專利名稱：一種應用多天線發(fā)射雙數據流的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及智能天線領域，特別是涉及一種應用多天線發(fā)射雙數據流的方 法及裝置。
背景技術：
在目前的HSPA( High-Speed Packet Access,高速分組接入)以及LTE( Long Term Evolution,長期演進)中，需要使用MIMO( Multiple-Input Multiple-Output, 多輸入多輸出)多天線技術來提升網絡吞吐量以及系統(tǒng)容量。目前利用MIMO 技術發(fā)射雙數據流有兩種實現(xiàn)方法采用GBF (Group Beam-forming,分組波 束賦形)技術和無碼本的Precoding (預編碼)技術。
下面以基站8天線為例描述采用GBF的天線分組方法。對多天線進行分 組時，可任意分組，例如可將8天線分為兩組，每組4根天線，或者分為一組 3根天線，另一組5才艮天線等。當天線為小間距(例如間距為半波長)陣列時， 組內可采用傳統(tǒng)的波束賦形技術進行數據處理；當天線為大間距(例如間距大 于等于兩倍波長)陣列時，組內可采用發(fā)射分集技術或者其他分集技術進行數 據處理。
在此以基站8天線小間距陣列，終端2天線為例說明采用GBF發(fā)送雙數 據流的具體過程。參見圖l所示，8天線分為2組，每組為4天線，組內的4 個天線采用獨立的波束賦形技術進行處理。終端的2天線間距為半個波長，從 空間特性來看它們的特性基本一致，只需要根據部分信道狀態(tài)信息對發(fā)送的數 據流進行加權發(fā)射，基站發(fā)射端不需要完整的信道矩陣，因而不需要UE(User Equipment,用戶設備)端的兩根接收天線分別發(fā)送不同的導頻，即l正端只需 發(fā)送一個導頻。具體的，采用GBF進行加權處理時，加權矩陣的獲取如下
<formula>formula see original document page 5</formula>上式中w" ^可通過對基站第一組4天線的信道矩陣采用傳統(tǒng)的波束賦
形技術獲得，同理， ~^24可通過對第二組4天線的信道矩陣采用傳統(tǒng)的波束
賦形技術獲得，然后將它們分別與數據流si ， s2相乘之后由兩組天線分別發(fā)射出 去，即每個數據流是經過加權后，通過4根天線發(fā)射。
下面簡要描述無碼本的Precoding技術。無碼本的Precoding技術與上述天 線分組技術的區(qū)別在于，采用無碼本的Precoding技術需要獲得完整的下行信 道信息，來對發(fā)送的數據流進行加權發(fā)射，它的加權因子可通過對信道矩陣H 進行特征值分解或者是奇異值分解得到，即采用分解后的最大的兩個特征值或
者是奇異值的特征向量分別對、和、加權。每個數據流是經過加權后，通過8 根天線發(fā)射，因此采用無碼本的Precoding技術能獲得比采用天線分組技術更 大的性能增益，能得到更大的網絡吞吐量和系統(tǒng)容量。但是，由于當發(fā)射雙數 據流時需要獲得完整的信道信息，要求l正端上行發(fā)送兩個不同的導頻，復雜 度較高，實際終端中難以實現(xiàn)。
發(fā)明人在發(fā)明過程中發(fā)現(xiàn)，釆用GBF時，UE端只需發(fā)送一個導頻，但其 不足在于每個數據流只能通過部分天線發(fā)射，并不能得到所有天線的陣列增 益，因此性能不能達到最優(yōu)；而當在采用無碼本的Precoding技術時，雖然每 個數據流可以通過全部天線發(fā)射，但要其不足在于求UE端發(fā)送兩個不同的 導頻，而這必將導致終端實現(xiàn)的復雜度較高。

發(fā)明內容
本發(fā)明實施例提供了 一種應用多天線發(fā)射雙數據流的方法及裝置，以實現(xiàn) 既能得到完整的天線陣列增益，又能減少終端發(fā)射導頻的數量，從而筒化終端 實現(xiàn)的復雜度。
本發(fā)明實施例提供了一種應用多天線發(fā)射雙數據流的方法，包括下列步
驟
將多根天線分為對稱的兩組；
將每條待發(fā)送數據流映射成多個子數據流，每個子數據流對應一根天線； 分別將映射至同 一根天線的子數據流疊加，獲得該根天線的待發(fā)送子數據
流;
每根天線發(fā)射其對應的子數據流。
