CN101316129A - 开环模式下共用天线系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种开环模式下共用天线系统和方法，系统包括空间－时间编码模块、连接在空间－时间编码模块和第一天线阵列之间的第一波束成形模块和连接在空间－时间编码模块和第二天线阵列之间的第二波束成形模块。方法包括：对发送信号先进行空间－时间编码处理；根据第一天线阵列和第二天线阵列对应的导向矢量确定相应的波束成形权矢量，对空－时编码处理的输出信号进行加权处理，以形成第一定向波束和第二定向波束；两个极化方式正交的天线阵列分别发送所述第一定向波束和第二定向波束。本发明使未来天线系统的演进更加平滑，避免了未来系统演进过程中可能出现的大规模重建和改造。

Description

开环模式下共用天线系统和方法
技术领域
本发明涉及一种多天线系统和方法，特别是一种开环模式下共用天线系统和方法。
背景技术
智能天线技术已成为移动通信中最具有吸引力的技术之一，并在第三代移动通信系统中时分同步码分多址(Tine Division-SynchronousCode Division Multiple Access，简称TD-SCDMA)系统中获得了广泛应用。
智能天线最核心的技术是波束成形，它根据信号的导向矢量，改变天线阵列的方向图，产生空间定向波束，达到提取目标信号、抑制或消除干扰的目的。由于智能天线系统主要依靠天线阵元之间的强相关性进行信号处理以实现波束成形，因此要求天线阵元间距较小，目前应用TD-SCDMA系统中均设为1/2波长。图10为TD-SCDMA系统中智能天线阵列示意图，智能天线所有阵元(设有N个阵元，N为正整数)采用相同的极化方式——垂直极化，每个天线阵元间距为1/2波长，N个天线阵元一起作用于来自各个方向的波束进行空间滤波，将高增益的窄波束对准服务用户方向，零陷对准干扰方向，提高阵列的输出信干比，降低系统内的干扰，同时提高了系统的抗干扰能力。
多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，简称MIMO)或多输入单输出(Multiple-Input Single-Output，简称MISO)利用多天线来抑制信道衰落或提高系统容量，可以为系统提供复用增益和空间分集增益，其中空间复用技术可以大大提高信道容量，而空间分集可以提高信道的可靠性，降低信道误码率，因而它在LTE和WiMax等系统中都被作为物理层的关键技术。由于MIMO/MISO系统主要是利用不同天线对上空间信道衰落特性的独立性来获得分集增益，因此要求天线阵元间距较大，理论上要求天线阵元间距为10波长左右。
由于智能天线系统和MIMO/MISO系统对天线相关性要求不同，未来系统演进过程中可能面临着天线系统的大规模重建和改造。为了解决这个问题，将智能天线系统与MIMO/MISO系统进行融合，现有技术要么将原智能天线系统中所有的天线阵元简单的分成两组，要么根据特定的情况只选用远端天线阵元作发射天线。
将原智能天线系统中的所有天线阵元简单分成两组的方案只是将原有天线阵元构成广义的两天线系统，但该广义两天线系统间仍具有很强的相关性，无法获得相应的分集增益。而只选用远端天线阵元作发射天线的方案需采用与原智能天线系统中不同的功放(由于为保证可比性，两远端天线阵元的功率之和等于原智能天线系统中所有天线阵元功率之和)，且在这种方案下，当远端天线阵元被作为MIMO/MISO系统的多输入天线时，两个远端天线阵元理论上还具有较强的相关性，且不能在同一时刻又被用于波束成形。
当智能天线系统中部分天线阵元(远端天线阵元)被用于MIMO/MISO系统时，其它天线阵元(中间天线阵元)则设置为关闭状态，否则所有天线阵元按照原智能天线系统进行工作，这涉及到天线和公共信道资源在不同系统下的分配问题，导致系统效率下降，从而导致系统吞吐量下降。
发明内容
本发明的目的是提供一种开环模式下共用天线系统和方法，通过智能天线技术与MIMO/MISO技术的有机融合，可使不同系统的终端能同时工作在同一个天线系统下，实现无缝接入。
为了实现上述目的，本发明提供了一种开环模式下共用天线系统，包括：
第一天线阵列，其内的天线阵元具有相同极化方式，用于发送第一定向波束；
第二天线阵列，其内的天线阵元具有相同的、与第一天线阵列极化方式正交的极化方式，用于发送第二定向波束；
空间-时间编码模块，对发送信号进行空间-时间编码处理；
第一波束成形模块，根据第一天线阵列对应的导向矢量确定波束成形权矢量，并对空间-时间编码模块的输出信号进行加权处理，以形成第一定向波束并通过第一天线阵列发送；
第二波束成形模块，根据第二天线阵列对应的导向矢量确定波束成形权矢量，并对空间-时间编码模块的输出信号进行加权处理，以形成第二定向波束并通过第二天线阵列发送。
