CN100359822C - 一种天线选择发射分集处理的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种天线选择发射分集处理的方法和装置，方法包括：对N路天线接收的信号进行分集合成处理，同时对各路信号的信号强度进行计算；对合成后的信号进行解调；对解调后的信号进行帧误码检测，并根据结果分别处理：若帧误码检测无误，选择接收信号最强的信号所在的天线作为发信预选天线；若帧误码检测有误，但最强的一路信号强度未超过门限值，则选择最强的信号所在的天线作为发信预选天线；如果最强的一路信号超过门限值，则选择强度次强的信号信号所在的天线作为发信预选天线。本发明还公开了实现上述方法的装置。本发明与现有技术相比，在有N路接收通道的情况下，少用了N-1个接收通道的解调器，降低了成本。

Description

一种天线选择发射分集处理的方法和装置

技术领域：

本发明涉及无线数字通信领域时分双工基站进行天线选择发射分集处理，尤其涉及采用多根天线进行分集接收时分双工基站进行多天线选择发射分集。

背景技术：

无线基站通常对空中无线信号的接收采用多天线分集接收方式，从而降低无线信号传输中多径衰落的影响。分集的原理为：如果一条无线传播路径中的信号经历了深度衰落，而另一条相对独立的路径中可能仍包含着较强的信号，因此在多径信号中选择两个或两个以上的信号作为接收处理信号就可以提高接收的瞬时信噪比和平均信噪比。实现分集技术的一种有效方法为最大比分集合并方式(Maximum Rate Combine，缩写为MRC)。MRC方式的实现原理为：将接收的所有支路的信号进行同相化处理，按照每个接收支路的信噪比(在实际实现中将信噪比简化为接收信号强度)大小作为对应支路接收信号的权值，将所有接收支路同相化处理后的信号按照对应权值进行相加，将相加后的信号作为待处理的接收信号。

基于同样的原因，无线基站的发射也需要进行天线分集发射。在天线分集发射的方式中，选择发射分集是一种实现简单，效果明显的技术，同时对系统依赖性比较弱，不需要终端的配合。

在时分双工系统中，由于收发时间间隔较短，且发信天线为收信天线中的一根或多根，可以认为使用的无线传播路径基本一致的，同时终端通常是不会提供基站下行信号质量的反馈情况，因此可以选择一些方法来评估收信信号质量，从而为发信天线的选择提供一定的依据。

在中国专利公开号为CN1499867A、名称为“一种实时天线选择发射分集方法和装置”的专利申请中，提到了一种方法，选择各个接收天线的接收信号强度最强的天线作为预选发射天线，然后判断该接收信号强度最强的天线的误帧情况(需要对该接收天线信号进行解调)，如无误帧则在下一个发信时间使用该预选天线；如接收信号强度最强的接收天线支路有误帧，则选择信号次强的接收天线作为预选天线，同时判断该支路误帧情况，如无误帧，选择该天线为发射天线，如有误帧，选择下一个信号强度的天线，此时对该天线的处理方法同上。这种方法要求对应每个接收天线支路需要一个通道解调器。这在接收通道比较少的情况下，比较合适。如果接收天线通道超过两个以上，由于每路都需要一个解调器(考虑到实时性要求，每路都需要同时解调)，因此成本会比较高。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是现有技术中对应每个接收天线支路需要一个通道解调器因而成本较高的问题，提出一种新的方法以及相关装置，不需要各天线接收支路的解调器，只利用分集合并接收的解调器，仍能有效实现选择发射分集。

本发明中的天线选择发射分集处理的方法，包括：

1.1对N路天线接收的信号进行分集合成处理，同时对各路信号的信号强度进行计算；

1.2对合成后的信号进行解调；

1.3对解调后的信号进行帧误码检测，并根据检测结果分别按步骤1.4或步骤1.5处理；

1.4若帧误码检测无误，选择接收信号最强的信号所在的天线作为发信预选天线；

1.5若帧误码检测有误，但最强的一路信号强度未超过门限值，则选择最强的信号所在的天线作为发信预选天线；如果最强的一路信号超过门限值，则选择强度次强的信号信号所在的天线作为发信预选天线。

