專利名稱：一種在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中用于自適應(yīng)多天線分集的裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，更具體地，涉及在蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)中的多天線宏分集的技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著無(wú)線通信技術(shù)的快速發(fā)展，頻譜資源的嚴(yán)重不足已經(jīng)日益成為遏制無(wú)線通信事業(yè)的瓶頸。如何充分開(kāi)發(fā)利用有限的頻譜資源，提高頻譜利用率，是當(dāng)前無(wú)線通信領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。其中，多輸入多輸出(MIMO)無(wú)線通信技術(shù)是目前在移動(dòng)通信領(lǐng)域中提高頻譜利用率的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。
多輸入多輸出(MIMO)無(wú)線通信技術(shù)的概念非常簡(jiǎn)單，任何一個(gè)無(wú)線通信系統(tǒng)，只要其發(fā)射端和接收端均采用了多個(gè)天線或者天線陣列，就構(gòu)成了一個(gè)無(wú)線MIMO系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用空時(shí)處理技術(shù)進(jìn)行信號(hào)處理。在多徑環(huán)境下，該技術(shù)能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率。
在現(xiàn)有技術(shù)中，可以將MIMO技術(shù)通過(guò)和無(wú)線通信系統(tǒng)的各個(gè)關(guān)鍵部分相結(jié)合以改善系統(tǒng)的整體性能，如和編碼技術(shù)結(jié)合形成空時(shí)編碼技術(shù)、與調(diào)制技術(shù)結(jié)合形成MIMO OFDM技術(shù)(可以刪去)。
其中，空時(shí)編碼技術(shù)是在1998年由Vahid Tarokh等人提出的一項(xiàng)基于發(fā)射分集的技術(shù)?？諘r(shí)編碼方案結(jié)合了信道編碼和多發(fā)送天線，通過(guò)空時(shí)編碼后的數(shù)據(jù)被串并轉(zhuǎn)換成n個(gè)數(shù)據(jù)流，每一路數(shù)據(jù)流經(jīng)脈沖形成、調(diào)制，然后通過(guò)n個(gè)天線同時(shí)發(fā)送到無(wú)線空間。在接收端，可以用單一天線，也可以用多個(gè)天線進(jìn)行接收，每一個(gè)接收天線接收到的是n個(gè)發(fā)送信號(hào)與干擾噪聲線性的疊加(衰落系數(shù)為權(quán)重)，然后通過(guò)最大似然檢測(cè)的方法，正確地識(shí)別出發(fā)送信號(hào)。
在已有方案中，有以Severine Catreux和Vinko Erceg等所論述為代表的傳統(tǒng)多輸出多輸入自適應(yīng)編碼調(diào)制的傳輸方案，見(jiàn)參考文獻(xiàn)“AdaptiveModulation and MIMO Coding for Broadband Wireless Data Netoworks”；然而，該技術(shù)未能解決鄰小區(qū)干擾問(wèn)題，從而造成MIMO傳輸方案的系統(tǒng)整體傳輸頻帶利用率不高。
另外，在3GPP協(xié)議中提出一種閉環(huán)天線發(fā)射分集技術(shù)，由于采用閉環(huán)設(shè)計(jì)，會(huì)帶來(lái)信道狀態(tài)信息反饋對(duì)系統(tǒng)性能的制約，使得系統(tǒng)對(duì)移動(dòng)終端的移動(dòng)速度有一定限制。
本發(fā)明正是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題而提出的。
本發(fā)明所提出的綜合應(yīng)用空時(shí)編碼和空間復(fù)用技術(shù)的自適應(yīng)復(fù)合開(kāi)環(huán)多天線宏分集方案還未見(jiàn)報(bào)道。
已有傳統(tǒng)方案在系統(tǒng)容量、系統(tǒng)傳輸可靠性方面要低于本發(fā)明提出的自適應(yīng)復(fù)合開(kāi)環(huán)多天線宏分集技術(shù)如果在蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)中采用自適應(yīng)復(fù)合開(kāi)環(huán)多天線宏分集技術(shù)，則能夠有效降低鄰小區(qū)干擾；同時(shí)，系統(tǒng)容量和系統(tǒng)傳輸可靠性能夠得到較大地改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的基本思想是將根據(jù)蜂窩小區(qū)內(nèi)不同區(qū)域，信道空間相關(guān)性的不同特征，采用不同的多輸出多輸入(MIMO)傳輸技術(shù)構(gòu)成自適應(yīng)復(fù)合(空時(shí)編碼或空間復(fù)用)多天線宏分集方案，從而獲得比傳統(tǒng)多天線方案更優(yōu)的系統(tǒng)整體性能。