所述空间-时间编码模块为对发送信号进行阿拉穆蒂空-时编码处理的阿拉穆蒂空-时编码模块。
在移动终端单天线时，所述第一波束成形模块包括：
第一导向矢量单元，根据第一天线阵列的接收信号获得与第一天线阵列对应的第一组导向矢量，所述第一组导向矢量为对应于各移动终端天线的导向矢量组；
第一权矢量生成单元，根据第一组导向矢量生成第一天线阵列对应于目标移动终端天线的波束成形权矢量；
第一加权单元，根据第一天线阵列对应于目标移动终端天线的波束成形权矢量对空间-时间编码模块的输出信号进行加权处理，通过第一天线阵列发送第一个定向波束，所述第一个定向波束为指向目标移动终端天线的定向波束；
所述第二波束成形模块包括：
第二导向矢量单元，根据第二天线阵列的接收信号获得与第二天线阵列对应的第二组导向矢量，所述第二组导向矢量为对应于各移动终端天线的导向矢量组；
第二权矢量生成单元，根据第二组导向矢量生成第二天线阵列对应于目标移动终端天线的波束成形权矢量；
第二加权单元，根据第二天线阵列对应于目标移动终端天线的波束成形权矢量对空间-时间编码模块的输出信号进行加权处理，通过第二天线阵列发送第二个定向波束，所述第二个定向波束为指向目标移动终端天线的定向波束。
在移动终端多天线时，所述第一波束处理模块包括：
第一导向矢量单元，根据第一天线阵列的接收信号获得与第一天线阵列对应的第一簇导向矢量，所述第一簇导向矢量包括对应于各移动终端M个天线的M个导向矢量组，其中M为正整数；
第一权矢量生成单元，根据第一簇导向矢量生成第一天线阵列对应于目标移动终端M个接收天线的M波束成形权矢量；
第一加权单元，根据第一天线阵列对应于目标移动终端M个接收天线的M波束成形权矢量对空间-时间编码模块的输出信号进行加权处理，通过第一天线阵列发送第一组定向波束，所述第一组定向波束包括分别指向目标移动终端M个接收天线的M个定向波束；
所述第二波束处理模块包括：
第二导向矢量单元，根据第二天线阵列的接收信号获得与第二天线阵列对应的第二簇导向矢量，所述第二簇导向矢量包括对应于各移动终端M个天线的M个导向矢量组，其中M为正整数；
第二权矢量生成单元，根据第二簇导向矢量生成第二天线阵列对应于目标移动终端M个接收天线的M波束成形权矢量；
第二加权单元，根据第二天线阵列对应于目标移动终端M个接收天线的M波束成形权矢量对空间-时间编码模块的输出信号进行加权处理，通过第二天线阵列发送第二组定向波束，所述第二组定向波束包括分别指向目标移动终端M个接收天线的M个定向波束。
在上述技术方案基础上，所述第一天线阵列和第二天线阵列的天线阵元数相同，每个天线阵列中各天线阵元间距小于或等于1/2波长。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种开环模式下共用天线方法，包括：
对发送信号先进行空间-时间编码处理；
根据第一天线阵列和第二天线阵列对应的导向矢量确定相应的波束成形权矢量，对空-时编码处理的输出信号进行加权处理，以形成第一定向波束和第二定向波束；
两个极化方式正交的天线阵列分别发送所述第一定向波束和第二定向波束。
其中，所述对发送信号先进行空间-时间编码处理具体为：对发送信号进行空间-时间编码处理使同一符号间隔的编码符号分别通过两个天线阵列发送。
其中，在移动终端单天线时，所述根据第一天线阵列和第二天线阵列对应的导向矢量确定相应的波束成形权矢量，对空-时编码处理的输出信号进行加权处理，以形成第一定向波束和第二定向波束具体为：
根据两个天线阵列的接收信号获得两组导向矢量，每组导向矢量为对应于各移动终端天线的导向矢量组；
根据两组导向矢量分别生成两个天线阵列对应于目标移动终端天线的波束成形权矢量；
根据两个天线阵列对应于目标移动终端天线的波束成形权矢量分别对空间-时间编码处理的输出信号进行加权处理，以形成第一个定向波束和第二个定向波束，每个定向波束为指向目标移动终端天线的定向波束。
其中，在移动终端多天线时，所述根据第一天线阵列和第二天线阵列对应的导向矢量确定相应的波束成形权矢量，对空-时编码处理的输出信号进行加权处理，以形成第一定向波束和第二定向波束具体为：
根据两个天线阵列的接收信号获得两簇导向矢量，每簇导向矢量包括对应于各移动终端M个天线的M个导向矢量组，其中M为正整数；
根据两簇导向矢量分别生成两个天线阵列对应于目标移动终端M个接收天线的M波束成形权矢量；
根据两个天线阵列对应于目标移动终端M个接收天线的M波束成形权矢量分别对空间-时间编码处理的输出信号进行加权处理，以形成第一组定向波束和第二组定向波束，每组定向波束包括分别指向目标移动终端M个接收天线的M个定向波束。
在上述技术方案中，所述空间-时间编码处理为阿拉穆蒂空-时编码处理。
