CN101335910B - 智能天线与多输入多输出天线的复用天线系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种智能天线与多输入多输出天线的复用天线系统和方法，系统包括MIMO天线阵列和智能天线阵列，所述智能天线阵列包括数个天线阵元，相邻的天线阵元间距小于或等于1/2波长，所述MIMO天线阵列由相关性满足MIMO应用需求的至少二个天线阵元组成。方法包括：根据发送数据的类型判断发送模式并对发送数据进行相应处理，根据所述发送模式控制MIMO天线阵列或智能天线阵列向移动终端发送数据。本发明可以在进一步提高TD-SCDMA系统实际覆盖能力的前提下，可以满足用户更高吞吐量的要求，MIMO天线系统还可以满足未来系统演进的需要。

Description

智能天线与多输入多输出天线的复用天线系统和方法
技术领域
本发明涉及一种多天线系统和方法，特别是一种智能天线与多输入多输出天线的复用天线系统和方法。 
背景技术
目前的多天线技术主要有两种形式：智能天线系统和多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，简称MIMO)天线系统。MIMO天线系统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。MIMO天线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，要求天线阵元间距较大。 
智能天线系统主要依靠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，目前应用在第三代移动通信系统中时分同步码分多址(Tine Division-Synchronous Code Division Multiple Access，简称TD-SCDMA)系统中均设为1/2波长。例如，TD-SCDMA系统中智能天线阵列所有阵元(设有N个阵元，N为正整数)采用相同的垂直极化方式，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，提高了系统的覆盖能力。但由于公共信道(或MBMS业务)没有下行赋形增益，公共信道(或MBMS业务)和普通业务信道的覆盖能力存在明显差异，使网络或MBMS业务的实际覆盖范围小于业务信道的覆盖范围，导致智能天线的性能优势不能完全体现。尽管多频点组网技术在一定程度上减小了同频组网时公共信道的干扰，但实际网络表明，公共信道的覆盖能力仍然弱于业务信道的覆盖能力。 
发明内容
本发明的目的是提供一种智能天线与多输入多输出天线的复用天线系统和方法，通过智能天线与多输入多输出天线的有机融合，实现了MIMO和智能天线在一个系统中共存共用，利用MIMO技术改善TD-SCDMA系统中公共信道与业务信道覆盖能力的不平衡性，并可以满足未来演进系统对更高吞吐量的要求。 
为了实现上述目的，本发明提供了一种智能天线与多输入多输出天线的复用天线系统，包括MIMO天线阵列、智能天线阵列和发送处理装置，所述智能天线阵列包括数个天线阵元，相邻的天线阵元间距小于或等于1/2波长，所述MIMO天线阵列由相关性满足MIMO应用需求的至少二个天线阵元组成； 
所述发送处理装置，用于控制所述MIMO天线阵列和智能天线阵列向移动终端发送数据。 
所述发送处理装置包括： 
判断模块，用于根据发送数据的类型判断发送模式，决定不同模式下信道码、扰码及中间码的分配，并控制数据的发送； 
MIMO天线阵列发送处理模块，用于根据所述发送模式通过MIMO天线阵列向小区内所有移动终端发送控制信息数据或MBMS业务数据，以改善TD-SCDMA系统覆盖能力平衡的需要； 
智能天线阵列发送处理模块，用于根据所述发送模式通过智能天线阵列向小区内单个目标移动终端发送普通业务数据，以减小用户间干扰，增强覆盖能力。 
所述判断模块包括： 
发送模式判断单元，用于根据发送数据的类型判断发送模式； 
数据信道码、扰码和中间码分配单元，用于根据所述发送模式给不同类型的发送数据选择分配相应的信道码、扰码和中间码； 
数据扩频处理单元，用于根据所述信道码和扰码对发送数据进行扩频处理； 
复用单元，用于将扩频后的发送数据和对应的中间码复用构成突发； 
