CN101383646A - 一种多天线系统的天线模式切换装置及切换方法 - Google Patents

Abstract

一种多天线系统的天线模式切换方法，应用于支持空间复用和波束形成天线模式的多天线系统中，包含如下步骤：A：在接收端估计信道矩阵H；B：若信道矩阵H的最大奇异值λ_max(H)与除该最大奇异值外的其它奇异值λ_i(H)的比值k_i＝λ_max(H)/λ_i(H)的最小值min(k_i)小于或等于设定的准信道条件数下限阈值k_SM，则将天线模式切换至空间复用模式；C：若上述min(k_i)大于或等于设定的准信道条件数上限阈值k_BF，则将天线模式切换至波束形成模式；其中，k_i不等于1，i＝1，…，N－1，N为发送天线数和接收天线数中的最小值。本发明通过采用两级判断模式进行天线切换模式判定，加快了天线模式的选择和切换速度，提高了天线模式的选择和切换的准确度。

Description

一种多天线系统的天线模式切换装置及切换方法

技术领域

本发明涉及无线通讯领域，尤其涉及一种多天线系统的天线模式切换装置及切换方法。

背景技术

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多入多出)系统与传统的SISO(Single-Input Single-Output，单入单出)系统相比，可以提供极大的容量增益。实际使用的多天线系统一般分为三种天线模式：波束形成(Beamforming，简称BF)，发射分集(Transmit Diversity，简称TD)和空间复用(SpatialMultiplexing，简称SM)。由于上述三种模式的主要功能及目标不太一致，因此在实际的正交频分复用多天线系统中，必须在此三种模式中进行选择以达到最佳的性能。最佳的多天线系统的天线模式的切换原则应该是以信道容量和系统的误码率来衡量的，因此切换的方法应该与信道的情况密切相关，基于信道状况，传输机需选择最佳的传输技术以克服信道所造成的损失。

但是现有技术中对于如何在以上三种天线模式中进行选择和切换还没有一个明确的技术方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术中多天线系统的不足，提出一种在波束形成、发射分集和空间复用三种天线模式中进行选择和切换的装置及切换方法。

为了解决上述问题，本发明提供一种多天线系统的天线模式切换方法，应用于支持空间复用和波束形成天线模式的多天线系统中，其特征在于，该方法包含如下步骤：

A：在接收端估计信道矩阵H；

B：若信道矩阵H的最大奇异值λ_max(H)与除该最大奇异值外的其它奇异值λ_i(H)的比值 $k_i=\frac{{\mathrm{\λ}}_{\max }\left(H\right)}{{\mathrm{\λ}}_i\left(H\right)}$ 的最小值min(k_i)小于或等于设定的准信道条件数下限阈值k_SM，则将天线模式切换至空间复用模式；

C：若上述min(k_i)大于或等于设定的准信道条件数上限阈值k_BF，则将天线模式切换至波束形成模式；

其中，k_i不等于1，i＝1，....，N-1，N为发送天线数和接收天线数中的最小值。

此外，该多天线系统还支持发射分集天线模式，若所述min(k_i)大于所述k_SM且小于所述k_BF，则执行如下操作：

D：根据所述信道矩阵H，分别计算空间复用、发射分集和波束形成三种天线模式的错误率：P_SM，P_TD，P_BF；

E：在P_SM，P_TD，P_BF中选择小于或等于设定的目标错误率的错误率，计算其对应的频谱效率值，并从中选取最大的频谱效率值所对应的天线模式，切换至该天线模式；

所述错误率为：误符号率，误码率，误块率中的一种；所述目标错误率为与错误率对应的：目标误符号率，目标误码率，目标误块率中的一种。

此外，所述k_SM的取值范围为： $0.6\×2^{\frac{N}{2}}\≤k_{\mathrm{SM}}\≤2.5\×2^{\frac{N}{2}};$ 所述k_BF的取值范围为： $5\×2^{\frac{N}{2}}\≤k_{\mathrm{BF}}\≤15\×2^{\frac{N}{2}}.$

