專利名稱：一種應(yīng)用于實(shí)際mimo系統(tǒng)的天線失衡保護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，尤其涉及第三代(3G)移動(dòng)通信系統(tǒng)、超三代(B3G)移動(dòng)通信系統(tǒng)或第四代(4G)移動(dòng)通信系統(tǒng)中多天線接收端的失衡保護(hù)方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)高速率、高質(zhì)量的業(yè)務(wù)需求顯著增長(zhǎng)，但與此同時(shí)，急劇增加的業(yè)務(wù)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(shù)，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(diǎn)而成為未來(lái)無(wú)線通信系統(tǒng)中被廣泛關(guān)注和采用的技術(shù)。同時(shí)，隨著大規(guī)模集成電路和片上設(shè)計(jì)等硬件開發(fā)技術(shù)的發(fā)展以及具有高速處理能力的芯片的問(wèn)世，應(yīng)用多天線技術(shù)的無(wú)線通信系統(tǒng)已經(jīng)能夠具體實(shí)現(xiàn)。但在實(shí)際的MIMO系統(tǒng)中，對(duì)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(shè)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(shì)，影響接收性能。因此，有必要研究一種在實(shí)際MIMO系統(tǒng)的接收端對(duì)抗天線失衡的方法，以便在接收天線出現(xiàn)失衡時(shí)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(yīng)用于實(shí)際MIMO系統(tǒng)的天線失衡保護(hù)方法，該方法可以有效改善實(shí)際MIMO系統(tǒng)中由接收端射頻單元不穩(wěn)定或硬件設(shè)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(yīng)用于實(shí)際MIMO系統(tǒng)的天線失衡保護(hù)方法，其中在實(shí)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(hù)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(biāo)對(duì)接收天線上的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，比較各接收天線的失衡指標(biāo)和預(yù)先設(shè)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(dòng)天線失衡保護(hù)單元，直接傳輸各接收天線的數(shù)據(jù)，進(jìn)行后續(xù)的檢測(cè)譯碼過(guò)程；如果存在失衡天線，則啟動(dòng)天線失衡保護(hù)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(quán)合并后的結(jié)果替換所述失衡天線的數(shù)據(jù)，傳輸調(diào)整復(fù)制后的數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)的檢測(cè)譯碼過(guò)程。
優(yōu)選地，對(duì)接收天線上的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析包括針對(duì)所有接收天線的數(shù)據(jù)綜合分析，或者針對(duì)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(biāo)和預(yù)先設(shè)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(biāo)超出失衡閾值時(shí)即刻判決是否存在失衡天線，或者在一段時(shí)間內(nèi)天線失衡指標(biāo)持續(xù)超出失衡閾值時(shí)判決是否存在失衡天線。
優(yōu)選地，對(duì)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(guò)給定的保護(hù)算法確定。
優(yōu)選地，所述給定的天線失衡指標(biāo)是各個(gè)天線接收信號(hào)的頻譜特性或者各個(gè)天線接收信號(hào)的相對(duì)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(dāng)某一根接收天線或某幾根接收天線的天線失衡指標(biāo)超出所述預(yù)先設(shè)置的失衡閾值的范圍時(shí)，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(quán)合并后的結(jié)果替換所述失衡天線的數(shù)據(jù)的步驟還包括
直接復(fù)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(hù)算法是頻譜特性畸變的程度最小或相對(duì)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(biāo)為各個(gè)接收天線的相對(duì)信噪比，并且替換天線的保護(hù)算法是通過(guò)選取具有最大相對(duì)信噪比的天線，將該天線上的數(shù)據(jù)直接復(fù)制到所有失衡天線上。(這一段是具體的舉例，是否應(yīng)該省略？)本發(fā)明的方法通過(guò)簡(jiǎn)單的多天線判決和替換操作，可以有效屏蔽實(shí)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(shí)施例方式