本发明提出了一种在移动终端单天线时开环模式下共用天线系统和方法，首先通过第一天线阵列和第二天线阵列构成两个广义的发射天线，由于两个天线阵列的极化方式相互正交，因此这两个广义天线间相互独立。在移动终端单天线时，两个天线阵列根据接收到的衰落独立的接收信号可以分别获得两个天线阵列相应的两组导向矢量，利用每组导向矢量确定的波束成形权矢量，对经过空间-时间编码处理的输出信号进行加权处理，形成指向目标移动终端天线的二个定向波束并分别通过两个广义天线发送，从而构成一个广义的MISO系统(2×1的MISO系统)，可以从两个双极化天线阵列获得空间分集增益，同时又可以获得每个子阵上的波束赋形增益。在移动终端多天线时，两个天线阵列根据接收到的衰落独立的接收信号可以分别获得两个天线阵列相应的两簇导向矢量，利用每簇导向矢量确定的M波束成形权矢量，对经过空间-时间编码处理的输出信号进行加权处理，形成指向目标移动终端M个接收天线的两组定向波束并分别通过两个广义天线发送，从而构成一个广义的MIMO系统(2×M的MIMO系统)，可以从两个双极化天线阵列获得空间分集增益，同时又可以获得每个子阵上的波束赋形增益。
本发明开环模式下共用天线系统和方法可以在保留智能天线阵元的基本结构的基础上，在每个天线阵列上获得一定的波束赋形增益，又可以从两个双极化天线阵列上获得空间分集增益。从而较好地解决智能天线技术和MISO/MIMO技术的融合需求，使得即将商用的TD-SCDMA系统中的终端和未来使用MISO/MIMO技术系统中的终端可以同时工作在本发明系统和方法中，实现了无缝接入，由于不涉及天线阵元的分配使用问题，从而可以使终端的设计更易于统一，同时使未来天线系统的演进更加平滑，避免了未来系统演进过程中可能出现的大规模重建和改造。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明开环模式下共用天线系统的结构示意图；
图2为本发明天线阵列示意图；
图3为本发明第一实施例的结构示意图；
图4a为第一实施例第一波束成形模块的结构示意图；
图4b为第一实施例第二波束成形模块的结构示意图；
图5为本发明第二实施例的结构示意图；
图6a为第二实施例第一波束成形模块的结构示意图；
图6b为第二实施例第二波束成形模块的结构示意图；
图7为本发明开环模式下共用天线方法的流程图；
图8为本发明在移动终端单天线时开环模式下共用天线方法的流程图；
图9为本发明在移动终端多天线时开环模式下共用天线方法的流程图；
图10为TD-SCDMA系统中智能天线阵列示意图。
附图标记说明：
A10-移动终端接收天线；    B10-移动终端M个接收天线；
11-空间-时间编码模块      13-第一天线阵列；          23-第二天线阵列；
A12-第一波束成形模块；    A22-第二波束成形模块；
A121-第一导向矢量单元；   A122-第一权矢量生成单元；  A123-第一加权单元；
A221-第二导向矢量单元；   A222-第二权矢量生成单元；  A223-第二加权单元；
B12-第一波束成形模块；    B22-第二波束成形模块；
B121-第一簇导向矢量单元； B122-第一权矢量生成单元；  B123-第一加权单元；
B221-第二簇导向矢量单元； B222-第二权矢量生成单元；  B223-第二加权单元。
具体实施方式
图1为本发明开环模式下共用天线系统的结构示意图。如图1所示，开环模式下共用天线系统包括空间-时间编码模块、连接在空间-时间编码模块和第一天线阵列之间的第一波束成形模块和连接在空间-时间编码模块和第二天线阵列之间的第二波束成形模块。空间-时间编码模块用于对发送信号进行空间-时间编码处理；第一波束成形模块用于根据第一天线阵列对应的导向矢量确定波束成形权矢量，并对空间-时间编码模块的输出信号进行加权处理，以形成第一定向波束，第一天线阵列用于以第一极化方式发送第一定向波束。第二波束成形模块用于根据第二天线阵列对应的导向矢量确定波束成形权矢量，并对空间-时间编码模块的输出信号进行加权处理，以形成第二定向波束，第二天线阵列用于以第二极化方式发送第二定向波束。其中，第一天线阵列内的各天线阵元具有相同的第一极化方式，第二天线阵列内的各天线阵元具有相同的第二极化方式，第一极化方式与第二极化方式相互正交。
在上述技术方案中，空间-时间编码模块对发送信号进行的空间-时间编码处理优选采用阿拉穆蒂(Alamouti)空-时编码，即空间-时间编码模块为对发送信号进行Alamouti空-时编码处理的Alamouti空-时编码模块，是获得空间分集较简单的方法，且得到了广泛的应用。本发明空间-时间编码模块的主要作用是将下行数据进行必要的编码调制之后，按Alamouti的编码思想进行空-时编码，并将同一符号间隔的编码符号分别向第一波束成形模块和第二波束成形模块发送，从而可以从两个双极化天线阵列上获得空间分集增益。