此外，所述准信道条件数下限阈值 $k_{\mathrm{SM}}=2^{\frac{N}{2}};$ 所述准信道条件数上限阈值 $k_{\mathrm{BF}}=2^{\frac{N}{2}}\×10.$

此外，将天线模式切换至空间复用模式后还包含如下步骤：将所述小于或等于所述k_SM的k_i的个数确定为发送码流数。

此外，在所述步骤A之前还包含如下步骤：将多天线系统的初始天线模式设置为发射分集模式。

本发明还提供一种多天线系统的天线模式切换方法，应用于支持空间复用，发射分集和波束形成天线模式的多天线系统中，其特征在于，该方法包含如下步骤：

A1：在接收端估计信道矩阵H；

B1：根据所述信道矩阵H，分别计算空间复用、发射分集和波束形成三种天线模式的错误率：P_SM，P_TD，P_BF；

C1：在P_SM，P_TD，P_BF中选择小于或等于设定的目标错误率的错误率，计算其对应的频谱效率值，并从中选取最大的频谱效率值所对应的天线模式，切换至该天线模式；

所述错误率为：误符号率，误码率，误块率中的一种；所述目标错误率为与错误率对应的：目标误符号率，目标误码率，目标误块率中的一种。

此外，所述步骤A1和B1之间还包含如下步骤：

A2：计算所述信道矩阵H的最大奇异值λ_max(H)与除该最大奇异值外的其它奇异值λ_i(H)的比值 $k_i=\frac{{\mathrm{\λ}}_{\max }\left(H\right)}{{\mathrm{\λ}}_i\left(H\right)};$

当k_i中的最小值min(k_i)大于设定的准信道条件数下限阈值k_SM且小于设定的准信道条件数上限阈值k_BF时，执行所述步骤B1和C1；

其中，k_i不等于1；i＝1，....，N-1，N为发送天线数和接收天线数中的最小值；

k_SM的取值范围为： $0.6\×2^{\frac{N}{2}}\≤k_{\mathrm{SM}}\≤2.5\×2^{\frac{N}{2}};$

k_BF的取值范围为： $5\×2^{\frac{N}{2}}\≤k_{\mathrm{BF}}\≤15\×2^{\frac{N}{2}}.$

本发明还提供一种多天线系统的天线模式切换装置，应用于支持空间复用和波束形成天线模式的多天线系统中，其特征在于，该装置包含：配置模块，信道矩阵估计模块，准信道条件数计算模块，天线模式判决模块；其中，

配置模块用于设置准信道条件数下限阈值k_SM和准信道条件数上限阈值k_BF；

信道矩阵估计模块用于在接收端估计并输出信道矩阵H；

准信道条件数计算模块用于根据信道矩阵估计模块输出的信道矩阵H的最大奇异值λ_max(H)与除该最大奇异值外的其它奇异值λ_i(H)的比值计算并输出准信道条件数： $k_i=\frac{{\mathrm{\λ}}_{\max }\left(H\right)}{{\mathrm{\λ}}_i\left(H\right)};$

天线模式判决模块用于根据准信道条件数计算模块输出的准信道条件数k_i的最小值min(k_i)选择天线模式：若min(k_i)小于或等于配置模块设定的准信道条件数下限阈值k_SM，则将天线模式切换至空间复用模式；若min(k_i)大于或等于配置模块设定的准信道条件数上限阈值k_BF，则将天线模式切换至波束形成模式；

其中，k_i不等于1，i＝1，....，N-1，N为发送天线数和接收天线数中的最小值。

此外，该多天线系统还支持发射分集天线模式，所述天线模式切换装置还包含错误率计算模块，频谱效率计算模块；其中，

所述配置模块还用于设置目标错误率；

错误率计算模块用于在所述min(k_i)大于所述k_SM且小于所述k_BF时，根据所述信道矩阵H，分别计算并输出空间复用、发射分集和波束形成三种天线模式的错误率：P_SM，P_TD，P_BF；