具體地，如圖1所示，當(dāng)移動(dòng)終端在基站附近非小區(qū)邊界處，系統(tǒng)將采用空時(shí)編碼(Space Time Coding，STC)多輸出多輸入(Multiple InputMultiple Output，MIMO)傳輸技術(shù)(如空時(shí)塊碼)(，以降低空間信道相關(guān)性對(duì)系統(tǒng)性能的影響。系統(tǒng)還可采用空間復(fù)用(Spatial Multiplex)多輸出多輸入傳輸技術(shù)(如垂直分層空時(shí)碼)以提高系統(tǒng)吞吐量。
如圖2所示，當(dāng)移動(dòng)終端移動(dòng)到蜂窩小區(qū)邊界區(qū)域時(shí)。為了抑制鄰小區(qū)干擾，系統(tǒng)將從移動(dòng)終端周圍的基站中選擇多個(gè)合適的天線，采用MIMO宏分集的方式構(gòu)成相鄰若干基站間的多天線MIMO傳輸鏈路，這樣來(lái)自相鄰基站的信號(hào)由傳統(tǒng)方案中的鄰小區(qū)干擾變成了新方案中的MIMO有用信號(hào)。由此，在小區(qū)邊界處，系統(tǒng)宏分集與MIMO傳輸技術(shù)得到有機(jī)結(jié)合，并有效提高了系統(tǒng)容量和鏈路可靠性。而MIMO傳輸技術(shù)可采用空間復(fù)用(Spatial Multiplex)多輸出多輸入傳輸技術(shù)(如垂直分層空時(shí)碼)或空時(shí)編碼技術(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中用于進(jìn)行自適應(yīng)天線分集的方法，其包括以下步驟獲取一個(gè)移動(dòng)終端的位置信息；根據(jù)所述位置信息選擇不同的天線分集；根據(jù)相應(yīng)編碼規(guī)則將所要傳輸?shù)男盘?hào)編碼映射到所述天線分集上。
優(yōu)選地，所述根據(jù)位置信息選擇不同的天線分集的步驟包括以下步驟如果所述位置信息指示該移動(dòng)終端處于該基站的非小區(qū)邊界處，則選擇該基站的多個(gè)天線，用于MIMO傳輸；如果所述位置信息指示該移動(dòng)終端處于該基站的邊界處，選擇該基站中的至少一個(gè)天線以及至少一個(gè)鄰近基站中的至少一個(gè)天線。
更優(yōu)選地，當(dāng)所述位置信息指示該移動(dòng)終端處于該基站的非小區(qū)邊界處，則所述相應(yīng)編碼規(guī)則可為空時(shí)編碼技術(shù)；而，如果所述位置信息指示該移動(dòng)終端處于該基站的邊界處，則所述相應(yīng)編碼規(guī)則可為空間復(fù)用技術(shù)。(這僅為一種優(yōu)選方式，如前所述，當(dāng)移動(dòng)終端處于基站的邊界或非邊界處均能使用以上兩種MIMO模式)根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中用于進(jìn)行自適應(yīng)天線分集的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其包括一個(gè)接收裝置，用于接收一個(gè)移動(dòng)終端的位置信息；一個(gè)選擇裝置，用于根據(jù)所述位置信息選擇不同的天線分集；和一個(gè)編碼映射裝置，用于根據(jù)相應(yīng)編碼規(guī)則將所要傳輸?shù)男盘?hào)映射到所述天線分集上。
優(yōu)選地，所述選擇裝置還用于如果所述位置信息指示該移動(dòng)終端處于該基站的非小區(qū)邊界處，則選擇該基站的多個(gè)天線；和，如果所述位置信息指示該移動(dòng)終端處于該基站的邊界處，選擇該基站中的至少一個(gè)天線以及至少一個(gè)鄰近基站中的至少一個(gè)天線。
更優(yōu)選地，當(dāng)所述位置信息指示該移動(dòng)終端處于該基站的非小區(qū)邊界處，則所述相應(yīng)編碼規(guī)則可為空時(shí)編碼技術(shù)；而，如果所述位置信息指示該移動(dòng)終端處于該基站的邊界處，則所述相應(yīng)編碼規(guī)則可為空間復(fù)用技術(shù)。(這僅為一種優(yōu)選方式，如前所述，當(dāng)移動(dòng)終端處于基站的邊界或非邊界處均能使用以上兩種MIMO模式)本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)1)以傳統(tǒng)多天線技術(shù)相比較，本發(fā)明將多天線多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)與系統(tǒng)宏分集技術(shù)進(jìn)行有機(jī)地融合，從而有效降低了鄰小區(qū)干擾，使系統(tǒng)容量和系統(tǒng)有效性得到提高。
2)本發(fā)明所設(shè)計(jì)的復(fù)合多天線技術(shù)，根據(jù)用戶所在區(qū)域不同，靈活選擇空間復(fù)用或空時(shí)編碼技術(shù)，使得空時(shí)編碼的傳輸魯棒性與空間復(fù)用技術(shù)的傳輸高頻帶利用率二者之間的優(yōu)勢(shì)加以綜合，從而使系統(tǒng)整體性能最佳。
3)值得一提的是，在3GPP協(xié)議等已有方案中出現(xiàn)過(guò)閉環(huán)天線發(fā)射分集技術(shù)，而本發(fā)明設(shè)計(jì)的自適應(yīng)復(fù)合多天線技術(shù)采用開(kāi)環(huán)方案，從而避免了信道狀態(tài)信息反饋對(duì)系統(tǒng)性能的制約，降低了方案對(duì)移動(dòng)速度的限制。


下面參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，其中相同或相似的附圖標(biāo)記代表相同的部件。
