CN101316130B - 闭环模式下共用天线系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种闭环模式下共用天线系统和方法，系统包括两组依次连接的预加权处理模块、波束成形模块和天线阵列。方法包括：根据两个天线阵列对应的两个信道信息分别对发送信号进行预加权处理；根据两个天线阵列对应的两组导向矢量确定波束成形权矢量，分别对两个预加权处理后的发送信号进行加权处理，以形成指向目标移动终端接收天线的两个定向波束；两个极化方式正交的天线阵列分别发送两个定向波束。本发明既能保留智能天线阵元的基本结构，也能获得MIMO/MISO技术所能得到的分集增益和阵列增益，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

闭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，特别是一种闭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11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闭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，本发明提供了一种闭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；
第一预加权处理模块，根据第一天线阵列对应的第一信道信息对发送信号进行第一预加权处理；
第一波束成形模块，根据第一天线阵列对应的第一组导向矢量确定波束成形权矢量，并对第一预加权处理后的发送信号进行加权处理，以形成指向目标移动终端接收天线的第一定向波束并通过第一天线阵列发送；
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；
第二预加权处理模块，根据第二天线阵列对应的第二信道信息对发送信号进行第二预加权处理；
第二波束成形模块，根据第二天线阵列对应的第二组导向矢量确定波束成形权矢量，并对第二预加权处理后的发送信号进行加权处理，以形成指向移动终端接收天线的第二定向波束并通过第二天线阵列发送。
所述第一预加权处理模块包括：
第一信道信息单元，根据第一天线阵列的接收信号或反馈信息获得与第一天线阵列对应的第一信道信息；
第一预加权处理单元，根据第一信道信息对发送信号进行第一预加权处理；
所述第二预加权处理模块包括：
第二信道信息单元，根据第二天线阵列的接收信号或反馈信息获得与第二天线阵列对应的第二信道信息；
第二预加权处理单元，根据第二信道信息对发送信号进行第二预加权处理。
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波束成形权矢量；
第一加权单元，根据第一天线阵列波束成形权矢量对第一预加权处理后的发送信号进行加权处理，以形成指向目标移动终端接收天线的第一定向波束并通过第一天线阵列发送；
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波束成形权矢量；
第二加权单元，根据第二天线阵列波束成形权矢量对第二预加权处理后的发送信号进行加权处理，以形成指向目标移动终端接收天线的第二定向波束并通过第二天线阵列发送。
为了实现上述目的，本发明提供了一种闭环模式下共用天线方法，包括：
根据两个天线阵列对应的两个信道信息分别对发送信号进行预加权处理；
根据两个天线阵列对应的两组导向矢量确定波束成形权矢量，分别对两个预加权处理后的发送信号进行加权处理，以形成指向目标移动终端接收天线的两个定向波束；
两个极化方式正交的天线阵列分别发送两个定向波束。
其中，所述根据两个天线阵列对应的两个信道信息分别对发送信号进行预加权处理具体为：
根据两个天线阵列的接收信号或反馈信息获得两个信道信息；
根据两个信道信息分别对发送信号进行预加权处理，获得两个预加权处理后的发送信号。
其中，所述根据两个天线阵列对应的两组导向矢量确定波束成形权矢量，分别对两个预加权处理后的发送信号进行加权处理，以形成指向目标移动终端接收天线的两个定向波束具体为：
根据两个天线阵列的接收信号获得两组导向矢量，每组导向矢量包括对应于各移动终端天线的导向矢量；
根据两组导向矢量分别生成两个天线阵列波束成形权矢量；
根据两个天线阵列波束成形权矢量分别对两个预加权处理后的发送信号进行加权处理，形成指向目标移动终端接收天线的两个定向波束。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种闭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，用于发送第一组定向波束；
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，用于发送第二组定向波束；
下行信道矩阵处理模块，根据第一天线阵列对应的第一组下行信道信息和第二天线阵列对应的第二组下行信道信息对发送信号进行预加权处理；
第一波束处理模块，根据第一天线阵列对应的第一簇导向矢量对预加权处理后的发送信号进行波束成形处理，以形成指向目标移动终端的第一组定向波束并通过第一天线阵列发送；
第二波束处理模块，根据第二天线阵列对应的第二簇导向矢量对预加权处理后的发送信号进行波束成形处理，以形成指向目标移动终端的第二组定向波束并通过第二天线阵列发送。
所述下行信道矩阵处理模块包括：
第一组信道信息单元，根据第一天线阵列的接收信号或反馈信息获得第一组下行信道信息，所述第一组下行信道信息包括对应于目标移动终端M个接收天线的M个波束所经历的M个下行信道信息，其中M为正整数；
第二组信道信息单元，根据第二天线阵列的接收信号或反馈信息获得第二组下行信道信息，所述第二组下行信道信息包括对应于目标移动终端M个接收天线的M个波束所经历的M个下行信道信息，其中M为正整数；
下行信道矩阵处理单元，根据第一组下行信道信息和第二组下行信道信息获得下行信道矩阵，对所述下行信道矩阵作奇异值分解处理；
第一预加权处理单元，根据所述下行信道矩阵处理单元的奇异值分解结果，选择对应于特定奇异值的输入向量的第一个元素对发送信号进行预加权处理，向第一波束成形模块发送；
第二预加权处理单元，根据所述下行信道矩阵处理单元的奇异值分解结果，选择对应于特定奇异值的输入向量的第二个元素对发送信号进行预加权处理，向第二波束成形模块发送。
所述第一波束处理模块包括：
第一簇导向矢量单元，根据第一天线阵列的接收信号获得第一簇导向矢量，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波束成形权矢量对来自第一预加权处理单元的经过预加权处理后的发送信号进行加权处理，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：
第二簇导向矢量单元，根据第二天线阵列的接收信号获得第二簇导向矢量，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波束成形权矢量对来自第二预加权处理单元的经过预加权处理后的发送信号进行加权处理，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。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种闭环模式下共用天线方法，包括：
