多天線的分集方法及裝置的製作方法
2023-06-07 17:53:11
專利名稱：多天線的分集方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，具體而言，涉及-
-種多天線的分集方法及裝置。
背景技術：
在長期演進計劃(Long Term Evolution，簡稱為LTE)系統中，發射分集作為抗多 徑衰落的主要方法已在移動通信中得到了很好的應用。並且，發射分集技術還易於與空時 編碼、正交頻分復用技術(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,簡稱為 OFDM)、 幹擾抑制以及智能天線等技術相結合，從而可以最大程度地提高物理層信息傳輸的可靠 性。目前，相關技術中提出了多天線的發射分集方案，不同發射分集的系統模型互不 相同，其性能也不盡相同。總體而言，發射分集技術的實質可以認為是涉及到空間、時間、頻 率、相位和編碼多種資源相互組合的一種多天線技術。根據所涉及資源的不同，現有的發射 分集技術可分為如下幾個大類空間分集技術、時間與空間相結合的分集技術、頻率與空間 相結合的分集技術、相位與空間相結合的分集技術、編碼與空間相結合的分集技術。在相關技術中，當發射天線為2天線時，下行分集採用空頻分組編碼(Space Frequency Block Codes，簡稱為SFBC)方式，式1為其編碼矩陣。當發射天線為4天線時， 下行分集採用SFBC編碼和頻率切換分集(Frequency Switch Transmit Diversity，簡稱為 FSTD)相結合的分集方式，式2為其編碼矩陣。
在LTE-Advanced系統中，為了提高下行的數據傳輸速率和頻譜利用率，下行最多 可使用8根發射天線。然而，在LTE現有的標準版本中，目前尚未有發射天線為8天線的分 集技術。
發明內容
針對相關技術中缺乏下行為8根及以上天線的分集處理方式的問題而提出本發明，為此，本發明的主要目的在於提供一種多天線的分集方法及裝置，以解決上述問題。根據本發明的一個方面，提供了一種多天線的分集方法，該方法用於採用K根天 線埠的裝置中實現天線的分集，其中，K為大於等於8的偶數。根據本發明的多天線的分集方法包括將各個子載波上的待發射符號與經空頻分 組編碼後的該待發射符號分別映射到第1天線埠和第(K/2+1)天線埠發送；將待發射 符號和經空頻分組編碼後的待發射符號進行延時並將延時後的待發射符號和經空頻分組 編碼後的待發射符號映射到其它天線埠發送。根據本發明的另一個方面，提供了一種多天線的分集裝置，該裝置使用K根天線 埠，其中，K為大於等於8的偶數。根據本發明的多天線的分集裝置包括空頻分組編碼模塊和循環分集延時模塊。 其中，空頻分組編碼模塊，用於將各個子載波上的待發射符號映射到第1天線埠，並對待 發射符號執行空頻分組編碼的操作，將執行空頻分組編碼操作後的待發射符號映射到第 (K/2+1)天線埠 ；循環分集延時模塊，用於將待發射符號和經空頻分組編碼後的待發射 符號分別延時τ後，分別映射到第m天線埠和第(K/2+m)天線埠發送；其中，m為自然 數，且1 <m彡K/2，對於不同取值的m，τ的取值不相同。通過本發明，結合SFBC和循環延遲分集(Cyclic DelayDiversity，簡稱為CDD)技 術，提出了多天線(大於等於8)的發射分集處理方案。解決了相關技術中缺乏下行為8根 以上天線的分集處理方式的問題，進而增加了分集的維度，並且不會增加額外的導頻開銷， 並能獲得較好的分集增益。
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於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中圖1為根據本發明實施例的多天線的分集方法的流程圖；圖2為實例一的流程圖；圖3為實例二的流程圖；圖4為根據本發明實施例的多天線的分集裝置的結構示意圖；圖5為根據本發明一優選實施例的多天線的分集裝置的結構示意圖；圖6為根據本發明另一實施例的多天線的分集裝置的結構示意圖；圖7為根據本發明實施例的8天線的分集裝置的結構示意圖。