圖1和2示出了本發(fā)明的系統(tǒng)框架圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的多發(fā)射天線空時(shí)編碼方案的工作原理示意圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明的多發(fā)射天線空間復(fù)用編碼方案的工作原理示意圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明的多發(fā)射天線空間復(fù)用編碼方案中的垂直分層空時(shí)碼方案的示意圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明的多發(fā)射天線空間復(fù)用編碼方案中的對(duì)角分層空時(shí)碼方案的示意圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施方式
的在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中用于進(jìn)行自適應(yīng)天線分集的基站控制器的框圖；圖8為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施方式
的在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的基站控制器中用于進(jìn)行自適應(yīng)天線分集的方法的流程圖；圖9為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施方式
的在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中用于進(jìn)行自適應(yīng)天線分集的移動(dòng)終端的框圖；圖10為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施方式
的在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)終端中用于進(jìn)行自適應(yīng)天線分集的方法的流程圖；圖11示出了本發(fā)明的系統(tǒng)物理層發(fā)射/接收框架示意圖；圖12根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)仿真系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框架示意圖；圖13示出根據(jù)圖12所示仿真系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框架所獲得的仿真結(jié)果；圖14示出根據(jù)圖12所示仿真系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框架所獲得的蜂窩小區(qū)內(nèi)系統(tǒng)頻帶利用率的仿真結(jié)果圖；圖15示出根據(jù)圖12所示仿真系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框架所獲得的通過(guò)對(duì)蜂窩小區(qū)各點(diǎn)接收信號(hào)信噪比進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的仿真結(jié)果圖。
具體實(shí)施例方式
下面參考附圖，并結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于具體實(shí)施例。
圖1和2示出了本發(fā)明的系統(tǒng)框架圖，其中包括一個(gè)基站控制器1、一個(gè)移動(dòng)終端2和多個(gè)基站(其中包括該移動(dòng)終端所屬的源基站3和移動(dòng)終端周圍的其他鄰近基站)。
在本發(fā)明的自適應(yīng)復(fù)合開(kāi)環(huán)多天線宏分集技術(shù)方案中，首先，移動(dòng)終端2在移動(dòng)過(guò)程中不斷測(cè)量來(lái)自源基站3的信號(hào)強(qiáng)度和來(lái)自鄰近基站的信號(hào)強(qiáng)度。在一段時(shí)間內(nèi)，如果來(lái)自源基站3的信號(hào)強(qiáng)度大于鄰近基站的信號(hào)強(qiáng)度(或者兩者的比值大于一個(gè)預(yù)定閾值)，則可判斷移動(dòng)終端2在源基站附近的非小區(qū)邊界區(qū)域，如圖1所示；如果來(lái)自源基站3的信號(hào)強(qiáng)度小于或者與鄰近基站的信號(hào)強(qiáng)度相當(dāng)(或者兩者的比值小于一個(gè)預(yù)定閾值)，則可判斷移動(dòng)終端2在源基站的小區(qū)邊界區(qū)域，如圖2所示。
移動(dòng)終端2將其位置信息通知源基站3。隨后，源基站3將該移動(dòng)終端2的位置信息通知網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(例如，基站控制器1)?；究刂破?將根據(jù)移動(dòng)終端所處的小區(qū)位置，選擇多個(gè)天線來(lái)組成一個(gè)多天線分集系統(tǒng)來(lái)向移動(dòng)終端2發(fā)送信號(hào)。具體地，當(dāng)該位置信息指示移動(dòng)終端2處于其源基站附近的非小區(qū)邊界區(qū)域時(shí)，則基站控制器1可以選擇該同一個(gè)基站(源基站3)的多個(gè)天線來(lái)組成該多天線分集系統(tǒng)；而當(dāng)該位置信息指示移動(dòng)終端2處于其源基站的小區(qū)邊界區(qū)域時(shí)，則基站控制器1可選擇該移動(dòng)終端周圍基站的天線(例如，源基站3的至少一個(gè)天線以及至少一個(gè)鄰近基站的至少一個(gè)天線)來(lái)組成該多天線宏分集系統(tǒng)。