频谱效率计算模块用于在错误率计算模块输出的P_SM，P_TD，P_BF中选择小于或等于配置模块设定的目标错误率的错误率，计算并输出其对应的频谱效率值；

所述天线模式判决模块还用于从频谱效率计算模块输出的频谱效率值中选取最大值，并选择该最大的频谱效率值所对应的天线模式，切换至该天线模式；

所述错误率为：误符号率，误码率，误块率中的一种；所述目标错误率为与错误率对应的：目标误符号率，目标误码率，目标误块率中的一种。

此外，所述配置模块设置的准信道条件数下限阈值k_SM和准信道条件数上限阈值k_BF的取值范围为： $0.6\×2^{\frac{N}{2}}\≤k_{\mathrm{SM}}\≤2.5\×2^{\frac{N}{2}};$ $5\×2^{\frac{N}{2}}\≤k_{\mathrm{BF}}\≤15\×2^{\frac{N}{2}}.$

此外，所述配置模块将准信道条件数下限阈值k_SM和准信道条件数上限阈值k_BF设置为： $k_{\mathrm{SM}}=2^{\frac{N}{2}},$ $k_{\mathrm{BF}}=2^{\frac{N}{2}}\×10.$

此外，所述天线模式判决模块还用于在将天线模式切换至空间复用模式后将小于或等于所述k_SM的k_i的个数确定为发送码流数。

此外，所述配置模块还用于将多天线系统的初始天线模式设置为发射分集模式。

本发明还提供一种多天线系统的天线模式切换装置，应用于支持空间复用，发射分集和波束形成天线模式的多天线系统中，其特征在于，该装置包含：配置模块，信道矩阵估计模块，错误率计算模块，频谱效率计算模块，天线模式判决模块；其中，

配置模块用于设置目标错误率；

信道矩阵估计模块用于在接收端估计并输出信道矩阵H；

错误率计算模块用于根据信道矩阵估计模块输出的所述信道矩阵H，分别计算并输出空间复用、发射分集和波束形成三种天线模式的错误率：P_SM，P_TD，P_BF；

频谱效率计算模块用于在错误率计算模块输出的P_SM，P_TD，P_BF中选择小于或等于配置模块设定的目标错误率的错误率，计算并输出其对应的频谱效率值；

天线模式判决模块用于从频谱效率计算模块输出的频谱效率值中选取最大值，并选择该最大的频谱效率值所对应的天线模式，切换至该天线模式；

所述错误率为：误符号率，误码率，误块率中的一种；所述目标错误率为与错误率对应的：目标误符号率，目标误码率，目标误块率中的一种。

此外，该装置还包含：准信道条件数计算模块；其中，

所述配置模块还用于设置准信道条件数下限阈值k_SM和准信道条件数上限阈值k_BF；

准信道条件数计算模块用于根据所述信道矩阵估计模块输出的信道矩阵H的最大奇异值λ_max(H)与除该最大奇异值外的其它奇异值λ_i(H)的比值计算并输出准信道条件数： $k_i=\frac{{\mathrm{\λ}}_{\max }\left(H\right)}{{\mathrm{\λ}}_i\left(H\right)};$

所述天线模式判决模块当k_i中的最小值min(k_i)大于配置模块设定的准信道条件数下限阈值k_SM且小于配置模块设定的准信道条件数上限阈值k_BF时，从所述频谱效率计算模块输出的频谱效率值中选取最大值，并选择该最大的频谱效率值所对应的天线模式，切换至该天线模式。