图2为本发明天线阵列示意图。针对现有技术TD-SCDMA系统中智能天线阵列中N个阵元，其中N为正整数，且每个天线阵元间距小于或等于λ/2，其中λ表示波长，本实施例提出了一种在双极化天线基础上构成两个广义发射天线的技术方案。具体地，本实施例将天线阵列中的N个阵元均分为两组：第一天线阵列1 3和第二天线阵列2 3，每个天线阵列中各有N/2个天线阵元，每个天线阵列中相邻天线阵元之间的间距小于或等于λ/2，每个天线阵列中所有天线阵元采用相同的极化方式，但第一天线阵列13和第二天线阵列23的极化方式相互正交。例如，第一天线阵列13可以是-45°极化天线阵列，第二天线阵列23则是+45°极化天线阵列。由此，-45°极化天线阵列和+45°极化天线阵列构成双极化天线，并在该双极化天线基础上构成了两个广义的发射天线，且这两个广义天线间相互独立，从而具备了MISO/MIMO的形式。
本发明提出的是一种新的天线融合方案，将原智能天线系统的所有阵元分成两组，每组内的天线阵元极化方式相同，且天线阵元间距保持为原智能天线系统要求的间距，而不同组的天线阵元极化方式相互正交，从而这两组天线构成了一个广义两天线系统，且这两个广义天线的空间衰落特性是相互独立的，从而在保持原智能天线系统基本结构的基础上，又满足了MIMO/MISO系统关于天线独立性的要求。由于每组内的天线阵元符合智能天线系统的要求，因而组内天线可以采用智能天线技术。在MIMO/MISO系统中，根据发送端是否有信道信息，可以分为闭环的MIMO/MISO和开环的MIMO/MISO。本发明的技术方案是开环的MIMO/MISO，在没有信道信息的情况下，利用空时编码可以获得全部的分集增益，即两个广义天线的空间衰落相互独立的特性可以带来的一定的分集增益或阵列增益，从而可以有效保持原系统的性能。具体地，本发明首先通过第一天线阵列和第二天线阵列构成两个广义的发射天线，由于两个天线阵列的极化方式相互正交，因此这两个广义天线间相互独立。在移动终端单天线时，两个天线阵列根据接收到的衰落独立的接收信号可以分别获得两个天线阵列相应的两组导向矢量，利用每组导向矢量确定的波束成形权矢量，对经过空间-时间编码模块的输出信号进行加权处理，形成指向目标移动终端天线的二个定向波束并分别通过两个广义天线发送，从而构成一个广义的MISO系统(2×1的MISO系统)，可以从两个双极化天线阵列获得空间分集增益，同时又可以获得每个子阵上的波束赋形增益。在移动终端多天线时，两个天线阵列根据接收到的衰落独立的接收信号可以分别获得两个天线阵列相应的两簇导向矢量，利用每簇导向矢量确定的M波束成形权矢量，对经过空间-时间编码模块的输出信号进行加权处理，形成指向目标移动终端M个接收天线的两组定向波束并分别通过两个广义天线发送，从而构成一个广义的MIMO系统(2×M的MIMO系统)，可以从两个双极化天线阵列获得空间分集增益，同时又可以获得每个子阵上的波束赋形增益。
作为一种智能天线与MIMO/MISO系统的共用天线系统，本发明开环模式下共用天线系统可以在保留智能天线阵元的基本结构的基础上，在每个天线阵列上获得一定的波束赋形增益，又可以从两个双极化天线阵列上获得空间分集增益。从而较好地解决智能天线技术和MISO/MIMO技术的融合需求，使得即将商用的TD-SCDMA系统中的终端和未来使用MISO/MIMO技术系统中的终端可以同时工作在本发明系统中，实现了无缝接入，同时使未来天线系统的演进更加平滑，避免了未来系统演进过程中可能出现的大规模重建和改造。
图3为本发明第一实施例的结构示意图，是一种在移动终端单天线时开环模式下共用天线系统。如图3所示，本实施例包括空间-时间编码模块11、通过第一天线阵列13向目标移动终端接收天线A10发送第一个定向波束的第一波束成形模块A12和通过第二天线阵列23向目标移动终端接收天线A10发送第二个定向波束的第二波束成形模块A22。空间-时间编码模块11用于对发送信号进行空间-时间编码处理；第一波束成形模块A12用于根据第一天线阵列13对应的第一组导向矢量确定波束成形权矢量，并对空间-时间编码模块11的输出信号进行加权处理，以形成指向目标移动终端接收天线A10的第一个定向波束，第一天线阵列13用于以第一极化方式发送该第一个定向波束。第二波束成形模块A22用于根据第二天线阵列23对应的第二组导向矢量确定波束成形权矢量，并对空间-时间编码模块11的输出信号进行加权处理，以形成指向目标移动终端接收天线A10的第二个定向波束，第二天线阵列23用于以第二极化方式发送该第二个定向波束。其中，第一天线阵列13内的各天线阵元具有相同的第一极化方式，第二天线阵列23内的各天线阵元具有相同的第二极化方式，第一极化方式与第二极化方式相互正交。