當(dāng)移動(dòng)終端2位于源基站3附近的非小區(qū)邊界處。如上所述，基站控制器1選擇同一個(gè)基站的多個(gè)天線來(lái)發(fā)送信號(hào)給該移動(dòng)終端，該多天線無(wú)線信道具有一定的空間相關(guān)性。此時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)信道的空間相關(guān)性，可采用對(duì)空間相關(guān)性不敏感的編碼技術(shù)，例如空時(shí)編碼技術(shù)，如兩發(fā)(兩發(fā)射天線)空時(shí)塊碼(Space Time Block Coding，STBC)，其工作原理如圖3所示當(dāng)采用空時(shí)編碼方案時(shí)，基站控制器1將MQAM星座調(diào)制符號(hào)[S1，S2，S3，...，Sn]根據(jù)空時(shí)塊碼編碼矩陣x1x2-x2*x1*]]>映射到源基站3的兩個(gè)天線上。在第一時(shí)刻，第一天線發(fā)射符號(hào)S1，第二天線發(fā)射符號(hào)S2；在第二時(shí)刻，第一天線發(fā)射符號(hào)S2的負(fù)共軛信號(hào)，第二天線發(fā)射符號(hào)S1的共軛信號(hào)；并依此類推，進(jìn)行后續(xù)符號(hào)的空時(shí)編碼的兩天線發(fā)射。
此時(shí)，由于多個(gè)天線集中于同一基站，因此天線陣元相互之間距離應(yīng)大于4倍波長(zhǎng)，以此減少發(fā)射天線之間的相關(guān)性。
當(dāng)移動(dòng)終端2位于源基站3的小區(qū)邊界處，如上所述，基站控制器1選擇的不同基站的多個(gè)天線來(lái)發(fā)送信號(hào)給該移動(dòng)終端，由于來(lái)自不同基站的信號(hào)經(jīng)歷不同的傳播路徑，其衰落過(guò)程相互獨(dú)立。移動(dòng)終端將它們進(jìn)行合并，則能夠得到來(lái)自多個(gè)不同路徑信號(hào)所提供的宏分集增益。而且，由于發(fā)射天線處于不同的基站，宏分集多天線系統(tǒng)的空間信道相關(guān)性很小。此時(shí)可以采用對(duì)空間相關(guān)性敏感，但傳輸頻帶利用率高的編碼技術(shù)，例如空間復(fù)用技術(shù)，以提高系統(tǒng)的通信容量。
圖4為MQAM星座調(diào)制符號(hào)經(jīng)過(guò)多天線空間復(fù)用編碼映射到位于不同基站的四天線的工作原理示意圖。
空間復(fù)用編碼原理是通過(guò)將調(diào)制符號(hào)進(jìn)行串并變換分別在不同天線上進(jìn)行映射發(fā)送。較常用的是垂直分層空時(shí)碼，如圖5所示；此時(shí)，星座調(diào)制符號(hào)按照垂直編碼矩陣進(jìn)行串并變換，再映射到相應(yīng)的天線上進(jìn)行發(fā)射。
空間復(fù)用編碼還可通過(guò)對(duì)角分層空時(shí)碼來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖6所示；此時(shí)，星座調(diào)制符號(hào)按照對(duì)角線編碼矩陣進(jìn)行串并變換，再映射到相應(yīng)的天線上。
圖7示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施方式
的在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中用于進(jìn)行自適應(yīng)天線分集的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(在傳統(tǒng)的基站-基站控制器體系結(jié)構(gòu)，可以是基站控制器1)。
如圖7中所示，該基站控制器1包括一個(gè)接收裝置11，一個(gè)選擇裝置12，一個(gè)編碼映射裝置13和一個(gè)發(fā)送裝置14。
其中，所述接收裝置11用于獲取一個(gè)移動(dòng)終端的位置信息。在基站-基站控制器體系結(jié)構(gòu)中，所述位置信息可以包括如下信息(1)該移動(dòng)終端所屬基站的標(biāo)識(shí)信息；(2)該移動(dòng)終端處于所屬小區(qū)內(nèi)的區(qū)域位置信息，該區(qū)域位置信息指示移動(dòng)終端處于小區(qū)的非邊界處或者小區(qū)的邊界處；(3)如移動(dòng)終端處于小區(qū)邊界處，位置信息還包括該移動(dòng)終端所能接收到的鄰近基站的標(biāo)識(shí)信息及其信號(hào)強(qiáng)度指示。
在一種優(yōu)選實(shí)施例中，移動(dòng)終端可測(cè)量到相鄰基站的信號(hào)強(qiáng)度及相鄰基站的識(shí)別號(hào)，由這些信息可以判別出移動(dòng)臺(tái)處于由哪些基站所覆蓋的小區(qū)邊緣。需要理解的是，位置信息的測(cè)量判別方法不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。
所述選擇裝置12用于根據(jù)所述位置信息選擇不同的天線分集。優(yōu)選地，如果所述位置信息指示該移動(dòng)終端處于該基站的非小區(qū)邊界處，所述選擇裝置12可選擇該基站的的多個(gè)天線來(lái)組成多天線分集；而如果所述位置信息指示該移動(dòng)終端處于該基站的邊界處，所述選擇裝置12可選擇該基站中的至少一個(gè)天線以及至少一個(gè)鄰近基站中的至少一個(gè)天線來(lái)組成多天線宏分集。