根据两个天线阵列对应的两组下行信道信息对发送信号进行预加权处理；
根据两个天线阵列对应的两簇导向矢量分别确定M波束成形权矢量，对预加权处理后的发送信号进行加权处理，以形成两组定向波束，其中M为移动终端接收天线的数量，为正整数；
两个极化方式相互正交的天线阵列分别发送两组定向波束。
其中，每组下行信道信息包括对应于目标移动终端M个接收天线的M个波束所经历的M个下行信道信息，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，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。
其中，所述根据两个天线阵列对应的两组下行信道信息对发送信号进行预加权处理具体为：
根据两个天线阵列的接收信号或反馈信息获得两组下行信道信息；
根据两组下行信道信息获得下行信道矩阵，对所述下行信道矩阵作奇异值分解处理；
根据所述下行信道矩阵奇异值分解处理结果，选择对应于特定奇异值的输入向量的两个元素分别对发送信号进行预加权处理，获得两个预加权处理后的发送信号。
其中，所述根据两个天线阵列对应的两簇导向矢量分别确定M波束成形权矢量，对预加权处理后的发送信号进行加权处理，以形成两组定向波束具体为：
根据两个天线阵列的接收信号获得两簇导向矢量；
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；
根据两个天线阵列的M波束成形权矢量分别对两个预加权处理后的发送信号进行加权处理，以形成两组定向波束。
本发明提出了一种在移动终端单天线时闭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，两个天线阵列根据各自的导向矢量就可以形成两个衰落特性相对独立的波束，从而构成一个广义的MISO系统(2×1的MISO系统)。在这种天线阵列结构下，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导向矢量和信道信息，利用各自的信道信息，本发明对广义天线上的发送信号进行预加权处理，利用各自的导向矢量确定的波束成形权矢量，本发明对经过预加权处理的发送信号进行加权处理，分别通过两个广义天线发送后形成指向目标移动终端接收天线的二个定向波束，从而可以获得完全的发送分集增益和阵列增益，获得较好的性能。
本发明提出了另一种在移动终端多天线时闭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。每个天线阵列根据其对应的一簇导向矢量就可以形成一个具有M个定向波束的定向波束组，从而构成一个广义的MIMO系统(2×M的MIMO系统)。在这种天线阵列结构下，每个天线阵列根据其接收信号或反馈信息可以获得一组下行信道信息，利用两组下行信道信息可以获得2×M的下行信道矩阵，对所述下行信道矩阵作奇异值分解处理后，利用每个天线阵列各自对应的一簇导向矢量确定M波束成形权矢量，对经过预处理的发送信号进行加权处理，形成两组指向目标移动终端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，从而可以获得完全的发送分集增益和阵列增益，获得较好的性能。
本发明闭环模式下共用天线系统和方法既能保留智能天线阵元的基本结构，也能获得MIMO/MISO技术所能得到的分集增益和阵列增益，从而较好地解决智能天线技术和MIMO/MISO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MIMO/MISO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为本发明在移动终端单天线时闭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3a为本发明第一预加权处理模块的结构示意图；
图3b为本发明第二预加权处理模块的结构示意图；
图4a为本发明第一波束成形模块的结构示意图；
图4b为本发明第二波束成形模块的结构示意图；
图5为本发明在移动终端单天线时闭环模式下共用天线方法的流程图；
图6为本发明在移动终端多天线时闭环模式下共用天线系统的结构示意图；
图7为本发明天线阵列示意图；
图8为本发明下行信道矩阵处理模块的结构示意图；
图9a为本发明第一波束成形模块的结构示意图；
图9b为本发明第二波束成形模块的结构示意图；
图10为本发明在移动终端多天线时闭环模式下共用天线方法的流程图；
图11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；
A11—第一预加权处理模块；     A12—第一波束成形模块；        A13—第一天线阵列；
A111—第一信道信息单元；      A112—第一预加权处理单元；
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；
A21—第二预加权处理模块；     A22—第二波束成形模块；        A23—第二天线阵列；
A211—第二信道信息单元；      A212—第二预加权处理单元；
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；
B0—下行信道矩阵处理模块；    B10—移动终端M个接收天线；     B12—第一波束成形模块；
B13—第一天线阵列；           B22—第二波束成形模块；        B23—第二天线阵列；
B01—第一组信道信息单元；     B02—第二组信道信息单元；      B03—下行信道矩阵处理单元；
B04—第一预加权处理单元；     B05—第二预加权处理单元；
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为本发明在移动终端单天线时闭环模式下共用天线系统的结构示意图。如图1所示，闭环模式下共用天线系统由向移动终端接收天线A10发送定向波束的第一子系统和第二子系统组成。第一子系统包括依次连接的第一预加权处理模块A11、第一波束成形模块A12和第一天线阵列A13，第一预加权处理模块A11用于根据第一天线阵列A13对应的第一信道信息对发送信号进行第一预加权处理，第一波束成形模块A12用于根据第一天线阵列A13对应的第一组导向矢量确定波束成形权矢量，并对第一预加权处理后的发送信号进行加权处理，以形成指向目标移动终端接收天线A10的第一定向波束，第一天线阵列A13用于以第一极化方式发送第一定向波束。第二子系统包括依次连接的第二预加权处理模块A21、第二波束成形模块A22和第二天线阵列A23，第二预加权处理模块A21用于根据第二天线阵列A23对应的第二信道信息对发送信号进行第二预加权处理，第二波束成形模块A22用于根据第二天线阵列A23对应的第二组导向矢量确定波束成形权矢量，并对第二预加权处理后的发送信号进行加权处理，以形成指向目标移动终端接收天线A10的第二定向波束，第二天线阵列A23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A13内的各天线阵元具有相同的第一极化方式，第二天线阵列A23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。