图4a为第一实施例第一波束成形模块的结构示意图，图4b为第一实施例第二波束成形模块的结构示意图。
如图4a所示，第一波束成形模块A12包括依次连接的第一导向矢量单元A121、第一权矢量生成单元A122和第一加权单元A123，同时第一加权单元A123分别与空间-时间编码模块11和第一天线阵列13连接。第一导向矢量单元A121用于根据第一天线阵列13的接收信号获得与第一天线阵列13对应的第一组导向矢量，第一组导向矢量为对应于各移动终端天线的导向矢量组；第一权矢量生成单元A122用于根据第一组导向矢量生成第一天线阵列对应于目标移动终端天线的波束成形权矢量；第一加权单元A123用于从空间-时间编码模块11接收其输出信号，根据第一天线阵列对应于目标移动终端天线的波束成形权矢量对空间-时间编码模块11的输出信号进行加权处理，向第一天线阵列13发送N/2个输出信号，通过第一天线阵列13发送指向目标移动终端接收天线A10的第一个定向波束。
如图4b所示，第二波束成形模块A22包括依次连接的第二导向矢量单元A221、第二权矢量生成单元A222和第二加权单元A223，同时第二加权单元A223分别与空间-时间编码模块11和第二天线阵列23连接。第二导向矢量单元A221用于根据第二天线阵列23的接收信号获得与第二天线阵列23对应的第二组导向矢量，第二组导向矢量为对应于各移动终端天线的导向矢量组；第二权矢量生成单元A222用于根据第二组导向矢量生成第二天线阵列对应于目标移动终端天线的波束成形权矢量；第二加权单元A223用于从空间-时间编码模块11接收其输出信号，根据第二天线阵列对应于目标移动终端天线的波束成形权矢量对空间-时间编码模块11的输出信号进行加权处理，向第二天线阵列23发送N/2个输出信号，通过第二天线阵列23发送指向目标移动终端接收天线A10的第二个定向波束。
图5为本发明第二实施例的结构示意图，是一种在移动终端多天线时开环模式下共用天线系统。如图5所示，本实施例包括空间-时间编码模块11、通过第一天线阵列13向目标移动终端M个接收天线B10发送M个定向波束的第一波束成形模块B12和通过第二天线阵列23向目标移动终端M个接收天线B10发送M个定向波束的第二波束成形模块B12。空间-时间编码模块11用于对发送信号进行空间-时间编码处理；第一波束成形模块B12用于根据第一天线阵列13对应的第一簇导向矢量确定的M波束成形权矢量对空间-时间编码模块11的输出信号进行加权处理，以形成指向目标移动终端M个接收天线B10的第一组定向波束，第一天线阵列13用于以第一极化方式发送该第一组定向波束。第二波束成形模块B22用于根据第二天线阵列23对应的第二簇导向矢量确定的M波束成形权矢量对空间-时间编码模块11的输出信号进行加权处理，以形成指向目标移动终端M个接收天线B10的第二组定向波束，第二天线阵列23用于以第二极化方式发送该第二组定向波束。其中，第一天线阵列13内的各天线阵元具有相同的第一极化方式，第二天线阵列23内的各天线阵元具有相同的第二极化方式，第一极化方式与第二极化方式相互正交。
图6a为第二实施例第一波束成形模块的结构示意图，图6b为第二实施例第二波束成形模块的结构示意图，本实施例假设目标移动终端的接收天线为二个。
如图6a所示，第一波束成形模块B12包括依次连接的第一导向矢量单元B121、第一权矢量生成单元B122和第一加权单元B123，同时第一加权单元B123分别与空间-时间编码模块11和第一天线阵列13连接。第一导向矢量单元B121用于根据第一天线阵列13的接收信号获得与第一天线阵列13对应的第一簇导向矢量，第一簇导向矢量包括对应于各移动终端二个天线的二个导向矢量组：导向矢量组(1，1)和导向矢量组(1，2)，其中导向矢量组(1，1)对应于第一天线阵列和各移动终端第一个天线，导向矢量组(1，2)对应于第一天线阵列和各移动终端第二个天线；第一权矢量生成单元B122用于分别根据导向矢量组(1，1)和导向矢量组(1，2)生成第一天线阵列对应于目标移动终端二个天线的二波束成形权矢量；第一加权单元B123用于从空间-时间编码模块11接收其输出信号，根据第一天线阵列对应于目标移动终端二个天线的二波束成形权矢量对空间-时间编码模块11的输出信号进行加权处理，向第一天线阵列13发送N/2个输出信号，通过第一天线阵列13发送指向目标移动终端二个天线B10的第一组定向波束：定向波束(1，1)和定向波束(1，2)，其中定向波束(1，1)是第一天线阵列指向目标移动终端第一个天线的定向波束，定向波束(1，2)是第一天线阵列指向目标移动终端第二个天线的定向波束。