所述編碼裝置13用于根據(jù)相應(yīng)編碼規(guī)則將所要傳輸?shù)男盘?hào)映射到所述天線分集上。優(yōu)選地，如果所述位置信息指示該移動(dòng)終端處于該基站的非小區(qū)邊界處，則所述編碼映射裝置13可采用對(duì)空間相關(guān)性不敏感的編碼技術(shù)，例如空時(shí)編碼技術(shù)，來(lái)將所要傳輸?shù)男盘?hào)編碼映射到所述天線分集上；而如果所述位置信息指示該移動(dòng)終端處于該基站的小區(qū)邊界處，則所述編碼映射裝置13可采用對(duì)空間相關(guān)性敏感但傳輸頻帶利用率高的編碼技術(shù)，例如空間復(fù)用技術(shù)，來(lái)將所要傳輸?shù)男盘?hào)編碼映射到所述天線分集上。
所述發(fā)送裝置14用于將所述編碼的信號(hào)發(fā)送給所述天線分集的基站。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施方式
的在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(在傳統(tǒng)的基站-基站控制器體系結(jié)構(gòu)，可以是基站控制器)中用于進(jìn)行自適應(yīng)天線分集的方法。
如圖所示，在步驟S101中，獲取一個(gè)移動(dòng)終端的位置信息。
在基站-基站控制器體系結(jié)構(gòu)中，所述位置信息可包括以下信息(1)該移動(dòng)終端所屬基站的標(biāo)識(shí)信息；(2)該移動(dòng)終端處于所屬小區(qū)內(nèi)的區(qū)域位置信息，該區(qū)域位置信息指示移動(dòng)終端處于小區(qū)的非邊界處或者小區(qū)的邊界處；(3)如移動(dòng)終端處于小區(qū)邊界處，位置信息還包括該移動(dòng)終端所能接收到的鄰近基站的標(biāo)識(shí)信息及其信號(hào)強(qiáng)度指示。
在一種優(yōu)選實(shí)施例中，移動(dòng)終端可測(cè)量到相鄰基站的信號(hào)強(qiáng)度及相鄰基站的識(shí)別號(hào)，由這些信息可以判別出移動(dòng)臺(tái)處于由哪些基站所覆蓋的小區(qū)邊緣。需要理解的是，位置信息的測(cè)量判別方法不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，移動(dòng)終端可先將其位置信息報(bào)告源基站；源基站再將該移動(dòng)終端的位置信息和源基站本身信息通知基站控制器。
隨后，在步驟S102中，根據(jù)所述位置信息選擇不同的天線分集。優(yōu)選地，如果所述位置信息指示該移動(dòng)終端處于該基站的非小區(qū)邊界處，可選擇該基站的多個(gè)天線來(lái)組成多天線分集；而如果所述位置信息指示該移動(dòng)終端處于該基站的邊界處，可選擇該基站中的至少一個(gè)天線以及至少一個(gè)鄰近基站中的至少一個(gè)天線來(lái)組成多天線宏分集。
隨后，在步驟S103中，根據(jù)相應(yīng)編碼規(guī)則將所要傳輸?shù)男盘?hào)編碼映射到所述天線分集上。優(yōu)選地，如果所述位置信息指示該移動(dòng)終端處于該基站的非小區(qū)邊界處，則可采用對(duì)空間相關(guān)性不敏感的編碼技術(shù)，例如空時(shí)編碼技術(shù)，來(lái)將所要傳輸?shù)男盘?hào)編碼映射到所述天線分集上；而如果所述位置信息指示該移動(dòng)終端處于該基站的小區(qū)邊界處，則采用對(duì)空間相關(guān)性敏感但傳輸頻帶利用率高的編碼技術(shù)，例如空間復(fù)用技術(shù)，來(lái)將所要傳輸?shù)男盘?hào)編碼映射到所述天線分集上。
在步驟S104中，將根據(jù)相應(yīng)編碼規(guī)則編碼的信號(hào)發(fā)送給所選的天線分集所屬的基站。基站將控制所選的天線分集中的相應(yīng)天線將編碼信號(hào)發(fā)送給該移動(dòng)終端。
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施方式
的在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中用于進(jìn)行自適應(yīng)天線分集的移動(dòng)終端2。如圖9所示，該移動(dòng)終端2包括一個(gè)檢測(cè)裝置21，一個(gè)判斷裝置22，一個(gè)發(fā)送裝置23，一個(gè)接收裝置24和一個(gè)合成裝置25。
其中，所述檢測(cè)裝置21用于檢測(cè)來(lái)自歸屬基站的信號(hào)強(qiáng)度和來(lái)自鄰近基站的信號(hào)強(qiáng)度。
所述判斷裝置22用于根據(jù)所述歸屬基站的信號(hào)強(qiáng)度和來(lái)自所述鄰近基站的信號(hào)強(qiáng)度來(lái)判斷該移動(dòng)終端在所述歸屬基站中所處位置。具體的，如上所述，如果來(lái)自源基站3的信號(hào)強(qiáng)度在一段時(shí)間內(nèi)大于鄰近基站的信號(hào)強(qiáng)度(或者兩者的比值大于一個(gè)預(yù)定閾值)，則可判斷移動(dòng)終端2在源基站附近的非小區(qū)邊界區(qū)域；如果來(lái)自源基站3的信號(hào)強(qiáng)度在一段時(shí)間內(nèi)小于鄰近基站的信號(hào)強(qiáng)度(或者兩者的比值小于一個(gè)預(yù)定閾值)，則可判斷移動(dòng)終端2在源基站的小區(qū)邊界區(qū)域。
所述發(fā)送裝置23用于將所述判斷結(jié)果送給基站控制器1。實(shí)踐中，移動(dòng)終端2可以先將所述判斷結(jié)果發(fā)送給源基站2，再由源基站2將所述位置信息通知基站控制器1。