本發(fā)明實施例還提供了一種應用多天線發(fā)射雙數據流的裝置，包括 分組模塊，用于將多根天線分為對稱的兩組；
映射模塊，用于將每條待發(fā)送數據流映射成多個子數據流，每個子數據流 對應一一艮天線；
疊加模塊，用于分別將映射至同一根天線的子數據流疊加，獲得該根天線 的待發(fā)送子數據流；
發(fā)射模塊，用于通過每根天線發(fā)射該天線對應的子數據流。 有益效果
本發(fā)明實施例中，由于將天線分成對稱的兩組，因而不需要UE都發(fā)送不 同的導頻；同時，由于每一個待發(fā)送數據流最終都是經過全部天線進行發(fā)射的， 因而它能夠獲得全部天線的陣列增益，因此，使用本發(fā)明不僅能得到完整的天 線陣列增益；而且只需要發(fā)送一個導頻，從而能夠簡化終端實現(xiàn)的復雜度。


圖1為現(xiàn)有技術中應用多天線發(fā)射雙數據流的信號流向示意圖；圖2為本發(fā)明實施例中所述應用多天線發(fā)射雙數據流的方法的實施流程示
意圖3為本發(fā)明方法實施例中所述將每條待發(fā)送數據流映射成多個子數據流 的實施流程示意圖4為本發(fā)明方法實施例中所述釆用8天線發(fā)射雙數據流的實施流程示意
圖5為本發(fā)明方法實施例中所述8天線時數據流的信號流向示意圖； 圖6為本發(fā)明方法實施例中所述應用多天線發(fā)射雙數據流的裝置的結構示 意圖7為應用本發(fā)明實施例與現(xiàn)有技術仿真的結果的對比示意圖。
具體實施例方式
為了實現(xiàn)發(fā)射雙數據流時既能得到完整的天線陣列增益，又能減少終端發(fā) 射導頻的數量從而簡化終端實現(xiàn)的復雜度，本發(fā)明實施例提供一種應用多天線 發(fā)射雙數據流的方法，圖2為應用多天線發(fā)射雙數據流的方法的實施流程示意 圖，如圖所示，可以包括下列主要步驟
步驟201、將多根天線分為對稱的兩組；
步驟202、將每條待發(fā)送數據流映射成多個子數據流，每個子數據流對應 一根天線；
步驟203、分別將映射至同一根天線的子數據流疊加，獲得該根天線的待 發(fā)送子數據流；
步驟204、每根天線發(fā)射對應的子數據流。
圖3為將每條待發(fā)送數據流映射成多個子數據流的實施流程示意圖，如圖 所示，步驟203的具體實施方式
可以包括
步驟2031、確定每組天線的第一組權向量； 步驟2032、根據接收端的最大功率獲取第二組權向量；步驟2033、將每條待發(fā)送數據流用權向量進行加權處理后獲得加權后的各 子數據流，所述權向量包括該條待發(fā)送數據流所對應的該組天線的第一組權向 量、第二組權向量。
在實際實現(xiàn)中，步驟2031和2032中所作的處理可以有多種，例如步驟2031 中所獲取的第一組權向量可以采用GBF或發(fā)射分集技術對數據流進行處理； 步驟2032中所獲取的第二組權向量可以采用有碼本的發(fā)射分集技術、空時編 碼分集技術或延時發(fā)射分集技術對數據流進行處理。實施中，步驟2031與步 驟2032不必之間不必有先后順序。
下面以發(fā)射端(基站)釆用8天線的結構發(fā)送雙數據流Si，、的具體實施 為例來對上述步驟進行說明。
圖4為采用8天線發(fā)射雙數據流的實施流程示意圖，如圖所示，本實施例 的方法步驟流程可以如下
步驟401、將發(fā)射端的8根發(fā)射天線分為每組4根天線的兩組。
本實施例中是將發(fā)射端的8根天線分為兩組，其中每組4根天線，分組時 可對組間天線進行拉遠以減小天線之間的相關性，這樣可以獲得更好的性能。
實施中，只需分成對稱的兩組即可，視全部天線數目情況可使天線數目不 同，如6才艮天線分成的兩組，每組3才艮。
步驟402、在組內采用GBF獲取第一組權向量，以減少終端發(fā)射的導頻數量。
圖5為8天線時數據流的信號流向示意圖，圖5僅用于說明發(fā)射端發(fā)射雙 數據流的流程，本領域技術人員易知，實際實施中并不受發(fā)射天線和接收天線 的個數的限制，也不受天線的分組個數的限制。下面結合圖5對實施方式進行 說明。
當天線為小間距(例如間距為半波長)陣列時，在組內可采用GBF獲取 第一組權向量。
數據流向量中的每一個符號處理過程都是一樣的。在此以數據流81為例來說明，為簡便表示，下面以A表示Si向量中的一個符號。下面對應圖5中的具 體信號的流向進行說明，Stepl (相當于步驟3031 )處獲得的是數據流si,、向 量經過GBF進行加權或分集處理的結果，輸出為S-St印l—out = K"W2，v^，w14]、,
