混合發射天線選擇的最大率傳輸系統及其發射天線數的計算方法
2023-11-01 11:05:57 2
專利名稱：混合發射天線選擇的最大率傳輸系統及其發射天線數的計算方法
技術領域：
本發明涉及一種多天線系統，特別是一種混合發射天線選擇的最大率傳輸系統及其發射天線數的計算方法。
背景技術：
由於無線頻譜是個有限的頻率資源，無線通信強烈需要多方面的技術來獲取更高的信道容量。天線陣列分集是一個關鍵技術，它可以對抗無線信道的長時延深度衰落。多數經典分集技術將天線陣列用在接收端，稱為接收天線分集。然而接收分集只適用於基站接收機(即上行)，對於下行應用是不可行的。這是因為移動終端受到尺寸和功率的影響只能用已接收天線。在這種情況下，我們將多天線放在發射端，稱為發射天線分集，這非常適合下行應用。
發射天線分集是第三代移動通信WCDMA頻分雙工下行系統的一個組成部分，可分成開環和閉環兩種形式。開環發射分集(OLTD)不需要任何信道狀態信息(CSI)，因此只能提供分集增益。閉環發射分集(CLTD)需要來自移動終端的CSI，因此除了分集增益還能獲得波束形成增益。這兩種發射分集方式的實現複雜度太高。因此最近的一些工作將開環發射分集和發射天線選擇(TAS)相結合以降低系統的複雜度。然而這種結合併沒有充分利用CSI，因為開環發射分集不需要了解信道。隨後，有文獻提出將閉環發射分集和發射天線選擇相結合。這樣來自移動終端的CSI可以確定最優天線子集和最優發射預編碼。也有文獻提出選擇所有天線子集信道相關矩陣的最大特徵值對應的特徵向量作為最優發射預編碼。
發明內容
本發明的目的在於針對已有技術存在的缺陷，提供一種混合發射天線選擇的最大率傳輸系統(TAS-MRT)及其發射天線數的計算方法。將閉環發射分集和天線選擇兩種技術結合起來，共享發射端的信道狀態信息，增加系統性能，降低系統複雜性。
為了達到上述目的，本發明採用下述技術方案一種混合發射天線選擇的最大率傳輸系統，包括一個發射預編碼模塊經MF個射頻鏈路連接一個射頻轉換模塊，然後連接MT個發射天線，MT＞MF，其特徵在於發射信道狀態信息反饋給所述的發射預編碼模塊和射頻轉換模塊；所述的發射預編碼模塊實現閉環發射分集功能，根據反饋的信道狀態信息調整預編碼矢量w，使接收信噪比最大。
所述的射頻轉換模塊實現天線選擇功能，根據反饋的信道狀態信息，從MT個發射天線中確定最優的MF個用於發射。
一種上述傳輸系統所需最少總發射天線數的計算方法，其特徵在於具體步驟如下1)首先計算TAS-MRT系統的平均接收信噪比γTAS-MRT，計算公式如下TAS-MRT=0k=1MF{MTCMT-1k-1r=0MT-k[CMT-kr(-1)MT-k-r(MT-r)2]},]]>其中，MF代表為射頻鏈路數，MT(MT＞MF)為發射天線數，組合數CNn=N!n!(N-n)!,]]>γ0為發射信噪比；2)然後計算MRT系統的平均接收信噪比γMRT，計算公式即γMRT＝γ0M，其中，M為MRT系統的分集集數；3)最後搜索系統所需最少的發射天線數MTmin，即MTmin=minMT>M>MFTAS-MRTMRT.]]>這個式子表明，當系統使用的射頻鏈路數減少，即MF＜M，增加發射天線數可以使系統的平均接收信噪比不下降的話，即γTAS-MRT≥γMRT，那麼這時所需的最小發射天線數MTmin即是我們所要計算的。
本發明方法與現有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優點(1)將閉環發射分集和天線選擇兩種技術結合起來，其優點是兩種技術可以共享發射端已知的信道狀態信息，可以增加系統性能同時降低系統的複雜度。
(2)在最優天線選擇算法的基礎上，根據瑞利信道衰落的統計特性和排序統計特性，給出了系統平均接收信噪比的計算公式。
(3)有了這個系統性能的計算公式之後，通過與MRT系統比較，可以計算出當所用的射頻鏈路數已知時系統所需發射天線數的最小值。
