量 1≤j≤4的線性相關(guān)程度大小，選擇一根或多根天線進(jìn)行發(fā)射，然后在接收方采用多天線接收，從而獲得在空間上盡可能相互正交的多個(gè)發(fā)射信號(hào)，可以簡化接收的處理，并能有效提高信號(hào)傳輸?shù)男阅堋?br> 下面結(jié)合圖2對本發(fā)明的實(shí)施作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
圖2是本發(fā)明所述方法的實(shí)施例流程圖。按照圖2，首先需要在信號(hào)發(fā)射端和信號(hào)接收端分別設(shè)置多個(gè)天線，信號(hào)發(fā)射端首先經(jīng)步驟l在所有天線上發(fā)射導(dǎo)頻，信號(hào)接收端測量不同接收天線上得到的信號(hào)發(fā)射端各個(gè)發(fā)射天線的信道估計(jì)，然后信號(hào)接收端在步驟2根據(jù)估計(jì)出的接收信道測量的信噪比的大小，從信號(hào)發(fā)射端的多天線中為其選擇一根或多根作為發(fā)射天線，例如選擇發(fā)射信號(hào)在所有移動(dòng)臺(tái)天線上的信噪比之和最大的天線，通常，信噪比較好時(shí)選擇的天線根數(shù)較多。接著在步驟3判斷步驟2中選擇了幾根天線，如果選擇一根，則信號(hào)接收端在步驟5將選擇結(jié)果通知信號(hào)發(fā)射端，信號(hào)發(fā)射端根據(jù)信號(hào)接收端的選擇結(jié)果，選取發(fā)射天線。如果經(jīng)步驟3的判斷得知選擇了兩根以上的天線，則信號(hào)接收端在步驟4根據(jù)在所有接收天線上得到的信道空間向量，計(jì)算空間向量相互之間的相關(guān)性，依據(jù)相關(guān)性從信號(hào)發(fā)射端的多天線中，選擇一根或多根作為發(fā)射天線，然后信號(hào)接收端在步驟5將選擇結(jié)果通知信號(hào)發(fā)射端，由信號(hào)發(fā)射端根據(jù)信號(hào)接收端的選擇結(jié)果，選取發(fā)射天線。
步驟4所述計(jì)算空間向量相互之間的相關(guān)性按照下述公式完成 其中，cij為第i根發(fā)射天線的信道空間列向量 與第j根發(fā)射天線的信道空間列向量 的相關(guān)系數(shù)， 代表對復(fù)數(shù)列向量 取共軛轉(zhuǎn)置， 代表對復(fù)數(shù)列向量 取共軛轉(zhuǎn)置， 則代表取復(fù)數(shù) 的模。
在步驟4，根據(jù)信道空間向量相關(guān)性最小和信道空間向量各元素的模的平方和最大的原則選取發(fā)射天線。
例如，當(dāng)接收端估計(jì)出信道如下時(shí)H=1.401101.4011.401101.4011.401101.401]]>則通過計(jì)算可以知道，c12＝c23＝0，C13＝1，c14＝C24＝C34＝0.707。發(fā)射天線1的信號(hào)的信道空間向量與發(fā)射天線3的信號(hào)的信道空間向量完全相關(guān)，發(fā)射天線l的信號(hào)強(qiáng)度高于天線3的信號(hào)強(qiáng)度，發(fā)射天線4的信號(hào)的信道空間向量則與其他任何一個(gè)信號(hào)的信道空間向量都有較強(qiáng)的相關(guān)性。因此，這里選擇發(fā)射天線1和2分別發(fā)射信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)最有效的信號(hào)傳輸。
圖2所述方法可以應(yīng)用于頻分雙工(FDD)模式和時(shí)分雙工(TDD)模式，當(dāng)圖2所述方法基于時(shí)分雙工系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)，信號(hào)發(fā)射端為基站，信號(hào)接收端為移動(dòng)臺(tái)，移動(dòng)臺(tái)可以根據(jù)基站的導(dǎo)頻同時(shí)確定上下行多天線的信道狀況從而直接選擇上行發(fā)射天線。這里所述的選擇上行發(fā)射天線為選擇所接收的所有發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度或者信噪比之和最大的一根或多根天線。