所述接收裝置24用于接收來(lái)自不同天線的編碼信號(hào)。這些天線是基站控制器根據(jù)所述移動(dòng)終端在其所屬基站中的位置而選擇的多天線分集。
所述合成裝置25用于根據(jù)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處編碼規(guī)則相對(duì)應(yīng)的解碼規(guī)則來(lái)將所述來(lái)自不同天線的編碼信號(hào)合成為輸出信號(hào)。
由于在本發(fā)明中，基站控制器1將根據(jù)移動(dòng)終端2在其所屬基站中的位置來(lái)選擇不同的編碼方法將待發(fā)送信號(hào)編碼映射到所選天線分集上。因此，為了能夠由所接收的來(lái)自不同天線的編碼信號(hào)還原出原始信號(hào)，移動(dòng)終端2還需要知道基站控制1所采用的編碼規(guī)則。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，可由基站控制器1將其當(dāng)前所采用的編碼規(guī)則經(jīng)由下行信道通過(guò)移動(dòng)終端2所屬的源基站來(lái)發(fā)送給移動(dòng)終端2。圖10示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施方式
的在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)終端中用于進(jìn)行自適應(yīng)天線分集的方法。
如圖所示，在步驟S201中，檢測(cè)來(lái)自歸屬基站的信號(hào)強(qiáng)度和來(lái)自鄰近基站的信號(hào)強(qiáng)度。
隨后，在步驟S202中，根據(jù)所述歸屬基站的信號(hào)強(qiáng)度和來(lái)自所述鄰近基站的信號(hào)強(qiáng)度來(lái)判斷該移動(dòng)終端在所述歸屬基站中所處位置。具體的，如上所述，如果來(lái)自源基站3的信號(hào)強(qiáng)度在一段時(shí)間內(nèi)大于鄰近基站的信號(hào)強(qiáng)度(或者兩者的比值大于一個(gè)預(yù)定閾值)，則可判斷移動(dòng)終端2在源基站附近的非小區(qū)邊界區(qū)域；如果來(lái)自源基站3的信號(hào)強(qiáng)度在一段時(shí)間內(nèi)小于鄰近基站的信號(hào)強(qiáng)度(或者兩者的比值小于一個(gè)預(yù)定閾值)，則可判斷該移動(dòng)終端在源基站的小區(qū)邊界區(qū)域。
隨后，在步驟S203中，將所述判斷結(jié)果發(fā)送給一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。實(shí)踐中，移動(dòng)終端可以先將所述判斷結(jié)果發(fā)送給源基站2，再由源基站2將所述位置信息通知基站控制器1。
隨后，在步驟S204中，接收來(lái)自不同天線的編碼信號(hào)。這些天線是基站控制器根據(jù)所述移動(dòng)終端在其所屬基站中的位置而選擇的多天線分集。
最后，在步驟S205中，根據(jù)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處編碼規(guī)則相對(duì)應(yīng)的解碼規(guī)則來(lái)將所述來(lái)自不同天線的編碼信號(hào)合成為輸出信號(hào)。
由于在本發(fā)明中，基站控制器1將根據(jù)移動(dòng)終端2在其所屬基站中的位置來(lái)選擇不同的編碼方法將待發(fā)送信號(hào)編碼映射到所選天線分集上。因此，為了能夠由所接收的來(lái)自不同天線的編碼信號(hào)還原出原始信號(hào)，移動(dòng)終端2還需要知道基站控制1所采用的編碼規(guī)則。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，可由基站控制器1將其當(dāng)前所采用的編碼規(guī)則通過(guò)下行信道經(jīng)由移動(dòng)終端2所屬的源基站來(lái)發(fā)送給移動(dòng)終端2。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果根據(jù)上述設(shè)計(jì)理念，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)施例---寬帶OFDM自適應(yīng)復(fù)合開(kāi)環(huán)多天線宏分集系統(tǒng)。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1、圖2所示。圖11示出了本發(fā)明的系統(tǒng)物理層發(fā)射/接收框架。
如圖11所示，首先，來(lái)自MAC層的串行信源數(shù)據(jù)要經(jīng)過(guò)Turbo編碼和MQAM調(diào)制。之后，空時(shí)編碼或空間復(fù)用編碼模塊將星座調(diào)制符號(hào)分組映射到空域和時(shí)域，產(chǎn)生正交序列，并進(jìn)一步映射到OFDM系統(tǒng)N個(gè)子載波上。此外，為了提高系統(tǒng)抗符號(hào)間干擾的能力，復(fù)信號(hào)要插入循環(huán)前綴，并進(jìn)行并串變換、成型濾波、D/A變換。最后，通過(guò)天線發(fā)射出去。
在接收端，系統(tǒng)進(jìn)行A/D變換、成型濾波、串并變換、去循環(huán)前綴。然后，進(jìn)行多載波解調(diào)、時(shí)頻子載波解映射。以及采用線性處理獲得空時(shí)分組碼的最大似然譯碼(或進(jìn)行空間復(fù)用譯碼)，再經(jīng)過(guò)星座軟解調(diào)、譯碼模塊。最后，系統(tǒng)將得到信息序列的估值。