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闭环的MIMO/MISO，在有效利用信道信息的情况下，不但可以获得全部分集增益，还可以一定的获得阵列增益。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，两个天线阵列根据各自的导向矢量就可以形成两个衰落特性相对独立的波束，从而构成一个广义的MISO系统(2×1的MISO系统)。在这种天线阵列结构下，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导向矢量和信道信息，利用各自的信道信息，本发明对广义天线上的发送信号进行预加权处理，利用各自的导向矢量确定的波束成形权矢量，本发明对经过预加权处理的发送信号进行加权处理，分别通过两个广义天线发送后形成指向目标移动终端接收天线的二个定向波束，从而可以获得完全的发送分集增益(Diversity gain)和阵列增益(Array gain)，获得较好的性能。作为一种智能天线与MIMO/MISO系统的共用天线系统，本发明闭环模式下共用天线系统既能保留智能天线阵元的基本结构，也能获得MISO技术所能得到的分集增益和阵列增益，从而较好地解决智能天线技术和MISO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A13和第二天线阵列A23，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A13和第二天线阵列A23的极化方式相互正交。例如，第一天线阵列A13可以是-45°极化天线阵列，第二天线阵列A23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的形式。
图3a为本发明第一预加权处理模块的结构示意图，图3b为本发明第二预加权处理模块的结构示意图。如图3a所示，第一预加权处理模块A11包括第一信道信息单元A111和第一预加权处理单元A112，第一信道信息单元A111用于根据第一天线阵列A13的接收信号或反馈信息获得与第一天线阵列A13对应的第一信道信息，并向第一预加权处理单元A112发送；第一预加权处理单元A112用于根据第一信道信息对发送信号进行预加权处理，并将处理结果向第一波束成形模块A12发送。如图3b所示，第二预加权处理模块A21包括第二信道信息单元A211和第二预加权处理单元A212，第二信道信息单元A211用于根据第二天线阵列A23的接收信号或反馈信息获得与第二天线阵列A23对应的第二信道信息，并向第二预加权处理单元A212发送；第二预加权处理单元A212用于根据第二信道信息对发送信号进行预加权处理，并将处理结果向第二波束成形模块A22发送。
在图3a、图3b所示的技术方案中，预加权处理可以采用最大比合并发送，也可以采用等增益合并或选择合并，本实施例优选采用最大比合并发送，即第一预加权处理单元A112为对发送信号进行最大比合并发送的第一最大比合并发送单元，第二预加权处理单元A212为对发送信号进行最大比合并发送的第二最大比合并发送单元，根据各自的信道信息，对发送信号进行最大比合并发送，各自向波束成形模块发送预加权处理后的发送信号，从而可以获得完全的发送分集增益和阵列增益。最大比合并发送是指控制各合并支路的权重，以使它们在接收端同相位叠加。具体地，可使用所有分支，即利用两个天线阵列共同发送同一个信号，信号在每个天线阵列的预加权因子由两个下行波束所经历信道的衰落信息决定，使得移动终端接收天线从两个天线阵列接收到的信号是同相位的。
图4a为本发明第一波束成形模块的结构示意图，图4b为本发明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分别与第一预加权处理模块A11的第一预加权处理单元A112和第一天线阵列A13连接。第一导向矢量单元A121用于根据第一天线阵列A13的接收信号获得与第一天线阵列A13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波束成形权矢量；第一加权单元A123用于从第一预加权处理单元A112接收预加权处理后的发送信号，根据第一天线阵列波束成形权矢量对第一预加权处理后的发送信号进行加权处理，向第一天线阵列A13发送N/2个输出信号，通过第一天线阵列A13发送指向目标移动终端接收天线A10的第一定向波束。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分别与第二预加权处理模块A21的第二预加权处理单元A212和第二天线阵列A23连接。第二导向矢量单元A221用于根据第二天线阵列A23的接收信号获得与第二天线阵列A23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波束成形权矢量；第二加权单元A223用于从第二预加权处理单元A212接收预加权处理后的发送信号，根据第二天线阵列波束成形权矢量对第二预加权处理后的发送信号进行加权处理，向第二天线阵列A23发送N/2个输出信号，通过第二天线阵列A23发送指向目标移动终端接收天线A10的第二定向波束。
图5为本发明在移动终端单天线时闭环模式下共用天线方法的流程图，具体为：
步骤11、根据两个天线阵列对应的两个信道信息分别对发送信号进行预加权处理；
步骤12、根据两个天线阵列对应的两组导向矢量确定波束成形权矢量，分别对两个预加权处理后的发送信号进行加权处理，以形成指向目标移动终端接收天线的两个定向波束；
步骤13、两个极化方式正交的天线阵列分别发送两个定向波束。
本发明在移动终端单天线时闭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可以分别包括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，两个天线阵列根据各自的导向矢量就可以形成两个衰落特性相对独立的波束，从而构成一个广义的MISO系统(2×1的MISO系统)。在本发明第一天线阵列和第二天线阵列构成的两个广义发射天线结构下，第一天线阵列根据接收到的衰落独立的接收信号或反馈信息可以获得与第一天线阵列对应的第一信道信息，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到的衰落独立的接收信号或反馈信息可以获得与第二天线阵列对应的第二信道信息，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。在此基础上，根据第一信道信息对发送信号进行第一预加权处理，根据第一组导向矢量确定波束成形权矢量并对第一预加权处理后的发送信号进行加权处理，形成指向目标移动终端接收天线的第一定向波束，并通过第一天线阵列发送第一定向波束。同时，根据第二信道信息对发送信号进行第二预加权处理，根据第二组导向矢量确定波束成形权矢量并对第二预加权处理后的发送信号进行加权处理，形成指向目标移动终端接收天线的第二定向波束，并通过第二天线阵列发送第二定向波束。上述处理过程可以获得完全的发送分集增益和阵列增益，获得较好的性能。作为一种智能天线与MIMO/MISO系统的共用天线方法，本发明闭环模式下共用天线方法既能保留智能天线阵元的基本结构，也能获得MISO技术所能得到的分集增益和阵列增益，从而较好地解决智能天线技术和MISO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技术系统中的终端可以同时工作在本发明方法下，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。