權(quán)利要求
1.一種多天線通信環(huán)境中發(fā)射天線的選擇方法，包括下述步驟步驟1在信號(hào)發(fā)射端和信號(hào)接收端分別設(shè)置多個(gè)天線，信號(hào)發(fā)射端首先在所有天線上發(fā)射導(dǎo)頻，信號(hào)接收端測量不同接收天線上得到的信號(hào)發(fā)射端各個(gè)發(fā)射天線的信道估計(jì)；步驟2信號(hào)接收端根據(jù)接收信道測量的信噪比的大小，從信號(hào)發(fā)射端的多天線中選擇一根或多根作為發(fā)射天線，如果選擇一根，轉(zhuǎn)步驟4，否則轉(zhuǎn)步驟3；步驟3信號(hào)接收端根據(jù)在所有接收天線上得到的信道空間向量，計(jì)算空間向量相互之間的相關(guān)性，依據(jù)相關(guān)性從信號(hào)發(fā)射端的多天線中，選擇一根或多根作為發(fā)射天線；步驟4信號(hào)接收端將選擇結(jié)果通知信號(hào)發(fā)射端；步驟5信號(hào)發(fā)射端根據(jù)信號(hào)接收端的選擇結(jié)果，選取發(fā)射天線。
2.根據(jù)權(quán)利要求l中所述的多天線通信環(huán)境中發(fā)射天線的選擇方法，其特征在于，步驟3所述計(jì)算空間向量相互之間的相關(guān)性按照下述公式完成 其中，cij為第i根發(fā)射天線的信道空間列向量 與第j根發(fā)射天線的信道空間列向量 的相關(guān)系數(shù)， 代表對復(fù)數(shù)列向量 取共軛轉(zhuǎn)置， 代表對復(fù)數(shù)列向量 取共軛轉(zhuǎn)置， 則代表取復(fù)數(shù) 的模。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的多天線通信環(huán)境中發(fā)射天線的選擇方法，其特征在于在步驟3，根據(jù)信道空間向量相關(guān)性最小和信道空間向量各元素的模的平方和最大的原則選取發(fā)射天線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3中所述的多天線通信環(huán)境中發(fā)射天線的選擇方法，其特征在于所述方法還包括當(dāng)該方法基于時(shí)分雙工系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)，信號(hào)發(fā)射端為基站，信號(hào)接收端為移動(dòng)臺(tái)，移動(dòng)臺(tái)根據(jù)基站的導(dǎo)頻同時(shí)確定上下行多天線的信道狀況從而直接選擇上行發(fā)射天線。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多天線通信環(huán)境中發(fā)射天線的選擇方法，該方法中，信號(hào)發(fā)射端首先在所有天線上發(fā)射導(dǎo)頻，信號(hào)接收端測量不同接收天線上得到的信號(hào)發(fā)射端各個(gè)發(fā)射天線的信道估計(jì)，然后信號(hào)接收端根據(jù)接收信道測量的信噪比的大小，從信號(hào)發(fā)射端的多天線中選擇一根或多根作為發(fā)射天線，當(dāng)選擇一根天線時(shí)，直接將選擇結(jié)果通知信號(hào)發(fā)射端，否則信號(hào)接收端還要根據(jù)在所有接收天線上得到的信道空間向量，計(jì)算空間向量相互之間的相關(guān)性，依據(jù)相關(guān)性從信號(hào)發(fā)射端的多天線中，選擇一根或多根作為發(fā)射天線，然后再將選擇結(jié)果通知信號(hào)發(fā)射端。按照上述方案選擇的發(fā)射天線進(jìn)行信號(hào)的發(fā)射可以使發(fā)射信號(hào)的相互干擾降低、提高信號(hào)能量傳輸效率。
文檔編號(hào)H04B1/707GK1476270SQ0212548
公開日2004年2月18日 申請日期2002年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月12日
發(fā)明者周雷, 陳月華, 孫立新, 鄭志彬, 雷 周 申請人:華為技術(shù)有限公司