其中，k_i不等于1；i＝1，....，N-1，N为发送天线数和接收天线数中的最小值；

k_SM的取值范围为： $0.6\×2^{\frac{N}{2}}\≤k_{\mathrm{SM}}\≤2.5\×2^{\frac{N}{2}};$

k_BF的取值范围为： $5\×2^{\frac{N}{2}}\≤k_{\mathrm{BF}}\≤15\×2^{\frac{N}{2}}.$

本发明通过采用两级判断模式进行天线切换模式判定，加快了天线模式的选择和切换速度，提高了天线模式的选择和切换的准确度。

附图说明

图1是本发明实施例多天线系统的天线模式切换方法流程图；

图2是本发明实施例多天线系统的天线模式切换装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明进行详细描述。

图1是本发明实施例多天线系统的天线模式切换方法流程图。如图1所示，该方法包含如下步骤：

101：将初始天线模式设置为发射分集模式；

实际上，初始天线模式可以设置为上述三种模式中的任意一种，但是由于在初始状态下，无法确定系统当前最佳的天线模式，而在空间复用和波束形成之间进行天线模式切换的切换损失较大，因此将初始天线模式设置为发射分集模式，以在信息不足的情况下最大程度减小切换损失。

102：设置准信道条件数下限阈值k_SM和准信道条件数上限阈值k_BF；并设定系统的目标误符号率SER_T的值；

其中，上述准信道条件数下限阈值k_SM和准信道条件数上限阈值k_BF根据大量仿真与分析得出，其取值范围为：

$0.6\×2^{\frac{N}{2}}\≤k_{\mathrm{SM}}\≤2.5\×2^{\frac{N}{2}};$

$5\×2^{\frac{N}{2}}\≤k_{\mathrm{BF}}\≤15\×2^{\frac{N}{2}};$

本实施例中的优选值为：

$k_{\mathrm{SM}}=2^{\frac{N}{2}};$ $k_{\mathrm{BF}}=2^{\frac{N}{2}}\×10,$ N＝min(T，R)；T和R分别为发送天线数和接收天线数。

上述目标误符号率SER_T为系统设定的可容忍的误符号率，即在该误符号率下，系统可以正常工作。

103：在当前天线模式下，在接收端估计信道矩阵H；

104：根据上述信道矩阵H，采用公式1计算各准信道条件数k_i的值，得到准信道条件数集合K；

(公式1)； $k_i=\frac{{\mathrm{\λ}}_{\max }\left(H\right)}{{\mathrm{\λ}}_i\left(H\right)};$

其中，λ_max(H)为信道矩阵H的最大奇异值(singular value)；

λ_i(H)为除λ_max(H)以外的其它信道矩阵H的奇异值；i＝1，......，N-1，N＝min(T，R)。

准信道条件数集合K＝{k_i}，i＝1，....，N-1。

105：对准信道条件数集合K中的最小准信道条件数min(k_i)进行判断：

若min(k_i)≤k_SM，i＝1，....，N-1；则执行下一步；

若min(k_i)≥k_BF，i＝1，....，N-1；则跳转至步骤107；

若k_SM<min(k_i)<k_BF；则跳转至步骤108；

106：选择空间复用的天线模式及与之相应的调制编码方式；并且在空间复用天线模式下进一步判断发送码流的个数；本方法结束。

发送码流的个数为准信道条件数集合K中的准信道条件数k_i满足条件：k_i≤k_SM的个数；即当准信道条件数集合K中的准信道条件数k_i小于等于k_SM的个数为n时，使用n个发送码流。

当min(k_i)≤k_SM时，表明信道条件比较好；而在信道条件较好的情况下，采用空间复用的天线模式能更有效地提升系统的频谱效率。

107：选择波束形成的天线模式及与之相应的调制编码方式；本方法结束。

当min(k_i)≥k_BF时，表明信道条件比较差；而在信道条件较差的情况下，采用波束形成的天线模式能更有效地提升系统的频谱效率。

108：根据当前的信道矩阵H，使用公式2，3，4分别计算空间复用、发射分集和波束形成三种天线模式的误符号率P_SM，P_TD，P_BF：

(公式2)： $P_{\mathrm{SM}}=Q\left(\sqrt{\frac{E_S}{2N_0}\&times;\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_{\min }^2\left(H\right)}{R}\&times;d_{\min }^2}\right);$