其中(""表示向量的共軛轉置，此處的第一組權向量w" w"的選取可采用分集 技術獲得，也可采用根據EBB(Eigenvalue Based Beamforming，特征向量波束 賦形)或GOB (Grid Of Beam,網格波束賦形)算法得到的特征向量獲得。
注意本步驟也適用于其它實施例，以下不再贅述。
步驟403、在組內采用有碼本的發(fā)射分集技術獲取第二組權向量，將其分 集到發(fā)射端的全部發(fā)射天線上。
在組內采用有碼本的發(fā)射分集技術處理數據^ (本實施例中，此時^已經 過步驟402的處理)，本步驟處理后可以將發(fā)射端擴展至一個數據流由8天線 發(fā)射的模式，以進一步獲得更多的天線分集增益。
步驟404、將每條待發(fā)送數據流用第一組、第二組權向量進行加權處理后 獲得加權后的各子數據流。
下面以采用有碼本的發(fā)射分集技術時的經過步驟403、步驟404實施為例 進行說明。
在Step2 (相當于步驟402處理后的403 )處，數據^經過有碼本的發(fā)射分 集技術處理后，變成8個數據符號，可用向量的形式表示如下
s2—step2_out = [;if wu,;if w12，;if ,,《M^,《Wu，;i^2,;i^,;i^4f & 這個數據流的前四個數據符號經過第一組天線，歷經信道hi,后四個數據
符號經過第二組天線，歷經信道h、對于數據流Si,加權采用的第二組權向量中
的A，A。對于數據流S2，采用的第二組權向量中的^，^4，進一步的，其中向量
W，A]同向量[^A]是相互正交的，即滿足K，^][A，A]"-o。除此之外，這四個
A = ^ = 1 ， =—義4
值之間還有一定的關系，例如，可以但不限于取 W 4,<formula>formula see original document page 10</formula> (注4，^4，A也可為向量形式)。
下面具體說明采用有碼本的發(fā)射分集技術時加權向量的選取準則。以數據
流、為例，Si經過兩次處理(GBF+有碼本的發(fā)射分集技術)后，通過天線發(fā)射， 經過信道至UE端，l正端的接收信號可表示為
M = Wf + W「^h^ + ，其中 L 」即第 一組權向量中第 一組天線的賦
形加權系數，、為第一組天線得到的信道矩陣，為払4大小的方陣，"i為噪聲。 可采用接收端的功率最大化來選取第二組權向量中第一組天線的權值 A，冬，接收端的數據流si的功率A可表示如下式
將式(l)展開，可表示成4項之和，分別為"》，c，"他們分別等于
or=wf ;^h2 《wt p)
即p^fl + 6 + c + ", (2)中的四項可化簡，因為V!"實際上是信號流的發(fā)射功
率，是一個常數值，以符號&表示，另外由于hi，h2都是已知的量，那么R一 = 即信道矩陣的協(xié)方差矩陣也是已知量(其中"'=1，2)。根據這些已知條件有 /H^fiV"^," V^wfR^wj Vf/^wnw^l^i^Rx^ ( 3 )，
從式(3)可以看出，第一項和第四項都是已知量，那么要使接收端功率最大， 即要使第二項和第三項的和最大，從碼本集合當中選出使第二項和第三項的和 最大的AA，作為加權系數。
注意本步驟也適用于其它實施例，以下不再贅述。
步驟405、分別將映射至同一根天線的子數據流疊加，獲得該根天線的待發(fā)送子數據流。
即圖5中所示的step 3階段。
步驟406、每根天線發(fā)射對應的經過GBF和有碼本的發(fā)射分集技術處理子 數據流。
本實施例中將發(fā)射端的多根發(fā)射天線分組，采用GBF對待發(fā)送數據流進 行加權或分集處理，以減少終端發(fā)射的導頻數量，釆用有碼本的發(fā)射分集技術 對待發(fā)送數據流進行發(fā)射分集處理，將其分集到發(fā)射端的全部發(fā)射天線上，再 通過所述全部發(fā)射天線發(fā)射經過GBF和有碼本的發(fā)射分集技術處理的子數據 流，因此不僅能得到完整的天線陣列增益，而且只需要終端發(fā)送一個導頻，從 而能夠簡化終端實現(xiàn)的復雜度。