具體實施例方式功能概述考慮到相關技術中LTE現有的標準版本中缺乏下行為8根以上天線的分集處理 方式的問題，在無線信道的秩為1時，阿拉姆提(Alamouti)空時編碼方法可以達到信道 容量，獲得最大的分集增益，鑑於Alamouti編解碼簡單，並可實現滿分集增益，可以採用 Alamouti編碼為基礎的空時分組編碼(STBC)或空頻分組碼(SFBC)作為空時編碼的最小單 元；在8天線陣列時，天線間距通常為天線發射頻率的半波長，此時發射天線陣列的相關性 很強，但是在LTE的分集技術比較中(具體參見3GPP R1-071333)已經證明，天線相關性對循環延時分集KDD)的分集增益無明顯影響，因此，本發明實施例對相鄰天線採用了⑶D技 術。結合上述空頻分組編碼和循環延時的分集技術，本發明實施例提供了在 LTE-Advanced系統中多天線(大於或等於8的偶數)的下行分集方式，將處理後的不同的 待發射符號映射到不同的天線埠上發送。需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相 互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。方法實施例根據本發明的實施例，提供了一種多天線的分集方法。該方法用於在採用K根天 線埠的裝置中實現天線的分集，其中，K為大於等於8的偶數。圖1是根據本發明實施例的多天線的分集方法的流程圖。如圖1所示，根據本發 明實施例的多天線的分集方法包括以下步驟(步驟SlOl-步驟S103)步驟SlOl 將各個子載波上的待發射符號與經空頻分組編碼後的該待發射符號 分別映射到第1天線埠和第(K/2+1)天線埠發送；在具體實施過程中，在上述步驟執行之前，需要將待發送的比特流數據經過調製 轉換，映射成待發送數據；以及將待發送數據經過串並變換得到一個或多個子載波中的每 個載波上的待發射符號。其中，上述K為大於等於8的偶數，即K值包括但不限於8。例如，對於K = 8的多 天線而言，如果在4個子載波上發射符號，該4個子載波的編號分別為k、k+l、k+2和k+3， 則可以將第k個子載波和第k+Ι個子載波上待發射符號S映射在天線埠 1發送，並且將 S經空頻分組編碼後得到的待發射符號-S*映射在與天線埠 1相對應的天線埠 5發射， 將第k+2個子載波和第k+3個子載波上待發射符號Sl映射在天線埠 1發送，並且將Sl 經空頻分組編碼後得到的待發射符號-Sf映射在與天線埠 1相對應的天線埠 5發射。步驟S103 將待發射符號和經空頻分組編碼後的待發射符號進行延時並將延時 後的該待發射符號和延時後的經空頻分組編碼後的該待發射符號映射到其它天線埠發 送。其中，其它天線埠中的一根天線埠對應於待發射符號的一個延時值或經空頻 分組編碼後的待發射符號的一個延時值，並且，對於待發射符號或經空頻分組編碼後的待 發射符號，不同的延時值對應於不同的天線埠。在具體實施過程中，可以按照以下方法將待發射符號和經空頻分組編碼後的待發 射符號進行延時並映射到其它的天線埠將待發射符號和經空頻分組編碼後的待發射符號分別延時τ後，分別映射到第m 天線埠和第(K/2+m)天線埠發送，其中，m為自然數，且1 <m彡K/2，對於不同取值的 m, τ的取值不相同。例如，對於上述的K = 8的多天線，如果將第k個子載波和第k+Ι個子載波上待發 射符號S映射在天線埠 1發送，並且將S經空頻分組編碼後得到的待發射符號-S*映射 在與天線埠 1相對應的天線埠 5發送，則可分別對待發射符號S和經空頻分組編碼後 得到的待發射符號-S*進行時域上的延時τ，映射在除天線埠 1和天線埠 5以外的天 線埠 m和天線埠 K/2+m(即4+m)發送，其中m為自然數，且1 < m彡Κ/2。
上述表格反映了空頻編碼矩陣和子載波以及發射天線的對應關係，其中，S1, S2,
S3, S4代表待發射符號(信號)，每一列代表一個天線埠，每一行代表空時編碼符號發送的
一個子載波或一個OFDM符號。上式的ePk〃N中N為反傅立葉變換的點數，k代表第k個
子載波，在時域上，對每根天線埠映射的待發射符號進行時延τ，相當於將上述待發射符
"5,-( ^2 5；.
