CN101051858A - 一种宽带无线通信系统非对称业务的实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种宽带无线通信系统非对称业务的实现方法，系统包括M路基站端收发机和M个基站端天线，N路终端端收发机和N个终端端天线，M、N为自然数，非对称业务的实现包括：下行链路中，基站数据由基站端收发机接收并经过MIMO映射后分为M路分别进行OFDM调制得到基站发射数据，该数据经由M个基站端天线发射出去并通过终端端天线接收后分N路进入终端端收发机，分别进行OFDM解调后再进行MIMO解映射得到终端接收数据；上行链路中，终端数据进入终端端收发机后经由N个终端端天线分集发射并通过基站端天线接收后分M路进入基站端收发机，通过数字波束成形得到基站接收数据。本发明具有高带宽、高数据率和高频谱利用率特点且能充分利用硬件资源。
Description
技术领域
本发明涉及一种非对称业务的实现方法，尤其是一种宽带无线通信系统非对称业务的实现方法。
背景技术
在当今信息时代，随着网络的普及，人们的工作和生活越来越离不开网络，因为，只要上网，就与全球的资讯系统相连接了，个人之间、个人与企业及机构之间、企业机构之间的各种交流与沟通，人们的工作、学习、解惑；生活、休闲与购物等等，可以说，当代的人们，一刻也离不开网络。因此，满足人们随时随地上网成为新一代无线宽带通信系统的主要目标。目前，人类已经在网络世界建立了许许多多数据库，构成庞大的知识系统，满足人们求知、娱乐。人们只需要提出问题或发出简单的指令，网上就可以下载整部电影，或在线传播视频游戏动态图像，等等。而这些应用的一个共同特点就是，人们发指令只需要很少数据流，而网络传回来的是非常庞大的数据流，即业务是非对称的。因此，人们开始越来越关注如何实现一个高效的非对称无线宽带通信系统。
为了高效的非对称无线宽带通信系统，人们已经研究出许多相关技术，例如：DBF(Digital Beam Figuration，数字波束成形)、MIMO(Multiple Input Multiple Output，多输入多输出)和OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)等技术。
DBF是自适应智能天线系统中常用的技术，它是数字信号处理技术和自适应算法的结合，在现代数字无线通信系统中具有越来越重要的地位。DBF的应用条件是希望系统中各天线单元具有较强的相关性。
MIMO是下一代无线通信系统的关键技术，但其假设的应用环境是平坦衰落无线信道，这一假设在宽带系统中一般不能成立。
OFDM技术是一种多载波调制技术，发射端把数据调制到多个相互正交的子载波上同时发送，每个子载波都是窄带，具有很强的抗多径衰落能力，因而可以认为对每个子载波而言，信道是平坦衰落的。理论上来说，只要选择适当的各载波的带宽和采用适当的纠错编码技术，多径衰落对OFDM系统的影响可以完全被消除。因此如果没有功率和带宽的限制，我们可以用OFDM技术实现任何传输速率。但实际上，为了进一步增加系统的容量，提高系统传输速率，使用多载波调制技术的系统需要增加载波的数量，而这种方法会造成系统复杂度的增加，并增大系统的带宽，这对今日的带宽受限和功率受限的系统就不太适合了。
另一方面，MIMO技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率，因此将MIMO技术与OFDM技术相结合，适应下一代系统发展趋势的要求。研究表明，在衰落信道环境下，OFDM系统非常适合使用MIMO技术来提高容量。MIMO-OFDM技术是通过在OFDM传输系统中采用阵列天线实现空间分集，提高了信号质量，是联合OFDM和MIMO而得到的一种新技术。它利用了时间、频率和空间三种分集技术，使无线系统对噪声、干扰、多径的容限大大增加。因此在需要高数据率和高频谱利用率的通信系统中，MIMO和OFDM相结合的技术开始受到关注。
综上所述，现有技术中，为实现宽带无线通信，往往分别采用OFDM技术或者MIMO技术，分别单独使用这两项技术就会产生上文所述的一些问题。同时，在现有技术中也有将OFDM技术与MIMO技术结合使用实现宽带通信的，但结合过程中没有充分利用现有通信系统已经具备的硬件资源，因而整个系统不是最优的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种应用于具有高带宽、高数据率和高频谱利用率特点且能充分利用硬件资源的宽带无线通信系统非对称业务的实现方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种宽带无线通信系统非对称业务的实现方法，所述宽带无线通信系统包括M路基站端收发机和M个基站端天线，N路终端端收发机和N个终端端天线，M、N均为自然数，所述非对称业务的实现包括：
下行链路中，基站数据经由所述M路基站端收发机接收并经过多输入多输出映射后分为M路分别进行正交频分复用调制得到M路基站发射数据，所述M路基站发射数据经由所述M个基站端天线发射出去并通过所述N个终端端天线接收后分N路进入所述N路终端端收发机，分别进行正交频分复用解调后再进行多输入多输出解映射得到终端接收数据；
上行链路中，终端数据进入所述N路终端端收发机得到的终端发射数据经由所述N个终端端天线分集发射并通过所述M个基站端天线接收后分M路进入所述M路基站端收发机，通过数字波束成形恢复所述终端发射数据得到基站接收数据。
上述方案中，下行链路中，所述多输入多输出映射为空时编码，所述多输入多输出解映射为空时解码。
上述方案中，下行链路中，所述正交频分复用调制依次为快速傅里叶逆变换、插入导频和循环前缀、上变频操作，所述正交频分复用解调依次为下变频、去循环前缀和导频、快速傅里叶变换操作。
上述方案中，上行链路中，所述终端数据依次通过编码、调制和上变频得到所述终端发射数据。
上述方案中，上行链路中所述分集发射为单载频分集发射。
上述方案中，M取8，N取2。
