無線通信系統(tǒng)中能效多?;旌喜ㄊ尚偷膫鬏斞b置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種用于無線通信系統(tǒng)中能效多?;旌?波束成型的傳輸裝置及方法。該傳輸方法和裝置通過無線通信設(shè)備,兼容多種模式的波束 成形傳輸,有效地提高了系統(tǒng)的魯棒性,強(qiáng)健性。根據(jù)數(shù)據(jù)空時(shí)流數(shù)動(dòng)態(tài)自適應(yīng)調(diào)整發(fā)射機(jī) 波束成形方案,節(jié)省了發(fā)射機(jī)功率消耗,并在最大程度上利用大規(guī)模天線陣列的增益。提供 了進(jìn)行自適應(yīng)的傳輸波束成形的能力。
【背景技術(shù)】
[0002] 信息化的高速發(fā)展,無線智能終端的大規(guī)模普及,以及迅猛增長(zhǎng)的各類數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 對(duì)包括移動(dòng)數(shù)據(jù)通信和無線局域網(wǎng)在內(nèi)的下一代無線通信系統(tǒng)的通信速率提出了更高的 要求。千兆級(jí)(Gbps)比特速率的高速無線通信研宄也已經(jīng)成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的熱點(diǎn)。大 規(guī)模MMO技術(shù)、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)、能效通信和自組織網(wǎng)絡(luò)等各項(xiàng)新技術(shù)已成為提高下一代無線通 信系統(tǒng)速率的關(guān)鍵技術(shù),也都是未來5G通信領(lǐng)域的重要研宄方向。與此同時(shí),由于豐富的 免授權(quán)頻譜資源及無線局域網(wǎng)技術(shù)受到廣大移動(dòng)用戶的青睞的背景,毫米波頻段成為了提 供Gbps比特傳輸速率的新一代超高速無線局域的主要候選頻段之一。
[0003] 大規(guī)模MMO技術(shù)即在基站端配置天線陣列可以進(jìn)一步挖掘空間維度資源,顯著 的提高通信系統(tǒng)的頻譜效率。對(duì)于集成了大規(guī)模天線陣列的收發(fā)系統(tǒng),傳統(tǒng)的數(shù)字基帶處 理,如預(yù)編碼,需要大量的基帶信號(hào)處理鏈路,在大規(guī)模MMO系統(tǒng)中每個(gè)發(fā)送天線連接一 個(gè)射頻鏈路由于硬件成本過高而不可行。
[0004] 最近,能效問題和綠色通信等問題越來越受到普遍的關(guān)注。解決通信的能效意義 重大。一方面,高效率的通信系統(tǒng)可以減少電力的消耗,而目前電力資源主要來源是通過礦 石燃料,另一方面,低功率消耗的傳輸方案意味著手機(jī)和平板電腦等便攜式設(shè)備可以消耗 更少的能量完成通信,這對(duì)于提高設(shè)備的續(xù)航能力,減少芯片發(fā)熱,提高芯片的使用壽命具 有重要的意義。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 發(fā)明目的:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題與不足,本發(fā)明提供一種無線通信系統(tǒng)中 能效多模混合波束成型的傳輸裝置及方法,根據(jù)空時(shí)流數(shù)動(dòng)態(tài)自適應(yīng)調(diào)整多種模式的發(fā)射 機(jī)波束成形方案,節(jié)省了發(fā)射機(jī)功率消耗,并在最大程度上利用大規(guī)模天線陣列的增益。
[0006] 技術(shù)方案:一種無線通信系統(tǒng)中能效多?;旌喜ㄊ尚偷膫鬏斞b置,包括發(fā)射機(jī) 和接收機(jī),發(fā)射機(jī)包括接收數(shù)據(jù)流的基帶信號(hào)處理模塊,射頻鏈路模塊,以及相控發(fā)射天線 陣列;接收機(jī)具體包括發(fā)送數(shù)據(jù)流的基帶信號(hào)處理模塊,射頻鏈路模塊,以及相控發(fā)射天線 陣列;所述基帶信號(hào)處理模塊與射頻鏈路模塊連接,射頻鏈路模塊與相控發(fā)射天線陣列連 接;基帶信號(hào)處理模塊、射頻鏈路模塊和相控控制器之間存在控制鏈路;每個(gè)射頻鏈路模 塊固定連接有相同數(shù)量的射頻天線,每一射頻天線均有一相移控制器。每個(gè)射頻鏈路模塊 對(duì)應(yīng)固定連接的相控器、射頻天線組成相控發(fā)射陣列天線單元。與此同時(shí),每個(gè)射頻鏈路與 其他相控發(fā)射陣列天線單元之間有可控的連接。射頻鏈路數(shù)目與相控發(fā)射陣列天線單元數(shù) 目相同,也與發(fā)射機(jī)支持的最大空時(shí)流數(shù)相同。