通断控制器，设置在所述复用单元的发送通道上； 
发送模式控制单元，用于根据发送模式判断单元确定的发送模式控制所述通断控制器，将突发通过所述MIMO天线阵列发送处理模块或智能天线阵列发送处理模块发送。 
所述发送模式分别为：MIMO天线阵列向小区内所有移动终端发送数据，智能天线阵列向小区内单个目标移动终端发送数据。进一步，所述MIMO天线阵列的发送数据为控制信息数据或MBMS业务数据，所述智能天线阵列的发送数据为普通业务数据。 
在上述复用天线系统技术方案基础上，所述MIMO天线阵列和智能天线阵列组成具有N个天线阵元的线形天线阵列，其中N为整数，位于所述线形天线阵列端部的两个天线阵元构成MIMO天线阵列，其余的间距小于或等于1/2波长的N-2个天线阵元构成方向性智能天线阵列。 
在上述复用天线系统技术方案基础上，所述MIMO天线阵列和智能天线阵列组成具有N个天线阵元的线形天线阵列，其中N为整数，位于所述线形天线阵列中的M个天线阵元构成MIMO天线阵列，其中M为大于2的整数，其余的间距小于或等于1/2波长的N-M个天线阵元构成方向性智能天线阵列。 
在上述复用天线系统技术方案基础上，所述MIMO天线阵列和智能天线阵列组成具有N个天线阵元的组合天线阵列，其中N为整数，相关性满足MIMO应用需求的M个天线阵元构成MIMO天线阵列，其中M为大于或等于2的整数，其余的间距小于或等于1/2波长的N-M个天线阵元以圆形布局构成全向性智能天线阵列。
在上述复用天线系统技术方案基础上，所述MIMO天线阵列和智能天线阵列组成具有N个天线阵元的组合天线阵列，其中N为整数，相关性满足MIMO应用需求的M个天线阵元构成MIMO天线阵列，其中M为大于或等于2的整数，其余的间距小于或等于1/2波长的N-M个天线阵元以线形布局构成方向性智能天线阵列。 
在上述复用天线系统技术方案基础上，所述MIMO天线阵列和智能天线阵列可以均为垂直极化天线，也可以是所述MIMO天线阵列为双极化天线，所述智能天线阵列为垂直极化天线。 
在上述复用天线系统技术方案基础上，所述MIMO天线阵列和智能天线阵列组成具有N个天线阵元的线形天线阵列，其中N为整数，位于线形天线阵列端部且相关性满足MIMO应用需求的两个天线阵元构成MIMO天线阵列，相邻天线间距小于或等于1/2波长的所有N个天线阵元构成方向性智能天线阵列。 
在上述复用天线系统技术方案基础上，所述MIMO天线阵列和智能天线阵列组成具有N个天线阵元的圆形天线阵列，其中N为整数，其中相关性满足MIMO应用需求的两个天线阵元构成MIMO天线阵列，相邻天线间距小于或等于1/2波长的所有N个天线阵元构成全向性智能天线阵列。 
为了实现上述目的，本发明还提供了一种智能天线与多输入多输出天线的复用天线方法，包括： 
根据发送数据的类型判断发送模式并对发送数据进行相应处理； 
根据所述发送模式控制MIMO天线阵列或智能天线阵列向移动终端发送数据； 
所述智能天线阵列包括数个天线阵元，相邻的天线阵元间距小于或等于1/2波长，所述MIMO天线阵列由相关性满足MIMO应用需求的至少二个天线阵元组成。 
其中，所述根据发送数据的类型判断发送模式并对发送数据进行相应处 理具体为： 
根据发送数据的类型判断发送模式； 
根据发送模式给不同类型的发送数据选择分配相应的信道码、扰码和中间码； 
根据确定的信道码和扰码对发送数据进行扩频处理； 
将扩频后的发送数据和对应的中间码复用构成突发。 
其中，根据所述发送模式控制MIMO天线阵列或智能天线阵列向移动终端发送数据具体为：根据所述发送模式控制MIMO天线阵列向小区内所有移动终端发送控制信息数据或MBMS业务数据，或根据所述发送模式控制智能天线阵列向小区内单个目标移动终端发送普通业务数据。 
在上述复用天线方法技术方案基础上，所述MIMO天线阵列和智能天线阵列可以均是垂直极化天线，也可以是所述MIMO天线阵列为双极化天线，所述智能天线阵列为垂直极化天线。 