號在頻域的每個子載波上相位旋轉k τ /Ne
為Alamouti編碼對，天線埠 1和天線
埠 5形成了兩個Alamouti編碼對
和
* 4
-5,53
S3 S4
天線埠 2和天線埠 6對這兩
個Alamouti編碼對進行循環延時τ工，天線埠 3和天線埠 7對這兩個Alamouti編碼對 進行循環延時τ 2，天線埠 4和天線埠 8對這兩個Alamouti編碼對進行循環延時τ 3， 其中，τ - τ 2 ^ 丁3乒 O,優選地，T3-T2= T2-T10在具體實施過程中，在每根天線埠發送待發射符號之前，還需要對每根天線端 口上映射的待發射符號進行正交頻分復用調製(OFDM)，然後再發射。通過本發明實施例提供的上述多天線的分集方法，可以為8根及以上的天線埠 進行分集。為進一步理解本發明實施例提供的上述多天線的分集方法，下面通過具體實施例 進行描述。實施例一在本實施例K = 8，且T1興T2^ τ3#0，圖2本實例中對多天線進行分集的流 程圖，如圖2所示，在本實施例中對多天線進行分集主要包括以下步驟(步驟S201-步驟 S209)步驟S201 獲取當前一組待發射符號，在本實施例中假設該組待發射符號由4個 符號組成，記為S1, S2, S3, S4 ；步驟S203 將待發射符號S1, S2, S3, S4直接映射到天線埠 1上的4個子載波上 發送，並利用空頻分組編碼把S1, S2, S3, S4編碼成符號-實，，再將-實，(-《，實映 射到天線埠 5發送；步驟S205 把符號S1, S2，S3, S4延時τ i後映射到天線埠 2發送，將-《,<，-劣，實 延時τ工後映射到天線埠 6發送；
6 並且，上述延時τ的值可以根據以下公式確定
τ = (l/2a)XL；
-個正交頻分復用OFDM符號的長度，且該長其中，a為大於等於1的自然數，L為-度由LTE現有協議規定。根據本發明實施例提供的方法，以K = 8為例，最後各根天線埠發射的符號可能
如下表所示
天線端 D I
子載波k 子栽波k+l 子載波k+2 子栽波k+3
天線 埠 2
sieJ1~N
S1 Siejllrvt^m S, S廣料)τ、'Ν S, S廣鄉1Ν
天線 埠 3
SieJ2*'2'N
S eJ2n(ln-i)r2IN S gy2>r(t+3)r2/JV
天線 埠 4
Sie^"'"
S eJ2K{k+\)t,IN S ej2lt(k-H)T,/N
天線 埠 5
-S;
天線 埠 6
S]
ι
4
天線端 口 7
-S]ejl N
^'eJ2n(k+\)T2/N 1
_ ^eJln[^Dt1IN ^eJ2^(k+3)z2/N
天線埠 8
- S;嚴…「
ι
~ S* ejl7I{k+1)^'N *
2
^ V 5] co2
步驟S2O7 把符號S1, S2，S3，S4延時τ2後映射到天線埠 3發送，將-民『實 延時τ2後，映射在天線埠 7發送；步驟S209 把符號S1, S2，S3，S4延時τ 3後映射到天線埠 4發送，將-《,<，-<，實 分別延時τ2後映射在天線埠 8發送。在發送本組待發射符號S1, S2，S3，S4結束後，返回 執行步驟S201，按照相同步驟發送下一組待發射符號。具體地，在各天線埠映射發送的不同待發射符號如下表所示 實施例二在本實施例中，K = 8, T3-T2= T2-T1Ji T2 = X1T，τ3 = λ2τ，T1= τ , 其中，λ1 = 2，λ2 = 3，圖3為本實施例中對8根天線進行分集的流程圖，如圖3所示，在 本實施例中對8根天線進行分集主要包括以下步驟(步驟S301-步驟S309)步驟S301 獲取當前一組待發射符號，在本實施例中假設該組待發射符號由4個 符號組成，記為S1, S2, S3, S4 ；步驟S303 將待發射符號S1, S2, S3, S4直接映射到天線埠 1上的4個子載波上 發送，並利用空頻分組編碼把S1, S2, S3, S4編碼成符號-實，式，-劣，實,再將-實,式映 射到天線埠 5發送；步驟S305:把符號S1, S2，S3，S4延時T1= τ後映射到天線埠 2發送，將 - ,-<，實延時T1= τ後映射到天線埠 6發送；步驟S307 把符號S1, S2，S3，S4延時τ2 = 2τ後映射到天線埠 3發送，將 - ，-劣，實延時τ2 = 2τ後，映射在天線埠 7發送；步驟S309 把符號S1, S2，S3，S4延時τ3 = 3τ後映射到天線埠 4發送，將 - ，-<，實延時τ3 = 3τ後，映射在天線埠 4和8發送。