針對(duì)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種應(yīng)用于實(shí)際MIMO系統(tǒng)的天線失衡保護(hù)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(hù)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(biāo)(例如，各天線接收信號(hào)的頻譜特性或各天線接收信號(hào)的相對(duì)信噪比等)對(duì)所有接收天線相應(yīng)射頻通路接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
比較各接收天線的失衡指標(biāo)和預(yù)先設(shè)置的失衡閾值，判決是否存在失衡天線。當(dāng)某一根接收天線或某幾根接收天線的天線失衡指標(biāo)超出失衡閾值的范圍時(shí)，則判定存在失衡天線；否則，判定不存在失衡天線。
當(dāng)接收天線中不存在失衡天線時(shí)，不啟動(dòng)天線失衡保護(hù)單元，直接傳輸各接收天線的數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)的檢測(cè)譯碼過(guò)程。
當(dāng)接收天線中存在失衡天線時(shí)，啟動(dòng)天線失衡保護(hù)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(quán)合并后的結(jié)果替換失衡天線的數(shù)據(jù)(即直接復(fù)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(fù)制后的數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)的檢測(cè)譯碼過(guò)程。
其中，對(duì)于各接收天線相應(yīng)射頻通路接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行天線失衡指標(biāo)的分析過(guò)程，可以綜合所有接收天線進(jìn)行，也可以每根接收天線分別進(jìn)行；對(duì)于是否存在失衡天線的判決，可以在每次天線失衡指標(biāo)超出失衡閾值時(shí)判決，也可以在一段時(shí)間內(nèi)天線失衡指標(biāo)持續(xù)超出失衡閾值時(shí)判決；對(duì)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(guò)給定的保護(hù)算法(例如，頻譜特性畸變的程度最小或相對(duì)信噪比最大等)確定；對(duì)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(fù)制，也可以是某幾根非失衡天線數(shù)據(jù)加權(quán)合并后的結(jié)果。
當(dāng)存在多根失衡天線時(shí)，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(guò)程的順利進(jìn)行，該方法中可替換的最多失衡天線數(shù)應(yīng)不大于接收天線數(shù)與發(fā)送天線數(shù)之差，即，設(shè)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(jié)合實(shí)例來(lái)描述本發(fā)明提出的應(yīng)用于實(shí)際MIMO系統(tǒng)的天線失衡保護(hù)方法。
本發(fā)明公開了一種采用天線失衡保護(hù)的MIMO系統(tǒng)接收端結(jié)構(gòu)框架。
在實(shí)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(hù)單元，以便針對(duì)各接收天線相應(yīng)射頻通路接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而判決是否存在失衡天線并采取天線失衡保護(hù)，系統(tǒng)接收端后續(xù)的模塊單元與當(dāng)前的MIMO系統(tǒng)相同。下面具體說(shuō)明本發(fā)明所提出的實(shí)際MIMO系統(tǒng)中天線失衡保護(hù)方法的應(yīng)用，此處設(shè)天線失衡指標(biāo)為各接收天線的相對(duì)信噪比，失衡閾值為α，替換天線的保護(hù)算法為選取具有最大相對(duì)信噪比的天線，將該天線上的數(shù)據(jù)直接復(fù)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(duì)應(yīng)的射頻通路接收到的數(shù)據(jù)首先經(jīng)過(guò)天線失衡判決單元，在該單元中針對(duì)N路信號(hào)分別進(jìn)行信噪比簡(jiǎn)化估計(jì)(每幀統(tǒng)計(jì)一次)，得到各接收天線上信號(hào)的絕對(duì)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(zhǔn)，計(jì)算各接收天線信號(hào)的相對(duì)信噪比SNRrek=SNRabk-SNRmax(k=1,2,...N);]]>若所有接收天線的相對(duì)信噪比均大于失衡閾值α，則判定不存在失衡天線，不啟動(dòng)天線失衡保護(hù)單元，直接將N路數(shù)據(jù)傳輸?shù)较乱粋€(gè)模塊，進(jìn)行后續(xù)的檢測(cè)譯碼過(guò)程；若某些接收天線的相對(duì)信噪比低于失衡閾值α，則判定存在失衡天線，啟動(dòng)天線失衡保護(hù)單元，將相對(duì)信噪比最大的接收天線上的數(shù)據(jù)直接復(fù)制到所有相對(duì)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(duì)信噪比最大的接收天線數(shù)據(jù)的復(fù)制)傳輸?shù)较乱粋€(gè)模塊，進(jìn)行后續(xù)的檢測(cè)譯碼過(guò)程。