本發明研究了基於發射天線選擇的最大率傳輸系統，這個系統的優點是以增加廉價的發射天線為代價，通過合理的天線選擇算法，減少系統所需的射頻鏈路數量。根據瑞利信道平坦衰落的分布特性，計算出了系統平均接收信噪比。有了性能計算公式之後，根據系統所需的射頻鏈路數，給出了計算所需發射天線數最小值的算法。這個算法對系統的優化設計有非常重要的參考作用和價值。
圖1為本發明基於發射天線選擇的最大率傳輸系統(TAS-MRT)的結構框圖。
圖2為混合發射天線選擇的最大率傳輸系統(TAS-MRT)的平均接收信噪比。
具體實施例方式
實施例一參見圖1，本混合發射天線選擇的最大率傳輸系統包括一個發射預編碼模塊1經MF個射頻鏈路2連接一個射頻鏈轉換模塊3，然後連接MT個發射天線4，MT＞MF，發射端信道狀態信息5反饋給所述的發射預編碼模塊1和射頻轉換模塊3；所述的發射預編碼模塊(1)實現閉環發射分集功能，根據反饋的信道狀態信息調整預編碼矢量w，使接收信噪比最大。
所述的射頻轉換模塊3實現天線選擇功能，根據反饋的信道狀態信息，從MT個發射天線4中確定最優的MF個用於發射。
實施例二上例所述的傳輸系統所需要最少總發射天線數計算方法的步驟如下1)首先計算TAS-MRT系統的平均接收信噪比γTAS-MRT，計算公式如下TAS-MRT=0k=1MF{MTCMT-1k-1r=0MT-k[CMT-kr(-1)MT-k-r(MT-r)2]},]]>其中，MF代表為射頻鏈路數，MT(MT＞MF)為發射天線數，組合數CNn=N!n!(N-n)!,]]>γ0為發射信噪比；2)然後計算MRT系統的平均接收信噪比γMRT，計算公式即γMRT＝γ0M，其中，M為MRT系統的分集集數；3)最後搜索系統所需最少的發射天線數MTmin，即MTmin=minMT>M>MFTAS-MRTMRT.]]>如圖2所示，可以看到(8，5)TAS-MRT系統的平均接收信噪比等於7.1726，這個數值稍大於發射分集數為7的MRT系統的平均接收信噪比。也就是說，與MRT系統相比，TAS-MRT系統可以在不損實系統性能的情況下增加一個發射天線就節省兩個射頻鏈路。這是非常誘人的。根據圖3，我們可以合理地選擇增加天線以減少射頻鏈路。
權利要求
1.一種混合發射天線選擇的最大率傳輸(TAS-MRT)系統，包括一個發射預編碼模塊(1)經MF個射頻鏈路(2)連接一個射頻轉換模塊(3)，然後連接MT個發射天線(4)，MT＞MF，其特徵在於發射信道狀態信息(5)反饋給所述的發射預編碼模塊(1)和射頻轉換模塊(3)；所述的發射預編碼模塊(1)實現閉環發射分集功能，根據反饋的信道狀態信息調整預編碼矢量w，使接收信噪比最大。所述的射頻轉換模塊(3)實現天線選擇功能，根據反饋的信道狀態信息，從MT個發射天線(4)中確定最優的MF個用於發射。
2.一種用於計算根據權利要求1所述的混合發射天線選擇的最大率傳輸系統所需最少總發射天線數的方法，其特徵在於具體計算步驟如下1)首先計算TAS-MRT系統的平均接收信噪比γTAS-MRT，計算公式如下TAS-MRT=0k=1MF{MTCMT-1k-1r=0MT-k[CMT-kr(-1)MT-k-r(MT-r)2]},]]>其中，MF代表為射頻鏈路數，MT(MT＞MF)為發射天線數，組合數CNn=N!n!(N-n)!,]]>γ0為發射信噪比；2)然後計算MRT系統的平均接收信噪比γMRT，計算公式即γMRT＝γ0M，其中，M為MRT系統的分集集數；3)最後搜索系統所需最少的發射天線數MTmin，即MTmin=minMT>M>MFTAS-MRTMRT.]]>
全文摘要
本發明涉及一種混合發射天線選擇的最大率傳輸系統及其發射天線數的計算方法。本發明的混合發射天線選擇的最大率傳輸系統包括一個發射預編碼模塊經M
文檔編號H04B7/005GK1933357SQ200610116699
公開日2007年3月21日 申請日期2006年9月28日 優先權日2006年9月28日
發明者方勇, 朱耀麟 申請人:上海大學