在發送本組待發射符號S1, S2, S3, S4結束後，返回執行步驟S301，按照相同步驟發送下一組待發射符號。具體地，在本實施例中在各天線埠映射發送的不同待發射符號如下表所示 通過上述實施例，結合空頻分組編碼和循環延時分集技術，提供了 8天線的發射 分集方法，將不同的符號對應不同的天線，可以避免天線相關性對分集增益的降級，從而實 現多維度的分集增益。裝置實施例根據本發明的實施例，提供了一種多天線的分集裝置，其中，裝置使用K根天線埠，K為大於等於8的偶數。圖4是根據本發明實施例的多天線的分集裝置的結構示意圖，如圖4所示，根據本 發明實施例的多天線的分集裝置主要包括空頻分組編碼模塊40和循環分集延時模塊42， 以下進一步結合附圖來描述上述各個組成模塊。空頻分組編碼模塊40，用於將各個子載波上的待發射符號映射到第1天線埠， 並對待發射符號執行空頻分組編碼的操作，將執行空頻分組編碼操作後的待發射符號映射 到第(K/2+1)天線埠 ；循環分集延時模塊42，與空頻分組編碼模塊40相連接，用於將待發射符號和經空 頻分組編碼後的待發射符號分別延時τ後，分別映射到第m天線埠和第(K/2+m)天線端 口發送；其中，m為自然數，且1 <m彡K/2，對於不同取值的m，τ的取值不相同。圖5是根據本發明優選實施例的多天線的分集裝置的結構示意圖。如圖5所示， 根據本發明優選實施例的多天線的分集裝置還可以包括調製模塊50、串並轉換模塊52， 其中，調製模塊50，用於對待發送的比特流數據進行調製轉換獲取待發送數據；串並轉換 模塊52，與調製模塊50相連接，用於將待發送數據經過串並變換獲取各個子載波上的待發 送數據。進一步地，如圖6所示，上述多天線的分集裝置還可以包括正交頻分復用調製模 塊54，分別與上述空頻分組編碼模塊40和循環分集延時模塊42相連接，用於對每根天線端 口的待發射符號進行正交頻分復用調製，將進行正交頻分復用調製後的待發射符號傳輸到 每根天線埠發送。在具體實施過程中，以K = 8為例，根據本發明實施例的多天線的分集裝置的具體 實現可以如圖7所示。圖7根據本發明實施例的8天線的分集裝置的結構示意圖。如圖7所示，該分集 裝置主要包括以下組成部分4個空頻分組編碼器701至704，3個循環延時分集器705至 707，8個OFDM調製模塊708至715。以下結合附圖進行描述待發送的符號S1, S2, S3, S4先經4個空頻分組編碼器701 後，被編碼成S1, S2, S3,、和-筆,·^,-^,實符號，然後經天線埠 716和天線埠 717形成
S1 —S,
Sa St
天線埠 718和天線埠 719對上述兩個
了兩個Alamouti編碼對P1 和
k < J
Alamouti編碼對進行循環延時τ工，天線埠 720和天線埠 721對上述兩個Alamouti編 碼對進行循環延時τ 2，天線埠 722和天線埠 723對上述兩個Alamouti編碼對進行循 環延時τ3。採用8個OFDM調製模塊708至715分別對經過上述處理的待發射符號進行 OFDM調製，並將調製後的待發射符號分別映射到相對應的天線埠進行發送。通過上述實施例，提供了 8天線的發射分集裝置，可以應用於包括8天線的長期演 進高級系統，該裝置可以將不同的待發射符號映射到不同的天線發送，在不增加額外的導 頻開銷的情況下，增加了分集的維度，並可以獲得較好的分級增益。如上所述，通過本發明的上述實施例，提供了多天線的分集方案，應用於包括8根 及以上發射天線的系統，結合空頻分組編碼和循環延時分集技術，將不同的符號對應不同 的天線，可以避免天線相關性對分集增益的降級，從而實現多維度的分集增益。解決了相關技術中LTE現有的標準版本中缺乏下行為8根以上天線的分集處理方式的問題，在不增加 額外的導頻開銷的情況下，增加了分集的維度，並可以提高分集增益及覆蓋範圍。顯然，本領域的技術人員應該明白，上述的本發明的各模塊或各步驟可以用通用 的計算裝置來實現，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成 的網絡上，可選地，它們可以用計算裝置可執行的程序代碼來實現，從而，可以將它們存儲 在存儲裝置中由計算裝置來執行，或者將它們分別製作成各個集成電路模塊，或者將它們 中的多個模塊或步驟製作成單個集成電路模塊來實現。這樣，本發明不限制於任何特定的 硬體和軟體結合。以上僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人 員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、 等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