所述门限值为在基站解调信噪比门限值的基础上加上一定的解调信噪比余量。

为实现上述方法，本发明提供的天线选择发射分集处理的装置，包括：

N路接收信号通道，一个分集合并解调器，一路发信天线通道，一个单通道调制器，一个收发选择和发信天线选择开关；每路接收信号通道包括一个接收通道和一个用于空间分集的天线；

所述接收信号通道将从天线接收的信号进行下变频后送往所述分集合并解调器，同时计算该接收信号强度值；

所述分集合并解调器对N路接收信号通道接收的信号进行分集合并处理并对合成的信号进行解调；

所述发信天线通道对待发信号进行调制和上变频处理；

所述收发选择和发信天线选择开关，实现收发选择和发信天线选择。

所述分集合并解调器可以采用数字信号处理器和可编程逻辑电路实现。为节省成本，可以通过将该技术转化来用定制芯片技术实现。

本发明与现有技术相比，在有N路接收通道的情况下，少用了N-1个接收通道的解调器，降低了成本。

附图说明：

图1是现有技术中的多天线基站分集接收单天线发信选择分集原理图；

图2本发明中的装置的一个实施例实现的原理图；

图3本发明中装置的另一个具体实施例的原理图；

图4本发明中的方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图进行具体说明：

图1为传统的多天线基站分集接收、单天线发信选择分集方法实现装置的原理示意图，实现2选1选择发射分集。在图1中空间分集天线数量为2根。105为收发信号的天线，104为收发选择和发信天线选择开关，发信天线选择开关为一个2选1的开关。103为发信通道，实现发信信号的上变频功能。100为单通道调制器，实现发信信号的调制功能。102为接收通道，实现将接收的无线信号进行下变频，同时提供通道的接收信号强度(RSSI)值的功能。101为单通道的解调器，其功能是将接收通道下变频的信号进行解调，进行单通道信号帧误码检测，从而可以评估该通道接收信号的质量。106为控制单元，可以进行接收分集算法，实现发信天线的选择。

在这种比较传统的发射选择分集实现方法中，要求对每个接收通道都必须有一个解调器。随着接收通道数目增加，单通道解调器的数目也随之增加，这在实际应用中导致实现成本比较高。

图2为本发明的一个实施例装置实现的原理示意图，实现2选1选择发射分集。205为收发无线信号的天线。204为收发选择和发信天线选择开关，在图中发信天线选择开关为一个2选1的开关。202为接收通道，实现将从天线接收下来的无线信号进行下变频，同时提供接收通道的接收信号强度(RSSI)值的功能。200为分集合并解调器，其功能是将各接收通道下变频后的信号根据分集合并算法(如最大比分集合并算法等)进行合并，对合并后的信号进行解调，该解调器实现的功能同单通道解调器实现功能。在解调合并信号后，对接收信号进行帧误码检测，评估接收合并信号的质量。最后根据发信天线选择方法(上面已作详细说明，此处不再重复)进行发信天线选择。201为单通道调制器，实现一路发信信号的调制功能。203为发信通道，其功能是将发信调制信号进行上变频。

这种实现装置和图1的装置相比，解调单元数目只有一个，且随着接收通道数目增加解调单元数目仍只有一个，因此在实现多天线时分双工基站的分集接收、发信时成本优势比较明显。

图3是本专利发明在PHS系统中一种类型基站上的一个实施例。

PHS系统是时分双工，时分多址的系统。系统的收发周期为5ms，在5ms周期内共有8个时隙，每个时隙占用0.625ms，前4个时隙和后4个时隙分别为收发时隙。在本实施例中，基站有4个收发共用天线，进行4路天线接收分集合成，4选1路天线选择发射分集。图中305为收发共用天线，共用了4根收发共用天线。304包含了4路收发选择开关，一路4选1的发信开关。302为4个接收通道，将接收到的空中无线信号进行下变频处理，同时提供各支路的接收信号强度指示。303为单个发信通道，将基带调制信号进行上变频，放大后输出给天线。301为单通道调制器，负责将信号进行调制，输出给发信通道。300为分集合并通道，合并采用最大比合并算法。对合并后的信号作为单通道信号一样进行解调，给出解调后的帧校验错误情况。同时按照图4的流程进行发信天线的选择。