在图5所示技术方案中，步骤11具体为：
步骤111、根据两个天线阵列的接收信号或反馈信息获得两个信道信息；
步骤112、根据两个信道信息分别对发送信号进行预加权处理，获得两个预加权处理后的发送信号。
根据两个天线阵列的接收信号或反馈信息获得两个信道信息包括与第一天线阵列对应的第一信道信息和与第二天线阵列对应的第二信道信息。根据第一信道信息对发送信号进行预加权处理，获得第一预加权处理后的发送信号，根据第二信道信息对发送信号进行预加权处理，获得第二预加权处理后的发送信号。
在图5所示技术方案中，步骤12具体为：
步骤121、根据两个天线阵列的接收信号获得两组导向矢量；
步骤122、根据两组导向矢量分别生成两个天线阵列波束成形权矢量；
步骤123、根据两个天线阵列波束成形权矢量分别对两个预加权处理后的发送信号进行加权处理，形成指向目标移动终端接收天线的两个定向波束。
根据两个天线阵列的接收信号获得两组导向矢量包括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，第一组导向矢量为对应于各移动终端天线的导向矢量组，第二组导向矢量为对应于各移动终端天线的导向矢量组。根据第一组导向矢量就可以生成第一天线阵列波束成形权矢量，再根据第一天线阵列波束成形权矢量对经过第一预加权处理后的发送信号进行加权处理，就可以形成指向目标移动终端接收天线的第一定向波束，最后通过第一天线阵列发送该第一定向波束。根据第二组导向矢量就可以生成第二天线阵列波束成形权矢量，再根据第二天线阵列波束成形权矢量对经过第二预加权处理后的发送信号进行加权处理，就可以形成指向目标移动终端接收天线的第二定向波束，最后通过第二天线阵列发送该第二定向波束。
在上述技术方案基础上，预加权处理可以采用最大比合并发送，也可以采用等增益合并或选择合并，本实施例优选采用最大比合并发送。即根据各自的信道信息，对发送信号进行最大比合并发送，各自发送预加权处理后的发送信号，从而可以获得完全的发送分集增益和阵列增益。具体地，所述最大比合并发送处理具体为：
根据天线阵列获得下行波束所经历信道的衰落信息；
确定每个天线阵元的预加权因子。
图6为本发明在移动终端多天线时闭环模式下共用天线系统的结构示意图。如图6所示，闭环模式下共用天线系统包括下行信道矩阵处理模块B0、通过第一天线阵列B13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B23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B22。下行信道矩阵处理模块B0用于根据第一天线阵列B13对应的第一组下行信道信息和第二天线阵列B23对应的第二组下行信道信息对发送信号进行预加权处理；第一波束成形模块B12用于根据第一天线阵列B13对应的第一簇导向矢量确定M波束成形权矢量，对经下行信道矩阵处理模块B0预加权处理后的发送信号进行加权处理，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B13用于以第一极化方式发送第一组定向波束；第二波束成形模块B22用于根据第二天线阵列B23对应的第二簇导向矢量确定M波束成形权矢量，对经下行信道矩阵处理模块B0预加权处理后的发送信号进行加权处理，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B23用于以第二极化方式发送第二组定向波束。其中，第一天线阵列B13内的各天线阵元具有相同的第一极化方式，第二天线阵列B23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。
本发明在移动终端多天线时闭环模式下共用天线系统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。每个天线阵列根据其对应的一簇导向矢量就可以形成一个具有M个定向波束的定向波束组，从而构成一个广义的MIMO系统(2×M的MIMO系统)。在这种天线阵列结构下，每个天线阵列根据其接收信号或反馈信息可以获得一组下行信道信息，利用两组下行信道信息可以获得2×M的下行信道矩阵，对所述下行信道矩阵作奇异值分解处理后，利用每个天线阵列各自对应的一簇导向矢量，本发明对经过预加权处理的发送信号进行波束成形，形成两组指向目标移动终端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，从而可以获得较大的发送分集增益和阵列增益，获得较好的性能。作为一种智能天线与MIMO/MISO系统的共用天线系统，本发明闭环模式下共用天线系统既能保留智能天线阵元的基本结构，也能获得MIMO技术所能得到的分集增益和阵列增益，从而较好地解决智能天线技术和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7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，且每个天线阵元间距小于或等于λ/2，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B13和第二天线阵列B23，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，其中λ表示波长，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B13和第二天线阵列B23的极化方式相互正交。例如，第一天线阵列B13可以是-45°极化天线阵列，第二天线阵列B23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MIMO的形式。
下面通过移动终端具有二个接收天线来说明本发明的技术方案。
图8为本发明下行信道矩阵处理模块的结构示意图。如图8所示，下行信道矩阵处理模块B0包括第一组信道信息单元B01、第二组信道信息单元B02、下行信道矩阵处理单元B03、第一预加权处理单元B04和第二预加权处理单元B05。其中，第一组信道信息单元B01用于根据第一天线阵列B13的接收信号或反馈信息获得第一组下行信道信息，第一组下行信道信息包括对应于移动终端2个接收天线的2个波束所经历的2个下行信道信息：下行信道信息(1，1)和下行信道信息(1，2)，其中下行信道信息(1，1)对应于第一天线阵列和目标移动终端第一个接收天线，下行信道信息(1，2)对应于第一天线阵列和目标移动终端第二个接收天线；第二组信道信息单元B02用于根据第二天线阵列B23的接收信号或反馈信息获得第二组下行信道信息，第二组下行信道信息包括对应于移动终端2个接收天线的2个波束所经历的2个下行信道信息：下行信道信息(2，1)和下行信道信息(2，2)，其中下行信道信息(2，1)对应于第二天线阵列和目标移动终端第一个接收天线，下行信道信息(2，2)对应于第二天线阵列和目标移动终端第二个接收天线。
