專利名稱：一種應用于實際mimo系統(tǒng)的天線失衡保護方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，尤其涉及第三代(3G)移動通信系統(tǒng)、超三代(B3G)移動通信系統(tǒng)或第四代(4G)移動通信系統(tǒng)中多天線接收端的失衡保護方法。
背景技術：
近年來，隨著無線通信網(wǎng)絡和技術的不斷發(fā)展，人們對高速率、高質(zhì)量的業(yè)務需求顯著增長，但與此同時，急劇增加的業(yè)務需求與有限帶寬資源之間的矛盾日益突出。多天線傳輸/多輸入多輸出(MIMOMultiple Input Multiple Output)作為一種充分利用空域資源的技術，以其有效提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率和頻譜效率、改善通信質(zhì)量等特點而成為未來無線通信系統(tǒng)中被廣泛關注和采用的技術。同時，隨著大規(guī)模集成電路和片上設計等硬件開發(fā)技術的發(fā)展以及具有高速處理能力的芯片的問世，應用多天線技術的無線通信系統(tǒng)已經(jīng)能夠具體實現(xiàn)。但在實際的MIMO系統(tǒng)中，對于接收端多根天線分別接收到的數(shù)據(jù)，其特性往往由于射頻通路的不一致、器件不穩(wěn)定或硬件設備突發(fā)故障等因素而存在差異，即出現(xiàn)天線間的失衡，這將難以充分發(fā)揮多天線接收的優(yōu)勢，影響接收性能。因此，有必要研究一種在實際MIMO系統(tǒng)的接收端對抗天線失衡的方法，以便在接收天線出現(xiàn)失衡時保證系統(tǒng)性能的穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種應用于實際MIMO系統(tǒng)的天線失衡保護方法，該方法可以有效改善實際MIMO系統(tǒng)中由接收端射頻單元不穩(wěn)定或硬件設備突發(fā)故障等引起的天線失衡所造成的系統(tǒng)性能惡化。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種應用于實際MIMO系統(tǒng)的天線失衡保護方法，其中在實際MIMO系統(tǒng)的接收端附加天線失衡判決單元和天線失衡保護單元，其特征在于，所述方法包括步驟根據(jù)給定的天線失衡指標對接收天線上的數(shù)據(jù)進行分析，比較各接收天線的失衡指標和預先設置的失衡閾值，判決是否存在失衡天線；如果不存在失衡天線，則不啟動天線失衡保護單元，直接傳輸各接收天線的數(shù)據(jù)，進行后續(xù)的檢測譯碼過程；如果存在失衡天線，則啟動天線失衡保護單元，利用其中一根非失衡天線的數(shù)據(jù)或多根非失衡天線的數(shù)據(jù)加權合并后的結果替換所述失衡天線的數(shù)據(jù)，傳輸調(diào)整復制后的數(shù)據(jù)進行后續(xù)的檢測譯碼過程。
優(yōu)選地，對接收天線上的數(shù)據(jù)進行分析包括針對所有接收天線的數(shù)據(jù)綜合分析，或者針對每根接收天線的數(shù)據(jù)分別分析。
優(yōu)選地，比較各接收天線的失衡指標和預先設置的失衡閾值，判決是否存在失衡天線還包括步驟在天線失衡指標超出失衡閾值時即刻判決是否存在失衡天線，或者在一段時間內(nèi)天線失衡指標持續(xù)超出失衡閾值時判決是否存在失衡天線。
優(yōu)選地，對于產(chǎn)生替換數(shù)據(jù)的非失衡天線的選擇，在所有的非失衡天線中任意選取，或者通過給定的保護算法確定。
優(yōu)選地，所述給定的天線失衡指標是各個天線接收信號的頻譜特性或者各個天線接收信號的相對信噪比。
優(yōu)選地，所述判決是否存在失衡天線的步驟還包括當某一根接收天線或某幾根接收天線的天線失衡指標超出所述預先設置的失衡閾值的范圍時，則判定存在失衡天線，否則判定不存在失衡天線。
優(yōu)選地，所述利用其中一根非失衡天線的數(shù)據(jù)或多根非失衡天線的數(shù)據(jù)加權合并后的結果替換所述失衡天線的數(shù)據(jù)的步驟還包括
直接復制到失衡天線上作為所述失衡天線的接收數(shù)據(jù)。
優(yōu)選地，所述給定的保護算法是頻譜特性畸變的程度最小或相對信噪比最大。
優(yōu)選地，被替換的最多失衡天線數(shù)不大于接收天線數(shù)與發(fā)送天線數(shù)之差。
優(yōu)選地，所述給定的天線失衡指標為各個接收天線的相對信噪比，并且替換天線的保護算法是通過選取具有最大相對信噪比的天線，將該天線上的數(shù)據(jù)直接復制到所有失衡天線上。(這一段是具體的舉例，是否應該省略？)本發(fā)明的方法通過簡單的多天線判決和替換操作，可以有效屏蔽實際MIMO系統(tǒng)中接收端天線失衡的影響，保證系統(tǒng)性能的穩(wěn)定性。