如图6b所示，第二波束成形模块B22包括依次连接的第二导向矢量单元B221、第二权矢量生成单元B222和第二加权单元B223，同时第二加权单元B223分别与空间-时间编码模块11和第二天线阵列23连接。第二导向矢量单元B221用于根据第二天线阵列23的接收信号获得与第二天线阵列23对应的第二簇导向矢量，第二簇导向矢量包括对应于各移动终端二个天线的二个导向矢量组：导向矢量组(2，1)和导向矢量组(2，2)，其中导向矢量组(2，1)对应于第二天线阵列和各移动终端第一个天线，导向矢量组(2，2)对应于第二天线阵列和各移动终端第二个天线；第二权矢量生成单元B222用于分别根据导向矢量组(2，1)和导向矢量组(2，2)生成第二天线阵列对应于目标移动终端二个天线的二波束成形权矢量；第二加权单元B223用于从空间-时间编码模块11接收其输出信号，根据第二天线阵列对应于目标移动终端二个天线的二波束成形权矢量对空间-时间编码模块11的输出信号进行加权处理，向第二天线阵列23发送N/2个输出信号，通过第二天线阵列23发送指向目标移动终端二个天线B10的第二组定向波束：定向波束(2，1)和定向波束(2，2)，其中定向波束(2，1)是第二天线阵列指向目标移动终端第一个天线的定向波束，定向波束(2，2)是第二天线阵列指向目标移动终端第二个天线的定向波束。
图7为本发明开环模式下共用天线方法的流程图，具体为：
步骤1、对发送信号先进行空间-时间编码处理；
步骤2、根据第一天线阵列和第二天线阵列对应的导向矢量确定相应的波束成形权矢量，对空-时编码处理的输出信号进行加权处理，以形成第一定向波束和第二定向波束；
步骤3、两个极化方式正交的天线阵列分别发送所述第一定向波束和第二定向波束。
本发明开环模式下共用天线方法是在一个由第一天线阵列和第二天线阵列构成的两个广义发射天线基础上实现的，第一天线阵列和第二天线阵列分别包括N/2个极化方式相同的天线阵元，且每个天线阵元间距小于或等于λ/2，第一天线阵列和第二天线阵列的极化方式相互正交，因此使这两个广义天线间相互独立。在移动终端单天线时，每个天线阵列根据其对应的一组导向矢量就可以形成一个定向波束。第一天线阵列根据接收信号可以获得与第一天线阵列对应的第一组导向矢量，第二天线阵列根据接收信号可以获得与第二天线阵列对应的第二组导向矢量，根据第一组导向矢量确定的波束成形权矢量对空间-时间编码处理的输出信号进行加权处理，形成指向目标移动终端天线的第一个定向波束，并通过第一天线阵列发送。同时，根据第二组导向矢量确定的波束成形权矢量对空间-时间编码处理的输出信号进行加权处理，形成指向目标移动终端天线的第二个定向波束，并通过第二天线阵列发送，从而构成一个广义的MISO系统(2×1的MISO系统)，从两个双极化天线阵列获得空间分集增益，同时又可以获得每个子阵上的波束赋形增益。在移动终端多天线时，每个天线阵列根据其对应的一簇导向矢量就可以形成一组定向波束。两个天线阵列根据接收到的衰落独立的接收信号可以分别获得两个天线阵列相应的两簇导向矢量，利用每簇导向矢量确定的M波束成形权矢量，对经过空间-时间编码处理的输出信号进行加权处理，形成指向目标移动终端M个接收天线的第一组定向波束和第二组定向波束，并分别通过两个广义天线发送，从而构成一个广义的MIMO系统(2×M的MIMO系统)，可以从两个双极化天线阵列获得空间分集增益，同时又可以获得每个子阵上的波束赋形增益。
作为一种智能天线与MIMO/MISO系统的共用天线方法，本发明开环模式下共用天线方法可以在保留智能天线阵元的基本结构的基础上，在每个天线阵列上获得一定的波束赋形增益，又可以从两个双极化天线阵列上获得空间分集增益。从而较好地解决智能天线技术和MISO/MIMO技术的融合需求，使得即将商用的TD-SCDMA系统中的终端和未来使用MISO/MIMO技术系统中的终端可以同时工作在本发明方法中，实现了无缝接入，同时使未来天线系统的演进更加平滑，避免了未来系统演进过程中可能出现的大规模重建和改造。
本发明上述技术方案无需下行信道信息，直接对广义多天线系统进行空时编码，使组内的所有天线发送相同的空时编码符号。其中步骤1具体为：对发送信号进行空间-时间编码处理；向两个天线阵列分别发送同一符号间隔的编码符号。
上述空间-时间编码处理优选采用Alamouti空间-时间编码，它是获得空间分集较简单的方法，且得到了广泛的应用。本发明步骤1的主要作用是将下行数据进行必要的编码调制之后，按Alamouti的编码思想进行空间-时间编码，从而可以从两个双极化天线阵列获得空间分集增益，同时有可以获得每个子阵上的波束赋形增益。
在上述技术方案基础上，下面分别就移动终端单天线和移动终端多天线情况进一步说明本发明的技术方案。