下行信道矩阵处理单元B03根据上述下行信道信息(1，1)、下行信道信息(1，2)、下行信道信息(2，1)和下行信道信息(2，2)形成一个2×2的下行信道矩阵，并对该下行信道矩阵作奇异值分解处理；第一预加权处理单元B04从下行信道矩阵处理单元B03接收奇异值分解结果，选择对应于特定奇异值的输入向量的第一个元素对发送信号进行预加权处理，并将加权处理结果向第一波束成形模块B12发送；第二预加权处理单元B05从下行信道矩阵处理单元B03接收奇异值分解结果，选择对应于特定奇异值的输入向量的第二个元素对发送信号进行预加权处理，并将加权处理结果向第二波束成形模块B22发送。具体地，上述特定奇异值可以是最大特征值，即第一预加权处理单元B04可以选择对应于最大奇异值的输入向量的第一个元素对发送信号进行预加权处理，第二预加权处理单元B05可以选择对应于最大奇异值的输入向量的第二个元素对发送信号进行预加权处理。经过上述处理，本发明可对下行信道矩阵进行特征值分解得到其最大特征值对应的输入向量，并将其作为每组天线发送信号的预加权矢量。
图9a为本发明第一波束成形模块的结构示意图，图9b为本发明第二波束成形模块的结构示意图。如图9a所示，第一波束成形模块B12包括依次连接的第一簇导向矢量单元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分别与下行信道矩阵处理模块B0的第一预加权处理单元B04和第一天线阵列B13连接。第一簇导向矢量单元B121用于根据第一天线阵列B13的接收信号获得与第一天线阵列B13对应的第一簇导向矢量，第一簇导向矢量包括第一天线阵列B13对应于各移动终端二个接收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接收天线，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接收天线；第一权矢量生成单元B122用于根据导向矢量组(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接收天线的二波束成形权矢量；第一加权单元B123用于从第一预加权处理单元B04接收预加权处理后的发送信号，根据第一天线阵列二波束成形权矢量对预加权处理后的发送信号进行加权处理，向第一天线阵列B13发送N/2个输出信号，通过第一天线阵列B13发送指向目标移动终端二个接收天线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接收天线的定向波束，定向波束(1，2)是第一天线阵列指向目标移动终端第二个接收天线的定向波束。如图9b所示，第二波束成形模块B22包括依次连接的第二簇导向矢量单元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分别与下行信道矩阵处理模块B0的第二预加权处理单元B05和第二天线阵列B23连接。第二簇导向矢量单元B221用于根据第二天线阵列B23的接收信号获得与第二天线阵列B23对应的第二簇导向矢量，第二簇导向矢量包括第二天线阵列B23对应于各移动终端二个接收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接收天线，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接收天线；第二权矢量生成单元B222用于根据导向矢量组(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接收天线的二波束成形权矢量；第二加权单元B223用于从第二预加权处理单元B05接收预加权处理后的发送信号，根据第二天线阵列二波束成形权矢量对预加权处理后的发送信号进行加权处理，向第二天线阵列B23发送N/2个输出信号，通过第二天线阵列B23发送指向目标移动终端二个接收天线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接收天线的定向波束，定向波束(2，2)是第二天线阵列指向目标移动终端第二个接收天线的定向波束。
图10为本发明在移动终端多天线时闭环模式下共用天线方法的流程图，具体为：
步骤21、根据两个天线阵列对应的两组下行信道信息对发送信号进行预加权处理；
步骤22、根据两个天线阵列对应的两簇导向矢量分别确定M波束成形权矢量，对预加权处理后的发送信号进行加权处理，以形成两组定向波束；
步骤23、两个极化方式相互正交的天线阵列分别发送两组定向波束。
其中，每组下行信道信息包括对应于目标移动终端M个接收天线的M个波束所经历的M个下行信道信息，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，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。
本发明在移动终端多天线时闭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，每个天线阵列根据其对应的一簇导向矢量就可以形成一个具有M个定向波束的定向波束组，从而构成一个广义的MIMO系统(2×M的MIMO系统)。在本发明第一天线阵列和第二天线阵列构成的两个广义发射天线结构下，第一天线阵列根据接收到的衰落独立的接收信号或反馈信息可以获得与第一天线阵列对应的第一组信道信息，根据接收信号可以获得与第一天线阵列对应的第一簇导向矢量；第二天线阵列根据接收到的衰落独立的接收信号或反馈信息可以获得与第二天线阵列对应的第二组信道信息，根据接收信号可以获得与第二天线阵列对应的第二簇导向矢量，其中每组下行信道信息包括对应于目标移动终端M个接收天线的M个波束所经历的M个下行信道信息，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。在此基础上，根据第一组信道信息和第二组信道信息可以获得2×M的下行信道矩阵，对所述下行信道矩阵作奇异值分解处理后，利用每个天线阵列各自的一簇导向矢量确定的M波束成形权矢量，本发明对经过预加权处理后的发送信号进行加权处理，形成两组指向目标移动终端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，从而可以获得较大的发送分集增益和阵列增益，获得较好的性能。作为一种智能天线与MIMO/MISO系统的共用天线方法，本发明闭环模式下共用天线方法既能保持智能天线阵元的基本结构，也能获得MIMO技术所能得到的分集增益和阵列增益，从而较好地解决智能天线技术和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。
在图10所示技术方案中，步骤21具体为：
步骤211、根据两个天线阵列的接收信号或反馈信息获得两组下行信道信息；
步骤212、根据两组下行信道信息获得下行信道矩阵，对所述下行信道矩阵作奇异值分解处理；
步骤213、根据所述下行信道矩阵奇异值分解结果，选择对应于特定奇异值的输入向量的两个元素分别对发送信号进行预加权处理，获得两个预加权处理后的发送信号。
其中，两组下行信道信息包括与第一天线阵列对应第一组下行信道信息和与第二天线阵列对应的第二组下行信道信息。第一组下行信道信息包括对应于目标移动终端M个接收天线的M个波束所经历的M个下行信道信息：下行信道信息(1，1)、下行信道信息(1，2)、......、下行信道信息(1，M)，其中下行信道信息(1，M)对应于第一天线阵列和目标移动终端第M个接收天线。第二组下行信道信息包括对应于目标移动终端M个接收天线的M个波束所经历的M个下行信道信息：下行信道信息(2，1)、下行信道信息(2，2)、......、下行信道信息(2，M)，其中下行信道信息(2，M)对应于第二天线阵列和目标移动终端第M个接收天线。