本发明提出了一种将智能天线与MIMO天线有机融合成一体的复用天线系统，在TD-SCDMA系统中使用的智能天线阵列基础上，将天线阵元分为两组：一组构成MIMO天线阵列，另一组构成智能天线阵列，每组分别用作不同的用途。天线阵元间距较大的二个或二个以上的天线阵元在城市等富散射地区，其相关性较小，可以构成MIMO天线阵列，而天线阵元间距小于或等于λ/2的数个天线阵元仍作为智能天线阵列一起作波束成形，因此形成一个智能天线与MIMO天线的复用天线系统。智能天线阵列可以增强业务信道覆盖能力，在总功率相同的情况下，MIMO系统可以明显提高用户的吞吐量或误比特率性能，因此若公共信道通过MIMO系统来实现，可以进一步的增强公共信道的覆盖。利用本发明可以在进一步地提高TD-SCDMA系统实际覆盖能力的前提下，又可以满足用户更高吞吐量的要求，特别地，MIMO天线系统还可以满足未来系统演进，如LTE和WiMax等系统的需要。 
进一步地，本发明还提出了一种双极化天线阵元的复用天线系统，针对 现有天线阵列中受天线阵元尺寸、规模、距离以及天线阵元间距等因素影响，当MIMO天线阵列的两个天线阵元间距不能满足MIMO应用的相关性需求时，本发明将组成MIMO天线阵列的天线阵元设置成不同的极化方式，利用相互正交的天线阵元空间衰落特性相互独立的特点，构成本发明的双极化MIMO天线阵列，满足MIMO应用的相关性需求，扩展了本发明的应用领域和使用环境。 
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为本发明智能天线与多输入多输出天线的复用天线系统实施结构的示意图； 
图2为本发明发送处理装置的结构示意图； 
图3为本发明判断模块的结构示意图； 
图4a、图4b为本发明第一实施例的结构示意图； 
图5a、图5b为本发明第二实施例的结构示意图； 
图6为本发明第三实施例的结构示意图； 
图7为本发明第四实施例的结构示意图； 
图8为本发明第五实施例的结构示意图； 
图9为本发明第六实施例的结构示意图； 
图10为本发明第七实施例的结构示意图； 
图11为本发明智能天线与多输入多输出天线的复用天线方法的流程图； 
图12为本发明判断发送模式并对发送数据进行处理的流程图。 
附图标记说明： 
10—MIMO天线阵列；                 20—智能天线阵列； 
30—发送处理装置；                 40—目标移动终端； 
31—MIMO天线阵列发送处理模块；     32—智能天线阵列发送处理模块； 
33—判断模块；                     331—发送模式判断单元；
332—数据信道码、扰码和中间码分配单元； 333—数据扩频处理单元； 
334—复用单元；                         335—发送模式控制单元； 
336—通断控制器。 
具体实施方式
本发明智能天线与多输入多输出天线的复用天线系统包括MIMO天线阵列和智能天线阵列，智能天线阵列包括数个天线阵元，相邻的天线阵元间距小于或等于λ/2，其中λ为波长；MIMO天线阵列由相关性满足MIMO应用需求的至少二个天线阵元组成。本发明通过将MIMO天线阵列和智能天线阵列组成一个复用天线系统，在向目标移动终端发送数据时，利用MIMO天线阵列向小区内所有移动终端发送控制信息数据或MBMS业务数据，以改善TD-SCDMA系统覆盖能力平衡的需要，利用智能天线阵列向小区内单个目标移动终端发送普通业务数据，以减小用户间干扰，增强覆盖能力。 
图1为本发明智能天线与多输入多输出天线的复用天线系统实施结构的示意图。如图1所示，智能天线与多输入多输出天线的复用天线系统包括MIMO天线阵列10、智能天线阵列20和发送处理装置30，发送处理装置30用于控制控制MIMO天线阵列10和智能天线阵列20向移动终端40发送数据。本实施结构MIMO天线阵列10由相关性满足MIMO应用需求的至少二个天线阵元组成，智能天线阵列20包括数个天线阵元，相邻的天线阵元间距小于或等于λ/2，其中λ为波长。 
图2为本发明发送处理装置的结构示意图。如图2所示，发送处理装置30包括MIMO天线阵列发送处理模块31、智能天线阵列发送处理模块32和判断模块33，判断模块33用于根据发送数据的类型判断发送模式，决定不同模式下信道码、扩频码及中间码的分配，并控制数据的发送，MIMO天线阵列发送处理模块31用于根据判断模块33确定的发送模式通过MIMO天线阵列10向小区内所有移动终端发送控制信息数据或MBMS业务数据，以改善 TD-SCDMA系统覆盖能力平衡的需要；智能天线阵列发送处理模块32用于根据判断模块33确定的发送模式通过智能天线阵列20向小区内单个目标移动终端发送普通业务数据，以减小用户间干扰，增强覆盖能力。 