具體實施例方式
針對存在的問題，本發(fā)明提出了一種應用于實際MIMO系統(tǒng)的天線失衡保護方法。該方法在現(xiàn)有MIMO系統(tǒng)的接收端附加天線失衡判決單元和天線失衡保護單元，具體步驟包括在天線失衡判決單元內(nèi)，根據(jù)給定的天線失衡指標(例如，各天線接收信號的頻譜特性或各天線接收信號的相對信噪比等)對所有接收天線相應射頻通路接收到的數(shù)據(jù)進行分析。
比較各接收天線的失衡指標和預先設置的失衡閾值，判決是否存在失衡天線。當某一根接收天線或某幾根接收天線的天線失衡指標超出失衡閾值的范圍時，則判定存在失衡天線；否則，判定不存在失衡天線。
當接收天線中不存在失衡天線時，不啟動天線失衡保護單元，直接傳輸各接收天線的數(shù)據(jù)進行后續(xù)的檢測譯碼過程。
當接收天線中存在失衡天線時，啟動天線失衡保護單元，用某根非失衡天線的數(shù)據(jù)或多根非失衡天線的數(shù)據(jù)加權合并后的結果替換失衡天線的數(shù)據(jù)(即直接復制到失衡天線上作為該失衡天線的接收數(shù)據(jù))，傳輸調(diào)整復制后的數(shù)據(jù)進行后續(xù)的檢測譯碼過程。
其中，對于各接收天線相應射頻通路接收到的數(shù)據(jù)進行天線失衡指標的分析過程，可以綜合所有接收天線進行，也可以每根接收天線分別進行；對于是否存在失衡天線的判決，可以在每次天線失衡指標超出失衡閾值時判決，也可以在一段時間內(nèi)天線失衡指標持續(xù)超出失衡閾值時判決；對于產(chǎn)生替換數(shù)據(jù)的非失衡天線的選擇，可以在所有的非失衡天線中任意選取，也可以通過給定的保護算法(例如，頻譜特性畸變的程度最小或相對信噪比最大等)確定；對于失衡天線替換數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，可以是某一根非失衡天線數(shù)據(jù)的直接復制，也可以是某幾根非失衡天線數(shù)據(jù)加權合并后的結果。
當存在多根失衡天線時，用不同非失衡天線產(chǎn)生的數(shù)據(jù)替換各失衡天線的數(shù)據(jù)比用單根非失衡天線的數(shù)據(jù)替換各失衡天線的數(shù)據(jù)可以獲得更好的系統(tǒng)性能。
此外，為保證MIMO系統(tǒng)中后續(xù)譯碼過程的順利進行，該方法中可替換的最多失衡天線數(shù)應不大于接收天線數(shù)與發(fā)送天線數(shù)之差，即，設MIMO系統(tǒng)的發(fā)送天線數(shù)為M，接收天線數(shù)為N，可替換的最多失衡天線數(shù)為P，則P≤N-M。
下面結合實例來描述本發(fā)明提出的應用于實際MIMO系統(tǒng)的天線失衡保護方法。
本發(fā)明公開了一種采用天線失衡保護的MIMO系統(tǒng)接收端結構框架。
在實際MIMO系統(tǒng)的接收端附加天線失衡判決單元和天線失衡保護單元，以便針對各接收天線相應射頻通路接收到的數(shù)據(jù)進行分析，從而判決是否存在失衡天線并采取天線失衡保護，系統(tǒng)接收端后續(xù)的模塊單元與當前的MIMO系統(tǒng)相同。下面具體說明本發(fā)明所提出的實際MIMO系統(tǒng)中天線失衡保護方法的應用，此處設天線失衡指標為各接收天線的相對信噪比，失衡閾值為α，替換天線的保護算法為選取具有最大相對信噪比的天線，將該天線上的數(shù)據(jù)直接復制到所有失衡天線上。
在本發(fā)明中，MIMO系統(tǒng)中N根接收天線所對應的射頻通路接收到的數(shù)據(jù)首先經(jīng)過天線失衡判決單元，在該單元中針對N路信號分別進行信噪比簡化估計(每幀統(tǒng)計一次)，得到各接收天線上信號的絕對信噪比SNRabk(k＝1，2，...N)，單位為dB；以N根接收天線中最大的信噪比SNRmax為基準，計算各接收天線信號的相對信噪比SNRrek=SNRabk-SNRmax(k=1,2,...N);]]>若所有接收天線的相對信噪比均大于失衡閾值α，則判定不存在失衡天線，不啟動天線失衡保護單元，直接將N路數(shù)據(jù)傳輸?shù)较乱粋€模塊，進行后續(xù)的檢測譯碼過程；若某些接收天線的相對信噪比低于失衡閾值α，則判定存在失衡天線，啟動天線失衡保護單元，將相對信噪比最大的接收天線上的數(shù)據(jù)直接復制到所有相對信噪比低于失衡閾值α的接收天線上，然后將新的N路數(shù)據(jù)(其中有P+1(1≤P≤N-M)路數(shù)據(jù)相等，均為相對信噪比最大的接收天線數(shù)據(jù)的復制)傳輸?shù)较乱粋€模塊，進行后續(xù)的檢測譯碼過程。
權利要求