根据上述下行信道信息(1，1)、下行信道信息(1，2)、......、下行信道信息(1，M)和下行信道信息(2，1)、下行信道信息(2，2)、......、下行信道信息(2，M)就可以形成一个2×M的下行信道矩阵，并对该下行信道矩阵作奇异值分解处理。之后对经奇异值分解处理的结果分别进行预加权处理，针对第一天线阵列，选择对应于特定奇异值的输入向量的第一个元素对发送信号进行预加权处理；针对第二天线阵列，选择对应于特定奇异值的输入向量的第二个元素对发送信号进行预加权处理。本实施例中，所述预加权处理为基于主特征值的发送处理。即选择对应于最大奇异值的输入向量的两个元素分别对发送信号进行预加权处理。
在图10所示技术方案中，步骤22具体为：
步骤221、根据两个天线阵列的接收信号获得两簇导向矢量；
步骤222、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223、根据两个天线阵列的M波束成形权矢量分别对两个预加权处理后的发送信号进行加权处理，以形成两组定向波束。
其中，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个接收天线。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个接收天线。
根据每簇导向矢量可以分别获得该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，并对预加权处理后的发送信号进行加权处理，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个接收天线的定向波束。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个接收天线的定向波束。
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 (17)

1.一种闭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；
第一预加权处理模块，根据第一天线阵列对应的第一信道信息对发送信号进行第一预加权处理；
第一波束成形模块，根据第一天线阵列对应的第一组导向矢量确定波束成形权矢量，并对第一预加权处理后的发送信号进行加权处理，以形成指向目标移动终端接收天线的第一定向波束并通过第一天线阵列发送；
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；
第二预加权处理模块，根据第二天线阵列对应的第二信道信息对发送信号进行第二预加权处理；
第二波束成形模块，根据第二天线阵列对应的第二组导向矢量确定波束成形权矢量，并对第二预加权处理后的发送信号进行加权处理，以形成指向目标移动终端接收天线的第二定向波束并通过第二天线阵列发送；
其中，所述第一预加权处理模块包括：
第一信道信息单元，根据第一天线阵列的反馈信息获得与第一天线阵列对应的第一信道信息；
第一预加权处理单元，根据第一信道信息对发送信号进行第一预加权处理；
所述第二预加权处理模块包括：
第二信道信息单元，根据第二天线阵列的反馈信息获得与第二天线阵列对应的第二信道信息；
第二预加权处理单元，根据第二信道信息对发送信号进行第二预加权处理；
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波束成形权矢量；
第一加权单元，根据第一天线阵列波束成形权矢量对第一预加权处理后的发送信号进行加权处理，以形成指向目标移动终端接收天线的第一定向波束并通过第一天线阵列发送；
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波束成形权矢量；
第二加权单元，根据第二天线阵列波束成形权矢量对第二预加权处理后的发送信号进行加权处理，以形成指向目标移动终端接收天线的第二定向波束并通过第二天线阵列发送。
2.如权利要求1所述的闭环模式下共用天线系统，其特征在于，所述第一预加权处理单元为对发送信号进行最大比合并发送的第一最大比合并发送单元，所述第二预加权处理单元为对发送信号进行最大比合并发送的第二最大比合并发送单元。
3.如权利要求1或2所述的闭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。
4.一种闭环模式下共用天线方法，其特征在于，包括：
根据两个天线阵列的反馈信息获得两个天线阵列对应的两个信道信息；
根据所述两个天线阵列对应的两个信道信息分别对发送信号进行预加权处理；
根据两个天线阵列对应的两组导向矢量确定波束成形权矢量，分别对两个预加权处理后的发送信号进行加权处理，以形成指向目标移动终端接收天线的两个定向波束；
两个极化方式正交的天线阵列分别发送两个定向波束；
所述根据两个天线阵列对应的两组导向矢量确定波束成形权矢量，分别对两个预加权处理后的发送信号进行加权处理，以形成指向目标移动终端接收天线的两个定向波束具体为：
根据两个天线阵列的接收信号获得两组导向矢量，每组导向矢量包括对应于各移动终端天线的导向矢量；
根据两组导向矢量分别生成两个天线阵列波束成形权矢量；
根据两个天线阵列波束成形权矢量分别对两个预加权处理后的发送信号进行加权处理，形成指向目标移动终端接收天线的两个定向波束。
5.如权利要求4所述的闭环模式下共用天线方法，其特征在于，根据两个天线阵列对应的两个信道信息分别对发送信号进行预加权处理具体为：
根据两个信道信息分别对发送信号进行预加权处理，获得两个预加权处理后的发送信号。
6.如权利要求4或5所述的闭环模式下共用天线方法，其特征在于，所述对发送信号进行预加权处理具体为：对发送信号进行最大比合并发送处理。
7.如权利要求6所述的闭环模式下共用天线方法，其特征在于，所述最大比合并发送处理具体为：
根据天线阵列获得下行波束所经历信道的衰落信息；
确定每个天线阵元的预加权因子。
8.一种闭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，用于发送第一组定向波束；
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，用于发送第二组定向波束；
下行信道矩阵处理模块，根据第一天线阵列对应的第一组下行信道信息和第二天线阵列对应的第二组下行信道信息对发送信号进行预加权处理；
第一波束处理模块，根据第一天线阵列对应的第一簇导向矢量对预加权处理后的发送信号进行波束成形处理，以形成指向目标移动终端的第一组定向波束并通过第一天线阵列发送；
第二波束处理模块，根据第二天线阵列对应的第二簇导向矢量对预加权处理后的发送信号进行波束成形处理，以形成指向目标移动终端的第二组定向波束并通过第二天线阵列发送；
其中，下行信道矩阵处理模块具体包括:
第一组信道信息单元，根据第一天线阵列的反馈信息获得第一组下行信道信息；
第二组信道信息单元，根据第二天线阵列的反馈信息获得第二组下行信道信息；
下行信道矩阵处理单元，根据第一组下行信道信息和第二组下行信道信息获得下行信道矩阵，对所述下行信道矩阵作奇异值分解处理；
第一预加权处理单元，根据所述下行信道矩阵处理单元的奇异值分解结果，选择对应于特定奇异值的输入向量的第一个元素对发送信号进行预加权处理，向第一波束成形模块发送；
第二预加权处理单元，根据所述下行信道矩阵处理单元的奇异值分解结果，选择对应于特定奇异值的输入向量的第二个元素对发送信号进行预加权处理，向第二波束成形模块发送；
所述第一波束处理模块包括：