图3为本发明判断模块的结构示意图。如图3所示，判断模块33包括发送模式判断单元331、数据信道码、扰码和中间码分配单元332、数据扩频处理单元333、复用单元334、发送模式控制单元335和通断控制器336。其中，发送模式判断单元331用于根据发送数据的类型判断发送模式，并将该发送模式发送给数据信道码、扰码和中间码分配单元332和发送模式控制单元335；数据信道码、扰码和中间码分配单元332接收到发送模式后，根据发送模式给不同类型的发送数据选择分配相应的信道码、扰码和中间码，并将选择信息向数据扩频处理单元333发送；数据扩频处理单元333接收到选择信息后，利用选择的信道码和扰码对发送数据进行扩频处理，向复用单元334发送；复用(TDM)单元334将扩频后的发送数据和对应的中间码(Midamble)复用构成突发；发送模式控制单元335和通断控制器336用于将用户突发通过相应的发送处理模块发送出去，通断控制器336连接在复用单元334与MIMO天线阵列发送处理模块31和智能天线阵列发送处理模块32的发送通道上，并由发送模式控制单元335控制，发送模式控制单元335从发送模式判断单元331接收到发送模式后，根据发送模式控制控制单元334的通断，即可实现将突发通过MIMO天线阵列发送处理模块31或智能天线阵列发送处理模块32发送。通断控制器336可以是通断开关或其他开关装置。 
当发送模式判断单元331根据发送数据的类型判断的发送模式是MIMO天线阵列向小区内所有移动终端发送数据时，发送模式控制单元335将控制单元334中的MIMO天线通断开关336a关闭，智能天线通断开关336b断开，则数据可以通过MIMO天线阵列发送处理模块31发送出去，此时，MIMO天线阵列的发送数据为控制信息数据或MBMS业务数据。当发送模式判断单元331根据发送数据的类型判断的发送模式是智能天线阵列向小区内单个目标移动终 端发送数据时，发送模式控制单元335将控制单元334中的MIMO天线通断开关336a断开，智能天线通断开关336b关闭，则数据可以通过智能天线阵列发送处理模块32发送出去。此时，智能天线阵列的发送数据为普通业务数据。 
本发明提出了一种将智能天线与MIMO天线有机融合成一体的复用天线系统，在TD-SCDMA系统中使用的智能天线阵列基础上，将天线阵元分为两组：一组构成MIMO天线阵列，另一组构成智能天线阵列，每组分别用作不同的用途。天线阵元间距较大的二个或二个以上的天线阵元在城市等富散射地区，其相关性较小，可以构成MIMO天线阵列，而天线阵元间距小于或等于λ/2的数个天线阵元仍作为智能天线阵列一起作波束成形，因此形成一个智能天线与MIMO天线的复用天线系统。智能天线阵列可以增强业务信道覆盖能力，在总功率相同的情况下，MIMO系统可以明显提高用户的吞吐量或误比特率性能，因此若公共信道通过MIMO系统来实现，可以进一步的增强公共信道的覆盖。利用本发明可以在进一步地提高TD-SCDMA系统实际覆盖能力的前提下，又可以满足用户更高吞吐量的要求，特别地，MIMO天线系统还可以满足未来系统演进，如LTE和WiMax等系统的需要。另外，从下文即将提到的第一实施例可以看出，本发明勿需大规模重建天馈系统，可以充分利用现有TD-SCDMA系统天线阵列的基本架构，通过一定的改进就可实现本发明系统。 
在上述实施方案基础上，本发明MIMO天线阵列和智能天线阵列可以有多种实现结构，下面通过具体实施例进一步说明本发明的技术方案。 
第一实施例 
图4a、图4b为本发明第一实施例的结构示意图。如图4a所示，本实施例是在TD-SCDMA系统中使用的智能天线阵列基础上的一种改进，天线阵元数目为N，将天线阵元分为两组：一组由位于两个端部的二个天线阵元构成，作为一个MIMO天线阵列10，另一组由位于中间的N-2个天线阵元构成，作为一个方向性智能天线阵列，其中N为整数。MIMO天线阵列10和智能天线阵列20均为垂直极化天线。
由于TD-SCDMA系统中使用的智能天线阵列中天线阵元的间距小于或等于λ/2，所有N个天线阵元满足智能天线要求，可以作波束成形。而位于远端的二个天线阵元之间间距为(N-1)λ/2，在城市等富散射地区其相关性较小，可以构成MIMO天线阵列。例如，当TD-SCDMA系统中使用8阵元天线时，MIMO天线阵列二个天线阵元之间间距为3.5λ，研究表明，在一些环境下，该间距满足MIMO应用的相关性需求，对其功放作一定改造发，即可满足本发明的要求。 