本实施例的装置比传统的4选1选择发射分集装置少了3个接收通道的解调器。减少了设备成本，达到了选择发射分集的效果。

图4为本发明中的方法的流程图。在时分双工系统中，要求收发在一个工作周期内分别占用一定的时间。通常时分双工基站在处理接收信号的同时，准备发信处理部分。图中的401为开始阶段：时分双工基站开始处理接收信号，同时进行发信天线选择。402表明基站接收N(N为自然数，N≥2)路天线的无线信号，将无线信号进行下变频到基带可以处理的信号。403表明对N路接收信号进行分集合并，同时对这N路接收信号进行接收信号强度值(RSSI)计算。404表明对合并后的信号进行解调，对解调后的信号进行帧错误检测。405判断解调后的信号是否有帧错误，进行分支处理。406表明合成信号解调后无帧错误，则选择N路接收信号中信号强度最强的天线作为选发天线。407说明合成信号解调后有帧错误后，需要判断N路接收信号中信号最强的信号强度值是否超过设定的门限值。如没有超过设定的门限值，则选择406，否则跳到408，408说明如超过设定的门限值，则选择N路接收信号强度次强的信号所在的天线作为选发天线。门限值是在基站解调信噪比门限值的基础上增加一定的解调信噪比余量，在该门限值电平以下时认为合成信号解调帧错误是由于接收信号强度不够所致。409说明接收信号处理完毕，发信天线确定后流程进入发信信号处理流程。

由于外场的噪声远大于实验室噪声，因此需要在实验室调试的基础上增加一定的余量作为门限值。在该门限值以下时出现解调帧误码的原因是：接收支路中最强的接收信号强度仍不够大到在外场应用时解调门限所需要的信号强度；在该门限值以上时出现的解调帧误码的原因是：由于采用了最大比合并算法，接收信号最强的支路对最后解调的合成帧信号质量贡献最大，此时出现帧误码是接收信号最强的支路有问题，在预选发信天线时不能采用该支路。由于上下行认为是对称的，考虑到下行信号需要一定的强度，因此在这种情况下采用接收信号次强的接收支路作为发信的预选天线支路。

Claims (5)

1、一种天线选择发射分集处理的方法，包括：

1.1对N路天线接收的信号进行分集合成处理，同时对各路信号的信号强度进行计算；

1.2对合成后的信号进行解调；

1.3对解调后的信号进行帧误码检测，并根据检测结果分别按步骤1.4或步骤1.5处理；

1.4若帧误码检测无误，选择接收信号最强的信号所在的天线作为发信预选天线；

1.5若帧误码检测有误，但最强的一路信号强度未超过门限值，则选择最强的信号所在的天线作为发信预选天线；如果最强的一路信号超过门限值，则选择强度次强的信号所在的天线作为发信预选天线。

2、权利要求1所述的天线选择发射分集处理的方法，其特征在于，对天线接收的信号进行分集合成处理，采用最大比分集合并方式。

3、权利要求1所述的天线选择发射分集处理的方法，其特征在于，所述门限值为在基站解调信噪比门限值的基础上加上一个解调信噪比余量。

4、一种天线选择发射分集处理的装置，包括：

N路接收信号通道，一个分集合并解调器，一路发信天线通道，一个单通道调制器，一个收发选择和发信天线选择开关；每路接收信号通道包括一个接收通道和一个用于空间分集的天线；

所述接收信号通道将从天线接收的信号进行下变频后送往所述分集合并解调器，同时计算该接收信号强度值；

所述分集合并解调器对N路接收信号通道接收的信号进行分集合并处理并对合成的信号进行解调；

所述发信天线通道对待发信号进行调制和上变频处理；

所述收发选择和发信天线选择开关，实现收发选择和发信天线选择。

5、权利要求4所述的天线选择发射分集处理的装置，其特征在于，所述分集合并解调器采用数字信号处理器和可编程逻辑电路实现。

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