[0007] -種適用于上述無線通信系統(tǒng)中能效多?;旌喜ㄊ尚偷膫鬏斞b置的傳輸方法, 具體發(fā)射方案如下:
[0008] 兼容模式:當(dāng)發(fā)射機(jī)不是按最大空時(shí)流數(shù)傳輸數(shù)據(jù)即不滿流傳送時(shí),Nllata個(gè)數(shù)據(jù) 流經(jīng)過基帶信號(hào)處理后,通過數(shù)字域波束成形轉(zhuǎn)換成Nsts個(gè)空時(shí)流。由于發(fā)射的空時(shí)流數(shù) 小于射頻鏈路所能支持的最大空時(shí)流數(shù),即NSTS<NDA,Nda表示DA(DigitaVAnalogy)射頻 鏈路數(shù)。此時(shí)只需使用Nsts個(gè)DA射頻鏈路,其余的(Nda-Nsts)個(gè)射頻鏈路予以關(guān)閉,節(jié)省功 率消耗。此時(shí)使用的Nsts個(gè)射頻鏈路與其他未使用的(Nda-Nsts)個(gè)射頻鏈路所對(duì)應(yīng)的相控 發(fā)射天線陣列的連接開關(guān)置為連接狀態(tài)。具體連接配置原則如下:
[0009] 對(duì)于每一射頻鏈路來說,其能連接的相控發(fā)射天線陣列由剩余未使用的(Nda-Nsts) 個(gè)射頻鏈路對(duì)應(yīng)的相控發(fā)射天線陣列平均分配給這Nsts個(gè)射頻鏈路。當(dāng)不能整除時(shí),某 些射頻鏈路連接的相控發(fā)射天線陣列數(shù)量可能會(huì)比其他射頻鏈路多一些或少一些;對(duì) 于每一未使用的射頻鏈路對(duì)應(yīng)的相控發(fā)射天線陣列來說,其只能接受一個(gè)射頻鏈路的控 制。應(yīng)保證任意數(shù)量空時(shí)流數(shù)Nsts發(fā)射時(shí),Nsts個(gè)射頻鏈路與未使用的(Nda-Nsts)個(gè)射頻 鏈路所對(duì)應(yīng)的相控發(fā)射天線陣列之間的連接配置關(guān)系是唯一的,便于接收機(jī)確定以相同 方案進(jìn)行配置接收。下面提供一個(gè)具體連接配置方案,但本發(fā)明所指連接配置原則不局 限于實(shí)施為此種連接配置方案。具體可以表述為:前(Nsts-I)個(gè)射頻鏈路每個(gè)鏈路所連接
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種無線通信系統(tǒng)中能效多?;旌喜ㄊ尚偷膫鬏斞b置,其特征在于:包括發(fā)射機(jī) 和接收機(jī),發(fā)射機(jī)包括接收數(shù)據(jù)流的基帶信號(hào)處理模塊,射頻鏈路模塊,W及相控發(fā)射天線 陣列;接收機(jī)具體包括發(fā)送數(shù)據(jù)流的基帶信號(hào)處理模塊,射頻鏈路模塊,W及相控發(fā)射天線 陣列;所述基帶信號(hào)處理模塊與射頻鏈路模塊連接,射頻鏈路模塊與相控發(fā)射天線陣列連 接;基帶信號(hào)處理模塊、射頻鏈路模塊和相控控制器之間存在控制鏈路。
2. 如權(quán)利要求1所述的無線通信系統(tǒng)中能效多模混合波束成型的傳輸裝置,其特征在 于;每個(gè)射頻鏈路模塊固定連接有相同數(shù)量的射頻天線,每一射頻天線均有一相移控制器; 每個(gè)射頻鏈路模塊對(duì)應(yīng)固定連接的相控器、射頻天線組成相控發(fā)射天線陣列單元;與此同 時(shí),每個(gè)射頻鏈路與其他相控發(fā)射天線陣列單元之間有可控的連接;射頻鏈路數(shù)目與相控 發(fā)射天線陣列單元數(shù)目相同,也與發(fā)射機(jī)支持的最大空時(shí)流數(shù)相同。
3. -種無線通信系統(tǒng)中能效多?;旌喜ㄊ尚偷膫鬏敺椒?,其特征在于:具體發(fā)射方 案如下: 當(dāng)發(fā)射機(jī)不是按最大空時(shí)流數(shù)傳輸數(shù)據(jù)即不滿流傳送時(shí),Ndw。個(gè)數(shù)據(jù)流經(jīng)過基帶信號(hào) 處理后,通過數(shù)字域波束成形轉(zhuǎn)換成Nsts個(gè)空時(shí)流。由于發(fā)射的空時(shí)流數(shù)小于射頻鏈路所 能支持的最大空時(shí)流數(shù),即Nsts< NDA,Nda表示DA射頻鏈路數(shù);此時(shí)只需使用N STS個(gè)DA射頻 鏈路,其余的(Nda-Nsts)個(gè)射頻鏈路予W關(guān)閉;此時(shí)使用的Nsts個(gè)射頻鏈路與其他未使用的 (Nda-Nsts)個(gè)射頻鏈路所對(duì)應(yīng)的相控發(fā)射天線陣列的連接開關(guān)置為連接狀態(tài);接收方案與發(fā) 射方案相同。