如图4b所示，当MIMO天线阵列10中二个天线阵元的间距满足MIMO应用的相关性需求时，该二个天线阵元也可以都设置在天线阵列的一端，MIMO天线阵列10和智能天线阵列20均为垂直极化天线。 
第二实施例 
图5a、图5b为本发明第二实施例的结构示意图，是第一实施例结构的改进。其中图5a中MIMO天线阵列10的二个天线阵元位于两个端部，图5b中MIMO天线阵列10的二个天线阵元均位于一侧端部。如图5a、图5b所示，本实施例的MIMO天线阵列10由位于远端的天线阵元11和天线阵元12构成，智能天线阵列20由其余的N-2个天线阵元构成，其中天线阵元11和天线阵元12的极化方式正交，为双极化天线，智能天线阵列20为垂直极化天线。 
在现有TD-SCDMA系统使用的智能天线阵列中，由于受天线阵元尺寸、规模、距离以及天线阵元间距等因素影响，MIMO天线阵列的两个天线阵元有时不能满足MIMO应用的相关性需求。因此，本实施例提出了一种双极化天线阵元的复用天线系统，将组成MIMO天线阵列的天线阵元11和天线阵元12设置成不同的极化方式，利用相互正交的两个天线阵元——天线阵元11和天线阵元12空间衰落特性相互独立，从而可以构成本实施例的MIMO天线阵列，满足MIMO应用的相关性需求。例如，天线阵元11可以是-45°极化，天线阵元12则是+45°极化，构成双极化天线阵元，使这两个天线阵元空间衰落特性相互独立，从而具备了MIMO的应用条件。此时，智能天线阵列20的所有阵元 采用相同的垂直极化方式。 
第三实施例 
图6为本发明第三实施例的结构示意图。如图6所示，本实施例仍是基于TD-SCDMA系统中使用的智能天线阵列，保持天线阵元数目N不变，一远端的第一天线阵元组13和另一远端的第二天线阵元组14构成MIMO天线阵列，位于中间的N-4个天线阵元构成方向性智能天线阵列20。此时，第一天线阵元组13内和第二天线阵元组14内的二个天线阵元的间距应满足MIMO应用的相关性需求，位于中间的N-4个天线阵元的间距应小于或等于λ/2，以满足智能天线应用要求。第一天线阵元组13、第二天线阵元组14及智能天线阵列20中的天线阵元均为垂直极化天线。此外，本实施例中的第一天线阵元组13可以由三个或多个天线阵元构成，第二天线阵元组14也可以由三个或多个天线阵元构成。 
第四实施例 
图7为本发明第四实施例的结构示意图，是第三实施例结构的改进。如图7所示，本实施例的MIMO天线阵列包括分别位于两个远端的第一天线阵元组13和第二天线阵元组14，每个天线阵元组均包括二个天线阵元，且两个天线阵元的极化方式正交，为双极化天线，智能天线阵列20由位于中间的N-4个天线阵元构成，为垂直极化天线。 
由于受天线阵元组尺寸、规模以及天线阵元组间距等因素影响，MIMO天线阵列的两个天线阵元有时不能满足MIMO应用的相关性需求。因此，本实施例将组成MIMO天线阵列的天线阵元分成若干对，保证天线阵元对之间的间距满足MIMO应用的需要，而每对阵元设置成不同的极化方式，利用相互正交的两个天线阵元空间衰落相互独立的特性，保证既满足了MIMO的应用条件，又减小了天线阵的尺寸。例如，第一天线阵元组13或第二天线阵元组14中的两个天线阵元分别为+45°极化和-45°极化，构成双极化天线。 
第五实施例
图8为本发明第五实施例的结构示意图。如图8所示，本实施例是一种组合天线阵列结构，天线阵元数目为N，其中MIMO天线阵列由天线阵元15和天线阵元16构成，其余N-2个间距为λ/2的天线阵元构成圆形的全向性智能天线阵列20，MIMO天线阵列和智能天线阵列20均为垂直极化天线。 
本实施例中，通过使天线阵元15和天线阵元16间距满足MIMO的应用条件，天线间距足够大，可以构成MIMO天线阵列，其它N-2个天线阵元满足智能天线要求，可以作波束成形。 
在本实施例技术方案基础上，当天线阵元15和天线阵元16间距小，不能满足MIMO应用条件时，可以将天线阵元15和天线阵元16设置成双极化天线，利用它们两个空间衰落相互独立的特性，构成本实施例的MIMO天线阵列，满足MIMO应用的相关性需求，而智能天线阵列20采用垂直极化。 