下面主要針對(duì)此實(shí)施例中系統(tǒng)接收信號(hào)信噪比性能、系統(tǒng)頻帶利用率以及系統(tǒng)有效性進(jìn)行與傳統(tǒng)多輸入多輸出正交頻分系統(tǒng)性能進(jìn)行分析與比較。圖12示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)采用19個(gè)基站的蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)模型的仿真系統(tǒng)框架。該模型可以有效地反映并分析基站之間信號(hào)干擾的情況，是一種通用的系統(tǒng)容量仿真網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)仿真系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框架。
仿真系統(tǒng)參數(shù)如下所示(1)包含19個(gè)基站的蜂窩系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)(2)物理層采用寬帶正交頻分復(fù)用技術(shù)，含1024個(gè)子載波(3)系統(tǒng)誤塊率性能小于0.01(4)載波頻率為3.2G赫茲(5)基站發(fā)射功率為40dBm(6)發(fā)射天線增益為7dBi(7)熱噪聲譜密度為-174dBm/Hz(8)噪聲帶寬為10MHz(9)陰影衰落的標(biāo)準(zhǔn)方差為5dB(10)路徑損耗模型[Pathloss＝37*log10(距離)+20*log10(載波頻率)+43.58]仿真結(jié)論1如圖13所示(左圖未考慮陰影衰落，右圖考慮陰影衰落)如圖13所示，在小區(qū)邊界處，且未考慮陰影衰落情況下，自適應(yīng)復(fù)合多天線宏分集技術(shù)接收信號(hào)信噪比高于6dB，而傳統(tǒng)多天線方案的接收信號(hào)信噪比低于6dB，甚至小于0dB。在相同仿真條件下，如果考慮陰影衰落，自適應(yīng)復(fù)合多天線宏分集技術(shù)接收信號(hào)信噪比仍然高于傳統(tǒng)多天線方案。所以，本發(fā)明所提出的自適應(yīng)復(fù)合多天線宏分集技術(shù)可獲得較優(yōu)的接收信噪比信號(hào)質(zhì)量。
仿真結(jié)論2圖14為蜂窩小區(qū)內(nèi)系統(tǒng)頻帶利用率仿真圖(左邊仿真圖為傳統(tǒng)多天線系統(tǒng)，右邊仿真圖為自適應(yīng)復(fù)合多天線宏分集方案)如圖14所示，本發(fā)明所提出的自適應(yīng)復(fù)合多天線宏分集方案在小區(qū)邊界將獲得較高的頻帶利用率性能。
仿真結(jié)論3圖15顯示了通過(guò)對(duì)蜂窩小區(qū)各點(diǎn)接收信號(hào)信噪比進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果。由圖15中可以，看出本發(fā)明所提出的自適應(yīng)復(fù)合多天線宏分集方案獲得較優(yōu)的信號(hào)接收信噪比累積概率分布。
仿真結(jié)論4(系統(tǒng)小區(qū)平均頻帶利用率與系統(tǒng)有效性仿真)為了仿真圖12所示的系統(tǒng)框架中的小區(qū)平均頻帶利用率與系統(tǒng)有效性性能，本發(fā)明設(shè)計(jì)了兩套編碼調(diào)制方案，第一套方案為非小區(qū)邊界處自適應(yīng)編碼調(diào)制方案，其仿真結(jié)果如下表1所示；第二套方案為小區(qū)邊界處自適應(yīng)編碼調(diào)制方案，其仿真結(jié)果如下表2所示。注意此仿真中編碼調(diào)制方案僅面向系統(tǒng)性能分析。在實(shí)際工程應(yīng)用中，可根據(jù)實(shí)際情況在下面編碼調(diào)制模式中選取或另行設(shè)計(jì)。
表1非小區(qū)邊界處自適應(yīng)編碼調(diào)制方案

表2小區(qū)邊界處自適應(yīng)編碼調(diào)制方案

由表1和2可以得出仿真結(jié)論如下當(dāng)小區(qū)半徑1000米，并采用上述自適應(yīng)編碼調(diào)制方案的前提下，本發(fā)明所提出的自適應(yīng)復(fù)合多天線宏分集方案能獲得1.28bps/Hz/Cell的系統(tǒng)平均頻帶利用率和96％的系統(tǒng)有效性。
在相同仿真系統(tǒng)參數(shù)條件下，傳統(tǒng)多天線系統(tǒng)能獲得0.973bps/Hz/Cell的系統(tǒng)平均頻帶利用率和76％的系統(tǒng)有效性。
顯而易見(jiàn)，本發(fā)明所提出的自適應(yīng)復(fù)合多天線宏分集方案可以獲得更高的系統(tǒng)平均頻帶利用率和系統(tǒng)有效性性能。
以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解對(duì)是，本發(fā)明并不局限于上述特定對(duì)實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改。
權(quán)利要求