4. 如權(quán)利要求3所述的無線通信系統(tǒng)中能效多模混合波束成型的傳輸方法,其特征在 于: 對(duì)于每一射頻鏈路來說,其能連接的相控發(fā)射天線陣列由剩余未使用的(Nda-Nsts)個(gè) 射頻鏈路對(duì)應(yīng)的相控發(fā)射天線陣列平均分配給該Nsts個(gè)射頻鏈路;當(dāng)不能整除時(shí),某些射 頻鏈路連接的相控發(fā)射天線陣列數(shù)量可能會(huì)比其他射頻鏈路多一些或少一些;對(duì)于每一未 使用的射頻鏈路對(duì)應(yīng)的相控發(fā)射天線陣列來說,其只能接受一個(gè)射頻鏈路的控制;應(yīng)保證 任意數(shù)量空時(shí)流數(shù)Nsts發(fā)射時(shí),Nsts個(gè)射頻鏈路與未使用的(Nda-Nsts)個(gè)射頻鏈路所對(duì)應(yīng)的 相控發(fā)射天線陣列之間的連接配置關(guān)系是唯一的,便于接收機(jī)確定W相同方案進(jìn)行配置接 收。
5. 如權(quán)利要求4所述的無線通信系統(tǒng)中能效多?;旌喜ㄊ尚偷膫鬏敺椒?,其特征在 于: 連接配置方案可W為:前(Nsts-1)個(gè)射頻鏈路每個(gè)鏈路所連接的相控發(fā)射天線陣列數(shù) 為
個(gè),第Nsts個(gè)射頻鏈路所連接的相控發(fā)射天線陣列數(shù)為
個(gè),射頻鏈路與相控發(fā)射天線陣列之間依次就近連接; Nsts個(gè)射頻鏈路與其所能連接控制的相控發(fā)射天線陣列組成一個(gè)新的相控發(fā)射單元, 在新的相控發(fā)射單元上進(jìn)行波束成形傳輸;該樣,在不滿流發(fā)射情況下,即減少了射頻鏈路 功耗,又充分地利用了所有的相控發(fā)射天線陣列。
6. 如權(quán)利要求3所述的無線通信系統(tǒng)中能效多?;旌喜ㄊ尚偷膫鬏敺椒ǎ涮卣髟?于:當(dāng)發(fā)射機(jī)按最大空時(shí)流數(shù)傳輸數(shù)據(jù)即滿流傳輸時(shí),Ndata個(gè)數(shù)據(jù)流經(jīng)過基帶信號(hào)處理后,
通過數(shù)字域波束成形轉(zhuǎn)換成Nsts個(gè)空時(shí)流;每一空時(shí)流經(jīng)過一路射頻鏈路;此時(shí)最大空時(shí) 流數(shù)即為射頻鏈路個(gè)數(shù),可記為Nda;每一空時(shí)流經(jīng)一個(gè)射頻鏈路后,由此射頻鏈路對(duì)應(yīng)的 相控發(fā)射陣列天線單元進(jìn)行發(fā)射;每一傳輸?shù)目諘r(shí)流在相控發(fā)射天線陣列端完成波束成形 發(fā)射;此種情況下,各射頻鏈路與其他相控發(fā)射陣列天線單元之間的連接設(shè)為斷開。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于無線通信系統(tǒng)中能效多?;旌喜ㄊ尚偷膫鬏斞b置及方法。提供了具有自適應(yīng)傳輸波束成形能力的發(fā)射裝置。在數(shù)字域,通過多空時(shí)流映射實(shí)現(xiàn)基帶波束成形。在模擬域射頻端,通過相位控制實(shí)現(xiàn)射頻波束成形。通過數(shù)字域和模擬域混合波束成形多流傳輸可以提高無線數(shù)據(jù)傳輸速率。在多流情況下可同時(shí)進(jìn)行數(shù)字域模擬域波束成形。在滿流情況下,按傳統(tǒng)方式空時(shí)流與射頻鏈路一一對(duì)應(yīng)進(jìn)行傳輸;在不滿流情況下,可關(guān)閉一部分射頻鏈路,但仍可使用全部的相控發(fā)射天線陣列進(jìn)行全域相控,節(jié)省了基帶鏈路能量消耗的同時(shí)最大限度利用了陣列天線增益,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)能效節(jié)省和多模式兼容的優(yōu)勢(shì)。
【IPC分類】H04B7-06, H04W52-02
【公開號(hào)】CN104601211
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510014187
【發(fā)明人】何世文, 余光識(shí), 王海明, 黃永明, 楊綠溪, 張軍, 洪偉, 江華
【申請(qǐng)人】江蘇中興微通信息科技有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2015年1月12日