此外，本实施例的智能天线阵列20也可以是以线形布局构成的方向性智能天线阵列。进一步地，MIMO天线阵列10和智能天线阵列20可以均为垂直极化天线，也可以是MIMO天线阵列10为双极化天线，智能天线阵列20为垂直极化天线，不再赘述。 
第六实施例 
图9为本发明第六实施例的结构示意图。如图9所示，本实施例是在TD-SCDMA系统中使用的线性天线阵列基础上的一种改进，天线阵元数目为N，将天线阵元分为两组：一组由位于两个端部且相关性满足MIMO应用需求的二个天线阵元构成，天线阵元17和天线阵元18作为一个MIMO天线阵列10，另一组由相邻天线间距小于或等于1/2波长的所有N个天线阵元构成，作为一个方向性智能天线阵列。 
第七实施例 
图10为本发明第七实施例的结构示意图。如图10所示，本实施例是在TD-SCDMA系统中使用的圆形天线阵列基础上的一种改进，天线阵元数目为N，将天线阵元分为两组：一组由相关性满足MIMO应用需求的两个天线阵元构 成，天线阵元17和天线阵元18作为一个MIMO天线阵列，另一组由相邻天线间距小于或等于1/2波长的所有N个天线阵元构成，作为一个全向性智能天线阵列。 
第六、第七实施例可以在充分利用TD-SCDMA系统的天线结构的基础上，只对部分天线阵元的功放作适当改造即可将其用于实现MIMO天线系统，从而可以在最大限度保护现有投资的基础上实现系统的改进。 
从上述实施例可以看出，可以根据实际应用的需要保留原有天线系统的功放或对其作适当改造，在不同条件下，利用该复用天线系统，本发明可以利用MIMO天线阵列和智能天线阵列发送不同类型的数据以满足TD-SCDMA系统覆盖能力平衡的需要。对原有天线系统的功放作适当改造可以是提高MIMO天线阵列，使其总功率与原有天线系统的总功率相当。此外，在上述实施例基础上，还可以将第一实施例～第五实施例所示技术方案进行组合形成新的技术方案，不再赘述。 
图11为本发明智能天线与多输入多输出天线的复用天线方法的流程图，具体为： 
步骤1、根据发送数据的类型判断发送模式并对发送数据进行相应处理； 
步骤2、根据所述发送模式控制MIMO天线阵列或智能天线阵列向移动终端发送数据。 
其中，智能天线阵列包括数个天线阵元，相邻的天线阵元间距小于或等于1/2波长，MIMO天线阵列由相关性满足MIMO应用需求的至少二个天线阵元组成。 
图12为本发明判断发送模式并对发送数据进行处理的流程图。上述方案中，步骤1具体为： 
步骤11、根据发送数据的类型判断发送模式； 
步骤12、根据发送模式给不同类型的发送数据选择分配相应的信道码、扰码和中间码；
步骤13、根据确定的信道码和扰码对发送数据进行扩频处理； 
步骤14、将扩频后的发送数据和对应的中间码复用构成突发。 
本发明提出了一种将智能天线与MIMO天线有机融合成一体的复用天线方法，在TD-SCDMA系统中使用的智能天线阵列基础上，将天线阵元分为两组：一组构成MIMO天线阵列，另一组构成智能天线阵列，每组分别用作不同的用途。天线阵元间距较大的二个或二个以上的天线阵元在城市等富散射地区，其相关性较小，可以构成MIMO天线阵列，而天线阵元间距小于或等于λ/2的数个天线阵元仍作为智能天线阵列一起作波束成形，因此形成一个智能天线与MIMO天线的复用天线系统。智能天线阵列可以增强业务信道覆盖能力，在总功率相同的情况下，MIMO系统可以明显提高用户的吞吐量或误比特率性能，因此若公共信道通过MIMO系统来实现，可以进一步的增强公共信道的覆盖。利用本发明可以在进一步地提高TD-SCDMA系统实际覆盖能力的前提下，又可以满足用户更高吞吐量的要求，特别地，MIMO天线系统还可以满足未来系统演进，如LTE和WiMax等系统的需要。 
本发明步骤11判断发送模式是根据发送数据的类型判断发送模式，使MIMO天线阵列或智能天线阵列在不同时刻分别向相应的用户发送数据。例如，当步骤11中的数据类型为控制信息数据时，则在第一时隙通过MIMO天线阵列发送，改善公共信道覆盖；又如，当步骤11中的数据类型为普通业务数据时，则通过智能天线系统发送，增强系统覆盖能力。 
本发明步骤12可以通过相应的数据信道码、扰码和中间码分配单元进行处理，步骤13可以通过相应的数据扩频处理单元进行处理，步骤14可以通过相应的复用(TDM)单元进行处理，根据发送模式给发送数据选择分配相应的信道码、扰码和中间码，并将选择信息向数据扩频处理单元发送；数据扩频处理单元接收到选择信息后，利用选择的信道码和扰码对发送数据进行扩频处理，向复用单元发送；复用(TDM)单元将扩频后的数据和对应的中间码(Midamble)复用构成突发。步骤2中根据所述发送模式控制MIMO天线阵列 或智能天线阵列向移动终端发送数据可以通过相应的控制单元实现。 