第一簇导向矢量单元，根据第一天线阵列的接收信号获得第一簇导向矢量，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波束成形权矢量对来自第一预加权处理单元的经过预加权处理后的发送信号进行加权处理，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：
第二簇导向矢量单元，根据第二天线阵列的接收信号获得第二簇导向矢量，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波束成形权矢量对来自第二预加权处理单元的经过预加权处理后的发送信号进行加权处理，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。
9.如权利要求8所述的闭环模式下共用天线系统，其特征在于，
所述第一组下行信道信息包括对应于目标移动终端M个接收天线的M个波束所经历的M个下行信道信息，其中M为正整数；
所述第二组下行信道信息包括对应于目标移动终端M个接收天线的M个波束所经历的M个下行信道信息，其中M为正整数。
10.如权利要求8所述的闭环模式下共用天线系统，其特征在于，所述第一预加权处理单元和第二预加权处理单元中的奇异值为最大奇异值。
11.如权利要求8～10中任一权利要求所述的闭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。
12.一种闭环模式下共用天线方法，其特征在于，包括：
根据两个天线阵列的反馈信息获得两个天线阵列对应的两组下行信道信息；
根据所述两个天线阵列对应的两组下行信道信息对发送信号进行预加权处理；
根据两个天线阵列对应的两簇导向矢量分别确定M波束成形权矢量，对预加权处理后的发送信号进行加权处理，以形成两组定向波束，其中M为移动终端接收天线的数量，为正整数；
两个极化方式相互正交的天线阵列分别发送两组定向波束；
其中，所述根据两个天线阵列对应的两簇导向矢量分别确定M波束成形权矢量，对预加权处理后的发送信号进行加权处理，以形成两组定向波束具体为：
根据两个天线阵列的接收信号获得两簇导向矢量；
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；
根据两个天线阵列的M波束成形权矢量分别对两个预加权处理后的发送信号进行加权处理，以形成两组定向波束。
13.如权利要求12所述的闭环模式下共用天线方法，其特征在于，每组下行信道信息包括对应于目标移动终端M个接收天线的M个波束所经历的M个下行信道信息。
14.如权利要求12所述的闭环模式下共用天线方法，其特征在于，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。
15.如权利要求12所述的闭环模式下共用天线方法，其特征在于，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。
16.如权利要求12所述的闭环模式下共用天线方法，其特征在于，所述根据两个天线阵列对应的两组下行信道信息对发送信号进行预加权处理具体为：
根据两组下行信道信息获得下行信道矩阵，对所述下行信道矩阵作奇异值分解处理；
根据所述下行信道矩阵奇异值分解处理结果，选择对应于特定奇异值的输入向量的两个元素分别对发送信号进行预加权处理，获得两个预加权处理后的发送信号。
17.如权利要求12～16中任一权利要求所述的闭环模式下共用天线方法，其特征在于，所述预加权处理为基于主特征值的发送处理。
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
HUE040750T2 (hu) * 2009-01-07 2019-03-28 Sun Patent Trust Vezeték nélküli kommunikációs berendezés, vezeték nélküli kommunikációs rendszer és vezeték nélküli kommunikációs eljárás
US8335167B1 (en) * 2009-02-02 2012-12-18 Marvell International Ltd. Refining beamforming techniques for phased-array antennas
WO2011158791A1 (ja) * 2010-06-14 2011-12-22 日本電気株式会社 無線通信装置、無線通信システムおよび通信方法
CN102404027B (zh) * 2010-09-07 2014-12-24 华为技术有限公司 一种实现空分复用的方法和设备
CN102404097B (zh) * 2010-09-14 2014-07-30 华为技术有限公司 发送报文的方法和装置
WO2012079202A1 (en) * 2010-12-17 2012-06-21 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Beamforming method, apparatus for polarized antenna array and radio communication device and system thereof
WO2012125186A1 (en) 2011-03-15 2012-09-20 Intel Corporation Conformal phased array antenna with integrated transceiver
JP5578637B2 (ja) * 2011-06-24 2014-08-27 パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブ アメリカ 送信装置、送信方法、受信装置および受信方法
US9179405B2 (en) 2011-06-24 2015-11-03 Panasonic Intellectual Property Corporation Of America Transmission device, transmission method, receiving device and receiving method
WO2012159343A1 (zh) * 2011-07-25 2012-11-29 华为技术有限公司 一种发送分集方法、相关设备及系统
WO2013133645A1 (ko) * 2012-03-07 2013-09-12 엘지전자 주식회사 무선 접속 시스템에서 계층적 빔 포밍 방법 및 이를 위한 장치
EP2920890A1 (en) * 2012-11-09 2015-09-23 Interdigital Patent Holdings, Inc. Beamforming methods and methods for using beams
WO2014133592A1 (en) * 2013-02-26 2014-09-04 Intel Corporation Millimeter-wave line of sight mimo communication system for indoor applications
CN105634574B (zh) * 2013-06-08 2019-01-25 华为技术有限公司 传输导频信号的方法、基站和用户设备