其中，E_S为发射总功率，N₀为噪声功率，R为接收天线数，λ_min(H)为信道矩阵H的最小奇异值，d_min为发送与接收信号的最小欧氏距离。Q(·)为高斯Q函数，可以通过查表获得函数值。

(公式3)： $P_{\mathrm{TD}}=g(\frac{E_S}{\mathrm{Rate}\&times;R\&times;N_0}\&times;{\left|\right|H\left|\right|}_F^2);$

其中，Rate为空时编码速率，H为信道矩阵，‖H‖_F为信道矩阵的F范数，g(·)为加性高斯白噪声信道下的错误概率函数，其他参数同公式2。

对于不同的调制方式，上述加性高斯白噪声信道下的错误概率函数，即g(x)，与上述高斯Q函数，即Q(x)，具有不同的对应关系。例如，在QPSK(四相相移键控)调制方式下，g(x)和Q(x)满足以下对应关系：g(x)＝1-(1-Q(x))²。

(公式4)： $P_{\mathrm{BF}}=g(\frac{E_S}{T\&times;R\&times;N_0}\&times;{|\mathrm{\&alpha;}\&prime;\left({\mathrm{\&theta;}}_R\right)\&times;H\&times;\mathrm{\&alpha;}\left({\mathrm{\&theta;}}_T\right)|}^2);$

其中，θ_R和θ_T分别为接收端的到达角和发送端的离开角，α＇(θ_R)为θ_R下的阵列天线的方向向量的转置，α(θ_T)为θ_T下的阵列天线的方向向量，R为接收天线数，T为发送天线数，其他参数同公式2和公式3。

109：计算上述P_SM，P_TD，P_BF中小于或等于目标误符号率SER_T的误符号率所对应的频谱效率值，从中选取最大的频谱效率值所对应的误符号率及天线模式，切换至该天线模式；

例如，假设P_SM，P_TD，P_BF都小于或等于SER_T，即都满足设定的目标误符号率，则分别计算三种误符号率对应的频谱效率值：η(P_SM)、η(P_TD)和η(P_BF)；若其中的最大值为η(P_SM)，则将天线模式切换为空间复用；若其中的最大值为η(P_TD)，则将天线模式切换为发射分集；若其中的最大值为η(P_BF)，则将天线模式切换为波束形成。

至此完成了天线模式的选择和切换。以上步骤103至109可以周期重复执行，使天线模式可以随着信道的实时变化情况进行自适应调整。

由上可知，本发明采用两级判断模式进行天线切换模式判定，第一级判断基于最小准信道条件数，仅对最小准信道条件数与准信道条件数下限阈值k_SM或准信道条件数上限阈值k_BF的大小关系进行判断，并根据判断结果从空间复用和波束形成天线模式中选择一种；仅当最小准信道条件数在准信道条件数下限阈值k_SM和准信道条件数上限阈值k_BF之间时进行第二级判断，第二级判断基于误符号率，在三种可能的天线模式中选择频谱效率最高的一种。采用这种两级判断模式，减少了计算量，加快了天线模式的选择和切换速度。无论是基于最小准信道条件数的判断还是基于误符号率的判断都采用了最大频谱效率准则，提高了天线模式切换的有效性。

图2是本发明实施例多天线系统的天线模式切换装置的结构示意图。如图2所示，天线模式切换装置包含：配置模块，信道矩阵估计模块，准信道条件数计算模块，天线模式判决模块；误符号率计算模块，频谱效率计算模块。其中，