在采用现有TD-SCDMA系统使用的智能天线阵列结构时，由于受天线阵元尺寸、规模、距离以及天线阵元间距等因素影响，天线阵元间的间距有时不能满足MIMO应用的相关性需求。因此，本发明还提出了一种双极化天线的复用天线方法，将组成MIMO天线阵列的两天线阵元设置成不同的极化方式，如其中一个天线阵元是-45°极化，另一个天线阵元则是+45°极化，利用相互正交的天线阵元空间衰落特性相互独立的特点，构成双极化MIMO天线阵列，满足MIMO应用的相关性需求，扩展了本发明的应用领域和使用环境。此时，智能天线阵列的所有阵元采用相同的垂直极化方式。本发明智能天线与多输入多输出天线的复用天线方法中的MIMO天线阵列和智能天线阵列可以采用前述第一实施例～第七实施例所示结构，不再赘述。 
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。 
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 (22)

1.一种智能天线与多输入多输出天线的复用天线系统，其特征在于，包括MIMO天线阵列、智能天线阵列和发送处理装置，所述智能天线阵列包括数个天线阵元，相邻的天线阵元间距小于或等于1/2波长，所述MIMO天线阵列由相关性满足MIMO应用需求的至少二个天线阵元组成；所述发送处理装置用于控制所述MIMO天线阵列和智能天线阵列向移动终端发送数据；
其中，所述发送处理装置包括：
判断模块，用于根据发送数据的类型判断发送模式，决定不同模式下信道码、扰码及中间码的分配，并控制数据的发送；
MIMO天线阵列发送处理模块，用于根据所述发送模式通过MIMO天线阵列向小区内所有移动终端发送控制信息数据或MBMS业务数据；
智能天线阵列发送处理模块，用于根据所述发送模式通过智能天线阵列向小区内单个目标移动终端发送普通业务数据。
2.根据权利要求1所述的智能天线与多输入多输出天线的复用天线系统，其特征在于，所述判断模块包括：
发送模式判断单元，用于根据发送数据的类型判断发送模式；
数据信道码、扰码和中间码分配单元，用于根据所述发送模式给不同类型的发送数据选择分配相应的信道码、扰码和中间码；
数据扩频处理单元，用于根据所述信道码和扰码对发送数据进行扩频处理；
复用单元，用于将扩频后的发送数据和对应的中间码复用构成突发；
通断控制器，设置在所述复用单元的发送通道上；
发送模式控制单元，用于根据发送模式判断单元确定的发送模式控制所述通断控制器，将突发通过所述MIMO天线阵列发送处理模块或智能天线阵列发送处理模块发送。
3.根据权利要求2所述的智能天线与多输入多输出天线的复用天线 系统，其特征在于，所述发送模式分别为：MIMO天线阵列向小区内所有移动终端发送数据，智能天线阵列向小区内单个目标移动终端发送数据。
4.根据权利要求3所述的智能天线与多输入多输出天线的复用天线系统，其特征在于，所述MIMO天线阵列的发送数据为控制信息数据或MBMS业务数据，所述智能天线阵列的发送数据为普通业务数据。
5.根据权利要求1～4中任一权利要求所述的智能天线与多输入多输出天线的复用天线系统，其特征在于，所述MIMO天线阵列和智能天线阵列组成具有N个天线阵元的线形天线阵列，其中N为整数，位于所述线形天线阵列端部的两个天线阵元构成MIMO天线阵列，其余的间距小于或等于1/2波长的N-2个天线阵元构成方向性智能天线阵列。
6.根据权利要求5所述的智能天线与多输入多输出天线的复用天线系统，其特征在于，所述MIMO天线阵列和智能天线阵列均为垂直极化天线。
7.根据权利要求5所述的智能天线与多输入多输出天线的复用天线系统，其特征在于，所述MIMO天线阵列为双极化天线，所述智能天线阵列为垂直极化天线。
8.根据权利要求1～4中任一权利要求所述的智能天线与多输入多输出天线的复用天线系统，其特征在于，所述MIMO天线阵列和智能天线阵列组成具有N个天线阵元的线形天线阵列，其中N为整数，位于所述线形天线阵列中的M个天线阵元构成MIMO天线阵列，其中M为大于2的整数，其余的间距小于或等于1/2波长的N-M个天线阵元构成方向性智能天线阵列。