EP2999133B1 (en) * 2013-06-08 2018-11-28 Huawei Technologies Co., Ltd. Pilot signal transmission method and base station
US20190020392A1 (en) * 2016-01-08 2019-01-17 Commscope Technologies Llc System and method for carrier aggregation using beamforming
CN107508626A (zh) * 2016-06-14 2017-12-22 景略半导体(上海)有限公司 信号追踪接收方法及系统
CN108155479B (zh) * 2016-12-06 2021-08-24 中兴通讯股份有限公司 一种微波天线阵列通信系统及通信方法
JP2018207333A (ja) * 2017-06-06 2018-12-27 富士通株式会社 基地局、無線端末、無線通信システム、及び通信制御方法
EP3627713B1 (en) * 2018-09-20 2022-12-28 Swisscom AG Method and apparatus
CN116232388A (zh) * 2021-12-02 2023-06-06 华为技术有限公司 信号发送方法及装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1190508A (zh) * 1995-05-11 1998-08-12 艾利森公司 使用天线阵在基站极化分集的方法和装置
CN1710825A (zh) * 2005-07-06 2005-12-21 哈尔滨工业大学 结合空时分组编码的智能天线下行波束形成方法
CN1728590A (zh) * 2004-07-26 2006-02-01 电子科技大学 一种多入多出无线通信基站分集天线装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2785812B2 (ja) * 1995-07-19 1998-08-13 日本電気株式会社 Ｆｄｄ／ｃｄｍａ送受信システム
US6760603B1 (en) * 1997-09-15 2004-07-06 Kathrein-Werke Kg Compact dual-polarized adaptive antenna array communication method and apparatus
DE69912734T2 (de) * 1999-03-12 2004-05-27 Motorola, Inc., Schaumburg Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung der Gewichtung einer Sendeantenne
DE69901605T2 (de) * 1999-06-24 2002-10-31 Alcatel Sa Diversity-Übertragung in einem Mobilfunksystem
US6470192B1 (en) * 1999-08-16 2002-10-22 Telefonaktiebolaget Lm Ericcson (Publ) Method of an apparatus for beam reduction and combining in a radio communications system
US8675772B2 (en) * 2001-05-09 2014-03-18 Alcatel Lucent Method for multiple antenna transmission using partial channel knowledge
US7095987B2 (en) * 2001-11-15 2006-08-22 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for received uplinked-signal based adaptive downlink diversity within a communication system
JP4084947B2 (ja) * 2002-02-15 2008-04-30 ソフトバンクテレコム株式会社 Ｃｄｍａ基地局装置
JP4178501B2 (ja) * 2002-05-21 2008-11-12 日本電気株式会社 アンテナ送受信システム
US7136627B2 (en) * 2002-08-05 2006-11-14 Nokia Corporation Transmission diversity with two cross-polarised antennas arrays
WO2005057720A2 (en) * 2003-12-02 2005-06-23 Motia, Inc. System and method for providing a smart antenna
WO2006017850A2 (en) * 2004-08-12 2006-02-16 Interdigital Technology Corporation Method and apparatus for reducing antenna correlation
US20070099578A1 (en) * 2005-10-28 2007-05-03 Kathryn Adeney Pre-coded diversity forward channel transmission system for wireless communications systems supporting multiple MIMO transmission modes
EP1966904A4 (en) * 2006-03-30 2010-01-27 Mitsubishi Electric Res Lab EXERCISE FOR THE SELECTION OF ANTENNA RAYS IN MIMO WIRELESS LANS WITH VARIOUS PROCESSING FRAMEWORK
US8259834B2 (en) * 2006-09-29 2012-09-04 Broadcom Corporation Method and system for OFDM based MIMO system with enhanced diversity

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1190508A (zh) * 1995-05-11 1998-08-12 艾利森公司 使用天线阵在基站极化分集的方法和装置
CN1728590A (zh) * 2004-07-26 2006-02-01 电子科技大学 一种多入多出无线通信基站分集天线装置
CN1710825A (zh) * 2005-07-06 2005-12-21 哈尔滨工业大学 结合空时分组编码的智能天线下行波束形成方法

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US8134504B2 (en) 2012-03-13

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