第二組權向量也可以通過空時編碼分集技術確定，空時編碼分集技術也是 一種分集結構，只是它不是通過加權體現(xiàn)分集，而是對數據流作非線性變換得 到，比如數據X通過天線1發(fā)射，X的共軛通過天線2發(fā)射。其本質都是不同 天線發(fā)送相同數據流，能夠將數據流分集到全部發(fā)射天線上，獲得分集增益。
例如，兩個不同的數據流X、 Y,經過第一次處理分別變成X,2X,3X,4X; Y,2Y,3Y，4Y,第二次的加權系數設為ml，m2，m3，m4,那么經過第二次的處理后 數據流X變成X*ml,2X*ml，3X*ml,4X*ml,X*m2,2X*m2,3X*m2,4X*m2,類似
最終第一個天線的發(fā)射數據為X*ml+Y*m3,第二個2X*ml+2Y*m3……可以 看出，每個天線都包含有數據流X和Y,這就達到了所有天線都發(fā)送不同數據 流的目的。
基于同一發(fā)明構思，本發(fā)明實施例還提供一種應用多天線發(fā)射雙數據流的 裝置，下面結合附圖對本裝置的具體實施方式
進行說明。
圖6為應用多天線發(fā)射雙數據流的裝置的結構示意圖，如圖所示，裝置中 可以包括分組模塊601、映射模塊602、疊加模塊603、發(fā)射模塊604,其中
分組模塊601用于將多根天線分為對稱的兩組；映射模塊602用于將每條待發(fā)送數據流映射成多個子數據流，每個子數據 流對應一一艮天線；
疊加模塊603用于分別將映射至同一根天線的子數據流疊加，獲得該根天 線的待發(fā)送子數據流；
發(fā)射模塊604用于通過每根天線發(fā)射該天線對應的子數據流。 具體的，映射模塊602中可以包括
第一組權向量獲取單元，用于確定每組天線的第一組權向量； 第二組權向量獲取單元，用于根據接收端數據流的最大功率獲取第二組權 向量；
加權單元，用于將每條待發(fā)送數據流用權向量進行加權處理后獲得加權后 的各子數據流，所述權向量包括該條待發(fā)送數據流所對應的該組天線的第一組 權向量、第二組權向量。
在第一組權向量獲取單元中可以進一步用于根據該組天線的信道矩陣獲 得第一組權向量。
在第二組權向量獲取單元中可以包括第三子單元、第四子單元、第五子單 元三者之一或則其組合，其中
第三子單元，用于通過對基站中的天線信道矩陣采用空時編碼分集技術、 確定第二組權向量；
第四子單元，用于通過對基站中的天線信道矩陣采用延時分集技術確定第 二組4又向量；
第五子單元，用于通過對基站中的天線信道矩陣采用有碼本的發(fā)射分集技 術確定第二組權向量。
其中，第五子單元還可以進一步用于使每組天線的第二組權向量相互正交。
為了更清楚地說明本發(fā)明的實施效果，下面提供應用本發(fā)明實施例的方案 與現(xiàn)有技術進行仿真的對比示意圖。參見圖7所示，圖中各曲線為采用不同方案應用基站8天線(UE2天線)發(fā)送雙流數據的仿真的結果的對比示意圖，其 中SCM v7.0 Casel v=3kmph是仿真釆用的信道模型的一些參數，為了便于描 述，下面按照曲線從上到下的順序進行對比說明
(1)最上面的一條曲線是應用現(xiàn)有技術中無碼本的預編碼Precoding方式 仿真得到的性能曲線；
(2 )從上到下第2條曲線是應用本發(fā)明實施例中GBF+有碼本的發(fā)射分集 技術并且對分組的天線進行拉遠的方案，仿真得到的性能曲線；
(3 )從上到下第3條曲線是應用現(xiàn)有技術中GBF并且對分組的天線進行 拉遠的方案，仿真得到的性能曲線；
(4)從上到下第4條曲線是應用本發(fā)明實施例中GBF+有碼本的發(fā)射分集 技術的方案，仿真得到的性能曲線；
(5 )從上到下第5條曲線是應用現(xiàn)有技術中GBF的方案，仿真得到的性 能曲線。
本領域普通技術人員由圖中明顯可以看出
(1) 、應用本發(fā)明實施例中GBF+有碼本的發(fā)射分集技術的方案比現(xiàn)有技 術中僅采用GBF進行仿真得到的性能好;
(2) 、無論是應用本發(fā)明實施例的方案還是應用現(xiàn)有技術，對分組的天線 進行拉遠后，均能得到更好的性能。
由上述實施例可知由于將天線分成對稱的兩組，因而不需要UE都發(fā)送 不同的導頻；同時，由于每一個待發(fā)送數據流最終都是經過全部天線進行發(fā)射 的，因而它能夠獲得全部天線的陣列增益，因此，使用本發(fā)明不僅能得到完整 的天線陣列增益；而且只需要發(fā)送一個導頻，從而能夠筒化終端實現(xiàn)的復雜度。