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于實(shí)際MIMO系統(tǒng)的天線失衡保護(hù)方法，其中在實(shí)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(hù)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(biāo)對(duì)接收天線上的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，比較各接收天線的失衡指標(biāo)和預(yù)先設(shè)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(dòng)天線失衡保護(hù)單元，直接傳輸各接收天線的數(shù)據(jù)，進(jìn)行后續(xù)的檢測(cè)譯碼過(guò)程；如果存在失衡天線，則啟動(dòng)天線失衡保護(hù)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(quán)合并后的結(jié)果替換所述失衡天線的數(shù)據(jù)，傳輸調(diào)整復(fù)制后的數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)的檢測(cè)譯碼過(guò)程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)接收天線上的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析包括針對(duì)所有接收天線的數(shù)據(jù)綜合分析，或者針對(duì)每根接收天線的數(shù)據(jù)分別分析。
3.根據(jù)權(quán)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(biāo)和預(yù)先設(shè)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(biāo)超出失衡閾值時(shí)即刻判決是否存在失衡天線，或者在一段時(shí)間內(nèi)天線失衡指標(biāo)持續(xù)超出失衡閾值時(shí)判決是否存在失衡天線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)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(guò)給定的保護(hù)算法確定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述給定的天線失衡指標(biāo)是各個(gè)天線接收信號(hào)的頻譜特性或者各個(gè)天線接收信號(hào)的相對(duì)信噪比。
6.根據(jù)權(quán)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(dāng)某一根接收天線或某幾根接收天線的天線失衡指標(biāo)超出所述預(yù)先設(shè)置的失衡閾值的范圍時(shí)，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(quán)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(quán)合并后的結(jié)果替換所述失衡天線的數(shù)據(jù)的步驟還包括直接復(fù)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(quán)利要求1所述的方法，其中所述給定的保護(hù)算法是頻譜特性畸變的程度最小或相對(duì)信噪比最大。
9.根據(jù)權(quán)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(quán)利要求1所述的方法，其中所述給定的天線失衡指標(biāo)為各個(gè)接收天線的相對(duì)信噪比，并且替換天線的保護(hù)算法是通過(guò)選取具有最大相對(duì)信噪比的天線，將該天線上的數(shù)據(jù)直接復(fù)制到所有失衡天線上。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種應(yīng)用于實(shí)際MIMO系統(tǒng)的天線失衡保護(hù)方法，該方法可以有效改善實(shí)際MIMO系統(tǒng)中由接收端射頻單元不穩(wěn)定或硬件設(shè)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(hù)單元，針對(duì)給定的天線失衡指標(biāo)，對(duì)所有接收天線的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，比較各接收天線的失衡指標(biāo)和預(yù)先設(shè)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(jìn)行后續(xù)的數(shù)據(jù)檢測(cè)和處理過(guò)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(quán)合并后的結(jié)果替換失衡天線的數(shù)據(jù)，傳輸調(diào)整復(fù)制后的數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)的數(shù)據(jù)檢測(cè)和處理過(guò)程。該方法通過(guò)簡(jiǎn)單的多天線判決和替換操作，可以有效屏蔽實(shí)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(hào)H04B7/26GK1925356SQ20061015301
公開日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2006年9月19日 優(yōu)先權(quán)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(qǐng)人:北京郵電大學(xué), 北京三星通信技術(shù)研究有限公司