1.一種在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中用于進(jìn)行自適應(yīng)天線分集的方法，其包括以下步驟獲取一個(gè)移動(dòng)終端的位置信息；根據(jù)所述位置信息選擇不同的天線分集；根據(jù)相應(yīng)編碼規(guī)則將所要傳輸?shù)男盘?hào)編碼映射到所述天線分集上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)位置信息選擇不同的天線分集的步驟包括以下步驟如果所述位置信息指示該移動(dòng)終端處于該基站的非小區(qū)邊界處，則選擇該基站的多個(gè)天線，用于MIMO傳輸。如果所述位置信息指示該移動(dòng)終端處于該基站的邊界處，選擇該基站中的至少一個(gè)天線以及至少一個(gè)鄰近基站中的至少一個(gè)天線，用于MIMO傳輸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述編碼規(guī)則包括空時(shí)編碼技術(shù)和空間復(fù)用技術(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，如果所述位置信息指示該移動(dòng)終端處于該基站的非小區(qū)邊界處，則所述相應(yīng)編碼規(guī)則可為空時(shí)編碼技術(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要3或4所述的方法，其特征在于，如果所述位置信息指示該移動(dòng)終端處于該基站的邊界處，則所述相應(yīng)編碼規(guī)則可為空間復(fù)用技術(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述位置信息包括-該移動(dòng)終端所屬基站的標(biāo)識(shí)信息；-該移動(dòng)終端處于所屬小區(qū)內(nèi)的區(qū)域位置信息，該區(qū)域位置信息指示移動(dòng)終端處于小區(qū)的非邊界處或者小區(qū)的邊界處；以及-如移動(dòng)終端處于小區(qū)邊界處，位置信息還包括該移動(dòng)終端所能接收到的鄰近基站的標(biāo)識(shí)信息及其信號(hào)強(qiáng)度指示。
7.一種在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中用于進(jìn)行自適應(yīng)天線分集的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其包括一個(gè)接收裝置，用于接收一個(gè)移動(dòng)終端的位置信息；一個(gè)選擇裝置，用于根據(jù)所述位置信息選擇不同的天線分集；和一個(gè)編碼映射裝置，用于根據(jù)相應(yīng)編碼規(guī)則將所要傳輸?shù)男盘?hào)映射到所述天線分集上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其特征在于，所述選擇裝置還用于如果所述位置信息指示該移動(dòng)終端處于該基站的非小區(qū)邊界處，則選擇該基站的多個(gè)天線，用于MIMO傳輸；如果所述位置信息指示該移動(dòng)終端處于該基站的邊界處，選擇該基站中的至少一個(gè)天線以及至少一個(gè)鄰近基站中的至少一個(gè)天線，用于MIMO傳輸。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其特征在于，所述編碼規(guī)則包括空時(shí)編碼技術(shù)和空間復(fù)用技術(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其特征在于，如果所述位置信息指示該移動(dòng)終端處于該基站的非小區(qū)邊界處，則所述相應(yīng)編碼規(guī)則可為空時(shí)編碼技術(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其特征在于，如果所述位置信息指示該移動(dòng)終端處于該基站的邊界處，則所述相應(yīng)編碼規(guī)則可為空間復(fù)用技術(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求7-11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述位置信息包括-該移動(dòng)終端所屬基站的標(biāo)識(shí)信息；-該移動(dòng)終端處于所屬小區(qū)內(nèi)的區(qū)域位置信息，該區(qū)域位置信息指示移動(dòng)終端處于小區(qū)的非邊界處或者小區(qū)的邊界處；以及-如移動(dòng)終端處于小區(qū)邊界處，位置信息還包括該移動(dòng)終端所能接收到的鄰近基站的標(biāo)識(shí)信息及其信號(hào)強(qiáng)度指示。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行自適應(yīng)多天線宏分集的技術(shù)方案。該系統(tǒng)方案將根據(jù)移動(dòng)終端所處蜂窩小區(qū)內(nèi)不同區(qū)域的位置信息，選取屬于同一基站或不同基站上合適的天線；并根據(jù)信道空間相關(guān)性的不同特征，采用相應(yīng)合適的多輸出多輸入(MIMO)傳輸技術(shù)構(gòu)成自適應(yīng)復(fù)合多天線宏分集方案；從而能夠有效降低鄰小區(qū)干擾問(wèn)題，獲得比傳統(tǒng)多天線方案更優(yōu)的系統(tǒng)整體性能。
文檔編號(hào)H04B7/04GK1878022SQ200510026509
公開(kāi)日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2005年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月7日
發(fā)明者周小林, 蔡立羽, 李棟, 楊紅衛(wèi) 申請(qǐng)人:上海貝爾阿爾卡特股份有限公司