9.根据权利要求8所述的智能天线与多输入多输出天线的复用天线系统，其特征在于，所述MIMO天线阵列和智能天线阵列均为垂直极化天线。
10.根据权利要求8所述的智能天线与多输入多输出天线的复用天线系统，其特征在于，所述MIMO天线阵列为双极化天线，所述智能天线阵列为垂直极化天线。
11.根据权利要求1～4中任一权利要求所述的智能天线与多输入多输 出天线的复用天线系统，其特征在于，所述MIMO天线阵列和智能天线阵列组成具有N个天线阵元的组合天线阵列，其中N为整数，相关性满足MIMO应用需求的M个天线阵元构成MIMO天线阵列，其中M为大于或等于2的整数，其余的间距小于或等于1/2波长的N-M个天线阵元以圆形布局构成全向性智能天线阵列。
12.根据权利要求11所述的智能天线与多输入多输出天线的复用天线系统，其特征在于，所述MIMO天线阵列和智能天线阵列均为垂直极化天线。
13.根据权利要求11所述的智能天线与多输入多输出天线的复用天线系统，其特征在于，所述MIMO天线阵列为双极化天线，所述智能天线阵列为垂直极化天线。
14.根据权利要求1～4中任一权利要求所述的智能天线与多输入多输出天线的复用天线系统，其特征在于，所述MIMO天线阵列和智能天线阵列组成具有N个天线阵元的组合天线阵列，其中N为整数，相关性满足MIMO应用需求的M个天线阵元构成MIMO天线阵列，其中M为大于或等于2的整数，其余的间距小于或等于1/2波长的N-M个天线阵元以线形布局构成方向性智能天线阵列。
15.根据权利要求14所述的智能天线与多输入多输出天线的复用天线系统，其特征在于，所述MIMO天线阵列和智能天线阵列均为垂直极化天线。
16.根据权利要求14所述的智能天线与多输入多输出天线的复用天线系统，其特征在于，所述MIMO天线阵列为双极化天线，所述智能天线阵列为垂直极化天线。
17.根据权利要求1～4中任一权利要求所述的智能天线与多输入多输出天线的复用天线系统，其特征在于，所述MIMO天线阵列和智能天线阵列组成具有N个天线阵元的线形天线阵列，其中N为整数，位于线形天线阵列端部且相关性满足MIMO应用需求的两个天线阵元构成MIMO天线阵列，相邻天线间距小于或等于1/2波长的所有N个天线阵元构成方向性智能天线阵列。 
18.根据权利要求1～4中任一权利要求所述的智能天线与多输入多输出天线的复用天线系统，其特征在于，所述MIMO天线阵列和智能天线阵列组成具有N个天线阵元的圆形天线阵列，其中N为整数，其中相关性满足MIMO应用需求的两个天线阵元构成MIMO天线阵列，相邻天线间距小于或等于1/2波长的所有N个天线阵元构成全向性智能天线阵列。
19.一种智能天线与多输入多输出天线的复用天线方法，其中，包括：
根据发送数据的类型判断发送模式并对发送数据进行相应处理；
根据所述发送模式控制MIMO天线阵列或智能天线阵列向移动终端发送数据；
所述智能天线阵列包括数个天线阵元，相邻的天线阵元间距小于或等于1/2波长，所述MIMO天线阵列由相关性满足MIMO应用需求的至少二个天线阵元组成；
其中，所述根据发送数据的类型判断发送模式并对发送数据进行相应处理具体为：
根据发送数据的类型判断发送模式；
根据发送模式给不同类型的发送数据选择分配相应的信道码、扰码和中间码；
根据确定的信道码和扰码对发送数据进行扩频处理；
将扩频后的发送数据和对应的中间码复用构成突发。
20.根据权利要求19所述的智能天线与多输入多输出天线的复用天线方法，其中，根据所述发送模式控制MIMO天线阵列或智能天线阵列向移动终端发送数据具体为：根据所述发送模式控制MIMO天线阵列向小区内所有移动终端发送控制信息数据或MBMS业务数据，或根据所述发送模式控制智能天线阵列向小区内单个目标移动终端发送普通业务数据。
21.根据权利要求19所述的智能天线与多输入多输出天线的复用天线方法，其中，所述MIMO天线阵列和智能天线阵列均为垂直极化天线。 
22.根据权利要求19～21中任一权利要求所述的智能天线与多输入多输出天线的复用天线方法，其中，所述MIMO天线阵列为双极化天线，所述智能天线阵列为垂直极化天线。 
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