图8为本发明在移动终端单天线时开环模式下共用天线方法的流程图，具体为：
步骤11、对发送信号先进行空间-时间编码处理；
步骤12、根据两个天线阵列的接收信号获得两组导向矢量，每组导向矢量为对应于各移动终端天线的导向矢量组；
步骤13、根据两组导向矢量分别生成两个天线阵列对应于目标移动终端天线的波束成形权矢量；
步骤14、根据两个天线阵列对应于目标移动终端天线的波束成形权矢量分别对空间-时间编码处理的输出信号进行加权处理，以形成第一个定向波束和第二个定向波束，每个定向波束为指向目标移动终端天线的定向波束；
步骤15、两个极化方式正交的天线阵列分别发送第一个定向波束和第二个定向波束。
在图8所示技术方案中，两组导向矢量分别为与第一天线阵列对应的第一组导向矢量和与第二天线阵列对应的第二组导向矢量。根据第一组导向矢量就可以生成第一天线阵列对应于目标移动终端天线的波束成形权矢量，根据第一天线阵列波束成形权矢量对空间-时间编码处理的输出信号进行加权处理，就可以形成指向目标移动终端天线的第一个定向波束，最后通过第一天线阵列发送该第一个定向波束。根据第二组导向矢量就可以生成第二天线阵列对应于目标移动终端天线的波束成形权矢量，根据第二天线阵列波束成形权矢量对空间-时间编码处理的输出信号进行加权处理，就可以形成指向目标移动终端天线的第二个定向波束，最后通过第二天线阵列发送该第二个定向波束。
图9为本发明在移动终端多天线时开环模式下共用天线方法的流程图，具体为：
步骤21、对发送信号先进行空间-时间编码处理；
步骤22、根据两个天线阵列的接收信号获得两簇导向矢量，每簇导向矢量包括对应于各移动终端M个天线的M个导向矢量组；
步骤23、根据两簇导向矢量分别生成两个天线阵列对应于目标移动终端M个接收天线的M波束成形权矢量；
步骤24、根据两个天线阵列对应于目标移动终端M个接收天线的M波束成形权矢量分别对空间-时间编码处理的输出信号进行加权处理，以形成第一组定向波束和第二组定向波束，每组定向波束包括分别指向目标移动终端M个接收天线的M个定向波束；
步骤25、两个极化方式正交的天线阵列分别发送第一组定向波束和第二组定向波束。
在图9所示技术方案中，两簇导向矢量包括与第一天线阵列对应第一簇导向矢量和与第二天线阵列对应的第二簇导向矢量。第一簇导向矢量包括对应于第一天线阵列的M个导向矢量组：导向矢量组(1，1)、导向矢量组(1，2)、......、导向矢量组(1，M)，其中导向矢量组(1，M)对应于第一天线阵列和各移动终端第M个天线。第二簇导向矢量包括对应于第二天线阵列的M个导向矢量组：导向矢量组(2，1)、导向矢量组(2，2)、......、导向矢量组(2，M)，其中导向矢量组(2，M)对应于第二天线阵列和各移动终端第M个天线。根据每簇导向矢量可以分别生成每个天线阵列对应于目标移动终端M个接收天线的M波束成形权矢量，并对空间-时间编码模块的输出信号进行加权处理，分别向两个天线阵列发送N/2个输出信号，通过两个天线阵列发送指向目标移动终端M个接收天线的两组定向波束。两组定向波束包括第一天线阵列发送的第一组定向波束和第二天线阵列发送的第二组定向波束。第一组定向波束包括定向波束(1，1)、定向波束(1，2)、......、定向波束(1，M)，其中定向波束(1，M)是第一天线阵列指向目标移动终端第M个天线的定向波束。第二组定向波束包括定向波束(2，1)、定向波束(2，2)、......、定向波束(2，M)，其中定向波束(2，M)是第二天线阵列指向目标移动终端第M个天线的定向波束。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种开环模式下共用天线系统，其特征在于，包括：
第一天线阵列，其内的天线阵元具有相同极化方式，用于发送第一定向波束；
第二天线阵列，其内的天线阵元具有相同的、与第一天线阵列极化方式正交的极化方式，用于发送第二定向波束；
空间-时间编码模块，对发送信号进行空间-时间编码处理；
第一波束成形模块，根据第一天线阵列对应的导向矢量确定波束成形权矢量，并对空间-时间编码模块的输出信号进行加权处理，以形成第一定向波束并通过第一天线阵列发送；
第二波束成形模块，根据第二天线阵列对应的导向矢量确定波束成形权矢量，并对空间-时间编码模块的输出信号进行加权处理，以形成第二定向波束并通过第二天线阵列发送。
2.如权利要求1所述的开环模式下共用天线系统，其特征在于，所述空间-时间编码模块为对发送信号进行阿拉穆蒂空-时编码处理的阿拉穆蒂空-时编码模块。
3.如权利要求1所述的开环模式下共用天线系统，其特征在于，
所述第一波束成形模块包括：
第一导向矢量单元，根据第一天线阵列的接收信号获得与第一天线阵列对应的第一组导向矢量，所述第一组导向矢量为对应于各移动终端天线的导向矢量组；