一種多天線的分集方法，用於在採用K根天線埠的裝置中實現天線的分集，其中，K為大於等於8的偶數，其特徵在於，所述方法包括將各個子載波上的待發射符號與經空頻分組編碼後的該待發射符號分別映射到第1天線埠和第(K/2+1)天線埠發送；將所述待發射符號和經空頻分組編碼後的所述待發射符號進行延時並將延時後的所述待發射符號和經空頻分組編碼後的所述待發射符號映射到其它天線埠發送。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述其它天線埠中的一根天線埠對 應於所述待發射符號的一個延時值或所述經空頻分組編碼後的所述待發射符號的一個延 時值，並且，對於所述待發射符號或所述經空頻分組編碼後的所述待發射符號，不同的延時 值對應於不同的天線埠。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，將所述待發射符號與經空頻分組編碼後 的該待發射符號分別映射到第1天線埠和第(K/2+1)天線埠之前，所述方法還包括將待發送的比特流數據經過調製轉換，映射成待發送數據；將所述待發送數據經過串並變換得到所述各個載波上的所述待發射符號。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在每根天線埠發送所述待發射符號之 前，所述方法還包括對每根天線埠上映射的待發射符號進行正交頻分復用調製。
5.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，將所述待發射符號和經空頻分組編碼後 的所述待發射符號進行延時包括將所述待發射符號和經空頻分組編碼後的所述待發射符號分別延時τ後，分別映射 到第m天線埠和第(ΚΛ+m)天線埠發送，其中，m為自然數，且1 < m彡K/2。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述τ = (l/2a) XL，其中，a為自然數，L為一個正交頻分復用OFDM符號的長度。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的方法，其特徵在於，K為8。
8.一種多天線的分集裝置，其特徵在於，所述裝置使用K根天線埠，其中，K為大於等 於8的偶數，所述裝置包括空頻分組編碼模塊，用於將各個子載波上的待發射符號映射到第1天線埠，並對待 發射符號執行空頻分組編碼的操作，將執行空頻分組編碼操作後的所述待發射符號映射到 第(K/2+1)天線埠 ；循環分集延時模塊，用於將所述待發射符號和經空頻分組編碼後的所述待發射符號分 別延時τ後，分別映射到第m天線埠和第(K/2+m)天線埠發送；其中，m為自然數，且1 <m彡K/2，對於不同取值的m，τ的取值不相同。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括調製模塊，用於對待發送的比特流數據進行調製轉換獲取待發送數據；串並轉換模塊，用於將所述待發送數據經過串並轉換獲取各個子載波上的待發送數據。
10.根據權利要求8或9所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括正交頻分復用調製模塊，用於對每根天線埠上映射的待發射符號進行正交頻分復用 調製，將進行正交頻分復用調製後的待發射符號傳輸到每根天線埠發送。
全文摘要
本發明公開了一種多天線的分集方法及裝置。其中，上述方法用於採用K根天線埠的裝置中實現天線的分集，其中，K為大於等於8的偶數，該方法包括將各個子載波上的待發射符號與經空頻分組編碼後的該待發射符號分別映射到第1天線埠和第(K/2+1)天線埠發送；將待發射符號和經空頻分組編碼後的待發射符號進行延時並將延時後的待發射符號和經空頻分組編碼後的待發射符號映射到其它天線埠發送。通過本發明，可以增加分集的維度，並且不會增加額外的導頻開銷，能夠獲得較好的分集增益。
文檔編號H04L1/06GK101873201SQ20091013721
公開日2010年10月27日 申請日期2009年4月23日 優先權日2009年4月23日
發明者餘秋星, 劉巧豔, 蔡勝兵 申請人:中興通訊股份有限公司