1.一種應用于實際MIMO系統(tǒng)的天線失衡保護方法，其中在實際MIMO系統(tǒng)的接收端附加天線失衡判決單元和天線失衡保護單元，其特征在于，所述方法包括步驟根據(jù)給定的天線失衡指標對接收天線上的數(shù)據(jù)進行分析，比較各接收天線的失衡指標和預先設置的失衡閾值，判決是否存在失衡天線；如果不存在失衡天線，則不啟動天線失衡保護單元，直接傳輸各接收天線的數(shù)據(jù)，進行后續(xù)的檢測譯碼過程；如果存在失衡天線，則啟動天線失衡保護單元，利用其中一根非失衡天線的數(shù)據(jù)或多根非失衡天線的數(shù)據(jù)加權合并后的結果替換所述失衡天線的數(shù)據(jù)，傳輸調(diào)整復制后的數(shù)據(jù)進行后續(xù)的檢測譯碼過程。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，對接收天線上的數(shù)據(jù)進行分析包括針對所有接收天線的數(shù)據(jù)綜合分析，或者針對每根接收天線的數(shù)據(jù)分別分析。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，比較各接收天線的失衡指標和預先設置的失衡閾值，判決是否存在失衡天線還包括步驟在天線失衡指標超出失衡閾值時即刻判決是否存在失衡天線，或者在一段時間內(nèi)天線失衡指標持續(xù)超出失衡閾值時判決是否存在失衡天線。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，對于產(chǎn)生替換數(shù)據(jù)的非失衡天線的選擇，在所有的非失衡天線中任意選取，或者通過給定的保護算法確定。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述給定的天線失衡指標是各個天線接收信號的頻譜特性或者各個天線接收信號的相對信噪比。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述判決是否存在失衡天線的步驟還包括當某一根接收天線或某幾根接收天線的天線失衡指標超出所述預先設置的失衡閾值的范圍時，則判定存在失衡天線，否則判定不存在失衡天線。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述利用其中一根非失衡天線的數(shù)據(jù)或多根非失衡天線的數(shù)據(jù)加權合并后的結果替換所述失衡天線的數(shù)據(jù)的步驟還包括直接復制到失衡天線上作為所述失衡天線的接收數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述給定的保護算法是頻譜特性畸變的程度最小或相對信噪比最大。
9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中被替換的最多失衡天線數(shù)不大于接收天線數(shù)與發(fā)送天線數(shù)之差。
10.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述給定的天線失衡指標為各個接收天線的相對信噪比，并且替換天線的保護算法是通過選取具有最大相對信噪比的天線，將該天線上的數(shù)據(jù)直接復制到所有失衡天線上。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種應用于實際MIMO系統(tǒng)的天線失衡保護方法，該方法可以有效改善實際MIMO系統(tǒng)中由接收端射頻單元不穩(wěn)定或硬件設備突發(fā)故障等引起的天線失衡所造成的系統(tǒng)性能惡化。具體做法為在MIMO系統(tǒng)的接收端附加天線失衡判決單元和天線失衡保護單元，針對給定的天線失衡指標，對所有接收天線的數(shù)據(jù)進行分析，比較各接收天線的失衡指標和預先設置的失衡閾值，判決是否存在失衡天線，若不存在失衡天線，則直接傳輸各接收天線的數(shù)據(jù)進行后續(xù)的數(shù)據(jù)檢測和處理過程；若存在失衡天線，則用某根非失衡天線的數(shù)據(jù)或多根非失衡天線的數(shù)據(jù)加權合并后的結果替換失衡天線的數(shù)據(jù)，傳輸調(diào)整復制后的數(shù)據(jù)進行后續(xù)的數(shù)據(jù)檢測和處理過程。該方法通過簡單的多天線判決和替換操作，可以有效屏蔽實際MIMO系統(tǒng)中接收端天線失衡的影響，保證系統(tǒng)性能的穩(wěn)定性。
文檔編號H04B7/26GK1925356SQ20061015301
公開日2007年3月7日 申請日期2006年9月19日 優(yōu)先權日2006年9月19日
發(fā)明者陶小峰, 張平, 徐瑨, 周明宇, 王勇, 李立華 申請人:北京郵電大學, 北京三星通信技術研究有限公司