本发明的有益效果主要表现在：本发明提供的技术方案在下行链路采用MIMO和OFDM技术相结合的方式，在OFDM系统中采用使用MIMO技术来提高容量，从而实现了高宽带、高数据率和高频谱利用率的目的；在上行链路则合理利用为实现下行链路而必须的硬件设备资源，在终端使用较简单的发射分集，从而最大限度地简化终端设备的实现复杂性，降低其成本和功耗。
附图说明
图1为本发明实施例中下行链路的结构框图；
图2为本发明实施例中上行链路的结构框图。
具体实施方式
一种宽带无线通信系统，包括M路基站端收发机和M个基站端天线，N路终端端收发机和N个终端端天线，其中，上行链路中使用的基站端天线为DBF智能天线，且M、N均为自然数。在通常情况下，通信业务为非对称性的，下行链路要求有大的数据率，而在上行链路则仅仅需要比下行链路少数倍到数个数量级的数据率。当M取8时，可以较好地兼顾基站高数据率的性能要求和工程实现低复杂性两个方面的要求；当N取1时，下行链路中的MIMO变为多输入单输出，上行链路也不再采用分集发射，虽然实现较为容易但系统性能将有所下降；又由于物理空间、成本和设备复杂性的限制，一般N不宜选择过大，故在此，我们选取M为8，N为2的情况结合附图对本发明所述的非对称业务的实现方法作进一步描述。
如图1所示，下行链路中，基站数据经由所述8路基站端收发机接收，经过MIMO映射后分为8路分别进行OFDM调制得到8路基站发射数据，所述8路基站发射数据经由编号101至108的8个基站端天线发射出去并通过编号201至202的2个终端端天线接收后分2路进入所述2路终端端收发机，分别进行OFDM解调后再进行MIMO解映射得到终端接收数据。其中，下行链路中的MIMO映射为空时编码，MIMO解映射为空时解码；下行链路中的OFDM调制依次为快速傅里叶逆变换、插入导频和循环前缀、上变频操作，OFDM解调依次为下变频、去循环前缀和导频、快速傅里叶变换操作。
下行链路中，通过采用OFDM技术，可以使工作带宽从传统的几MHz扩展到数百MHz，解决了无线信道的频率选择性问题，即带宽可以扩大1～2个数量级；同时，采用MIMO技术，可以使频谱利用率提高1个数量级。
如图2所示，上行链路中，终端数据进入所述2路终端端收发机后经由编号201至202的2个终端端天线单载频分集发射并通过编号为101至108的8个基站端天线接收后分8路进入所述8路基站端收发机，通过自适应数字波束成形得到基站接收数据。
自适应数字波束成形能根据终端所处位置和环境，自适应地调整接收波束的形状和指向，可以大大提高基站的覆盖范围，降低终端所需的发射功率，减少其它终端和基站的干扰，提高接收灵敏度和信杂比。上行链路采用单载频分集发射和自适应数字波束成形合理利用为实现下行链路而必须的硬件设备资源，最大限度地简化了终端设备的实现复杂性，降低了成本和功耗。
Claims (6)
1、一种宽带无线通信系统非对称业务的实现方法，所述宽带无线通信系统包括M路基站端收发机和M个基站端天线，N路终端端收发机和N个终端端天线，M、N均为自然数，其特征在于所述非对称业务的实现包括：
下行链路中，基站数据经由所述M路基站端收发机接收并经过多输入多输出映射后分为M路分别进行正交频分复用调制得到M路基站发射数据，所述M路基站发射数据经由所述M个基站端天线发射出去并通过所述N个终端端天线接收后分N路进入所述N路终端端收发机，分别进行正交频分复用解调后再进行多输入多输出解映射得到终端接收数据；
上行链路中，终端数据进入所述N路终端端收发机得到的终端发射数据经由所述N个终端端天线分集发射并通过所述M个基站端天线接收后分M路进入所述M路基站端收发机，通过数字波束成形恢复所述终端发射数据得到基站接收数据。
2、如权利要求1所述的宽带无线通信系统非对称业务的实现方法，其特征在于：下行链路中，所述多输入多输出映射为空时编码，所述多输入多输出解映射为空时解码。
3、如权利要求2所述的宽带无线通信系统非对称业务的实现方法，其特征在于：下行链路中，所述正交频分复用调制依次为快速傅里叶逆变换、插入导频和循环前缀、上变频操作，所述正交频分复用解调依次为下变频、去循环前缀和导频、快速傅里叶变换操作。
4、如权利要求3所述的宽带无线通信系统非对称业务的实现方法，其特征在于：上行链路中，所述终端数据依次通过编码、调制和上变频得到所述终端发射数据。
5、如权利要求4所述的宽带无线通信系统非对称业务的实现方法，其特征在于：上行链路中所述分集发射为单载频分集发射。
6、如权利要求1至5其中之一所述的宽带无线通信系统非对称业务的实现方法，其特征在于：M取8，N取2。
Priority Applications (1)
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| CN 200710074387 CN101051858A (zh) | 2007-05-21 | 2007-05-21 | 一种宽带无线通信系统非对称业务的实现方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112073354A (zh) * | 2020-09-09 | 2020-12-11 | 浙江树人学院（浙江树人大学） | 基于fpga的高速移动无线通信系统 |
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2007
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| CN112073354A (zh) * | 2020-09-09 | 2020-12-11 | 浙江树人学院（浙江树人大学） | 基于fpga的高速移动无线通信系统 |
| CN112073354B (zh) * | 2020-09-09 | 2023-06-06 | 浙江树人学院（浙江树人大学） | 基于fpga的高速移动无线通信系统 |
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