明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及 其等同技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1、一種應用多天線發(fā)射雙數據流的方法，其特征在于，包括如下步驟將多根天線分為對稱的兩組；將每條待發(fā)送數據流映射成多個子數據流，每個子數據流對應一根天線；分別將映射至同一根天線的子數據流疊加，獲得該根天線的待發(fā)送子數據流；每根天線發(fā)射對應的子數據流。
2、 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述將每條待發(fā)送數據流映射成多個子數據流，具體為確定每組天線的第 一組權向量；根據接收端的最大功率獲取第二組權向量；將每條待發(fā)送數據流用權向量進行加權處理后獲得加權后的各子數據流，所述權向量包括該條待發(fā)送數據流所對應的該組天線的第 一組權向量、第二組權向量。
3、 如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一組權向量根據該組天線的信道矩陣獲得。
4、 如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二組權向量通過對基站中的天線信道矩陣采用空時編碼分集技術、延時分集技術或有碼本的發(fā)射分集技術確定。
5、 如權利要求2所述的方法，其特征在于，每組天線的第二組權向量相互正交。
6、 一種應用多天線發(fā)射雙數據流的裝置，其特征在于，包括分組模塊，用于將多根天線分為對稱的兩組；映射模塊，用于將每條待發(fā)送數據流映射成多個子數據流，每個子數據流對應一一艮天線；疊加模塊，用于分別將映射至同一根天線的子數據流疊加，獲得該根天線的待發(fā)送子數據流；發(fā)射模塊，用于通過每根天線發(fā)射該天線對應的子數據流。
7、 如權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述映射模塊包括第一組權向量獲取單元，用于確定每組天線的第一組權向量；第二組權向量獲取單元，用于根據接收端的最大功率獲取第二組權向量；加權單元，用于將每條待發(fā)送數據流用權向量進行加權處理后獲得加權后的各子數據流，所述權向量包括該條待發(fā)送數據流所對應的該組天線的第 一組權向量、第二組權向量。
8、 如權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述第一組權向量獲取單元進一步用于根據該組天線的信道矩陣獲得第一組權向量。
9、 如權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述第二組權向量獲取單元包括第三子單元、第四子單元、第五子單元三者之一或則其組合，其中第三子單元，用于通過對基站中的天線信道矩陣采用空時編碼分集技術、確定第二組權向量；第四子單元，用于通過對基站中的天線信道矩陣采用延時分集技術確定第二組權向量；第五子單元，用于通過對基站中的天線信道矩陣采用有碼本的發(fā)射分集技術確定第二組權向量。
10、 如權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述第五子單元進一步用于使每組天線的第二組權向量相互正交。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應用多天線發(fā)射雙數據流的方法及裝置，涉及智能天線領域。包括將多根天線分為對稱的兩組；將每條待發(fā)送數據流映射成多個子數據流，每個子數據流對應一根天線；分別將映射至同一根天線的子數據流疊加，獲得該根天線的待發(fā)送子數據流；每根天線發(fā)射對應的子數據流。應用本發(fā)明既能得到完整的發(fā)射端天線陣列增益，又能減少終端發(fā)射導頻的數量從而簡化終端實現(xiàn)的復雜度。
文檔編號H04B7/04GK101534143SQ20081010181
公開日2009年9月16日 申請日期2008年3月12日 優(yōu)先權日2008年3月12日
發(fā)明者吳柯維, 宇 楊, 譚鳳鳴 申請人:大唐移動通信設備有限公司