第一权矢量生成单元，根据第一组导向矢量生成第一天线阵列对应于目标移动终端天线的波束成形权矢量；
第一加权单元，根据第一天线阵列对应于目标移动终端天线的波束成形权矢量对空间-时间编码模块的输出信号进行加权处理，通过第一天线阵列发送第一个定向波束，所述第一个定向波束为指向目标移动终端天线的定向波束；
所述第二波束成形模块包括：
第二导向矢量单元，根据第二天线阵列的接收信号获得与第二天线阵列对应的第二组导向矢量，所述第二组导向矢量为对应于各移动终端天线的导向矢量组；
第二权矢量生成单元，根据第二组导向矢量生成第二天线阵列对应于目标移动终端天线的波束成形权矢量；
第二加权单元，根据第二天线阵列对应于目标移动终端天线的波束成形权矢量对空间-时间编码模块的输出信号进行加权处理，通过第二天线阵列发送第二个定向波束，所述第二个定向波束为指向目标移动终端天线的定向波束。
4.如权利要求1所述的开环模式下共用天线系统，其特征在于，
所述第一波束处理模块包括：
第一导向矢量单元，根据第一天线阵列的接收信号获得与第一天线阵列对应的第一簇导向矢量，所述第一簇导向矢量包括对应于各移动终端M个天线的M个导向矢量组，其中M为正整数；
第一权矢量生成单元，根据第一簇导向矢量生成第一天线阵列对应于目标移动终端M个接收天线的M波束成形权矢量；
第一加权单元，根据第一天线阵列对应于目标移动终端M个接收天线的M波束成形权矢量对空间-时间编码模块的输出信号进行加权处理，通过第一天线阵列发送第一组定向波束，所述第一组定向波束包括分别指向目标移动终端M个接收天线的M个定向波束；
所述第二波束处理模块包括：
第二导向矢量单元，根据第二天线阵列的接收信号获得与第二天线阵列对应的第二簇导向矢量，所述第二簇导向矢量包括对应于各移动终端M个天线的M个导向矢量组，其中M为正整数；
第二权矢量生成单元，根据第二簇导向矢量生成第二天线阵列对应于目标移动终端M个接收天线的M波束成形权矢量；
第二加权单元，根据第二天线阵列对应于目标移动终端M个接收天线的M波束成形权矢量对空间-时间编码模块的输出信号进行加权处理，通过第二天线阵列发送第二组定向波束，所述第二组定向波束包括分别指向目标移动终端M个接收天线的M个定向波束。
5.如权利要求1～4中任一权利要求所述的开环模式下共用天线系统，其特征在于，所述第一天线阵列和第二天线阵列的天线阵元数相同，每个天线阵列中各天线阵元间距小于或等于1/2波长。
6.一种开环模式下共用天线方法，其特征在于，包括：
对发送信号先进行空间-时间编码处理；
根据第一天线阵列和第二天线阵列对应的导向矢量确定相应的波束成形权矢量，对空-时编码处理的输出信号进行加权处理，以形成第一定向波束和第二定向波束；
两个极化方式正交的天线阵列分别发送所述第一定向波束和第二定向波束。
7.如权利要求6所述的开环模式下共用天线方法，其特征在于，所述对发送信号先进行空间-时间编码处理具体为：对发送信号进行空间-时间编码处理使同一符号间隔的编码符号分别通过两个天线阵列发送。
8.如权利要求6所述的开环模式下共用天线方法，其特征在于，所述根据第一天线阵列和第二天线阵列对应的导向矢量确定相应的波束成形权矢量，对空-时编码处理的输出信号进行加权处理，以形成第一定向波束和第二定向波束具体为：
根据两个天线阵列的接收信号获得两组导向矢量，每组导向矢量为对应于各移动终端天线的导向矢量组；
根据两组导向矢量分别生成两个天线阵列对应于目标移动终端天线的波束成形权矢量；
根据两个天线阵列对应于目标移动终端天线的波束成形权矢量分别对空间-时间编码处理的输出信号进行加权处理，以形成第一个定向波束和第二个定向波束，每个定向波束为指向目标移动终端天线的定向波束。
9.如权利要求6所述的开环模式下共用天线方法，其特征在于，所述根据第一天线阵列和第二天线阵列对应的导向矢量确定相应的波束成形权矢量，对空-时编码处理的输出信号进行加权处理，以形成第一定向波束和第二定向波束具体为：
根据两个天线阵列的接收信号获得两簇导向矢量，每簇导向矢量包括对应于各移动终端M个天线的M个导向矢量组，其中M为正整数；
根据两簇导向矢量分别生成两个天线阵列对应于目标移动终端M个接收天线的M波束成形权矢量；
根据两个天线阵列对应于目标移动终端M个接收天线的M波束成形权矢量分别对空间-时间编码处理的输出信号进行加权处理，以形成第一组定向波束和第二组定向波束，每组定向波束包括分别指向目标移动终端M个接收天线的M个定向波束。
10.如权利要求6～9中任一权利要求所述的开环模式下共用天线方法，其特征在于，所述空间-时间编码处理为阿拉穆蒂空-时编码处理。
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