配置模块用于设置准信道条件数下限阈值k_SM和准信道条件数上限阈值k_BF，目标误符号率；

准信道条件数下限阈值k_SM和准信道条件数上限阈值k_BF的取值范围为： $0.6\&times;2^{\frac{N}{2}}\&le;k_{\mathrm{SM}}\&le;2.5\&times;2^{\frac{N}{2}};$ $5\&times;2^{\frac{N}{2}}\&le;k_{\mathrm{BF}}\&le;15\&times;2^{\frac{N}{2}}.$ 优选地， $k_{\mathrm{SM}}=2^{\frac{N}{2}},$ $k_{\mathrm{BF}}=2^{\frac{N}{2}}\&times;10.$

信道矩阵估计模块用于在接收端估计并输出信道矩阵H；

准信道条件数计算模块用于根据信道矩阵估计模块输出的信道矩阵H的最大奇异值λ_max(H)与除该最大奇异值外的其它奇异值λ_i(H)的比值计算并输出准信道条件数： $k_i=\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_{\max }\left(H\right)}{{\mathrm{\&lambda;}}_i\left(H\right)};$

天线模式判决模块用于根据准信道条件数计算模块输出的准信道条件数k_i的最小值min(k_i)选择天线模式：若min(k_i)小于或等于配置模块设定的准信道条件数下限阈值k_SM，则将天线模式切换至空间复用模式；若min(k_i)大于或等于配置模块设定的准信道条件数上限阈值k_BF，则将天线模式切换至波束形成模式；

其中，k_i不等于1，i＝1，....，N-1，N为发送天线数和接收天线数中的最小值。

误符号率计算模块用于在所述min(k_i)大于所述k_SM且小于所述k_BF时，根据所述信道矩阵H，分别计算并输出空间复用、发射分集和波束形成三种天线模式的误符号率P_SM，P_TD，P_BF；

频谱效率计算模块用于在误符号率计算模块输出的P_SM，P_TD，P_BF中选择小于或等于配置模块设定的目标误符号率的误符号率，计算并输出其对应的频谱效率值；

所述天线模式判决模块还用于从频谱效率计算模块输出的频谱效率值中选取最大值，并选择该最大的频谱效率值所对应的天线模式，切换至该天线模式。

此外，天线模式判决模块还用于在将天线模式切换至空间复用模式后将小于或等于所述k_SM的k_i的个数确定为发送码流数。

所述配置模块还用于将多天线系统的初始天线模式设置为发射分集模式。

基于本发明的原理，在上述实施例的基础上还可以进行多种变换。例如：

在上述步骤108中，根据信道矩阵H，分别计算空间复用、发射分集和波束形成三种天线模式的误码率或误块率；

并且在步骤109中，计算上述三种误码率或误块率小于或等于目标误码率或目标误块率所对应的频谱效率值，从中选取最大频谱效率值所对应的误码率或误块率及天线模式，切换至该天线模式；

也就是说在另一实施例中，使用误码率或误块率取代上一实施例中的误符号率，也可以达到相同的技术效果。根据矩阵H计算三种误码率/误块率以及根据误码率/误块率计算对应的频谱效率的公式请参阅相关文档。

Claims (16)

1、一种多天线系统的天线模式切换方法，应用于支持空间复用和波束形成天线模式的多天线系统中，其特征在于，该方法包含如下步骤:

A:在接收端估计信道矩阵H；

B:若信道矩阵H的最大奇异值λ_max(H)与除该最大奇异值外的其它奇异值λ_i(H)的比值 $k_i=\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_{\max }\left(H\right)}{{\mathrm{\&lambda;}}_i\left(H\right)}$ 的最小值min(k_i)小于或等于设定的准信道条件数下限阈值k_SM，则将天线模式切换至空间复用模式；

C:若上述min(k_i)大于或等于设定的准信道条件数上限阈值k_BF，则将天线模式切换至波束形成模式；

其中，k_i不等于1，i＝1，....，N-1，N为发送天线数和接收天线数中的最小值。

2、如权利要求1所述的多天线系统的天线模式切换方法，其特征在于，该多天线系统还支持发射分集天线模式，若所述min(k_i)大于所述k_SM且小于所述k_BF，则执行如下操作:

D:根据所述信道矩阵H，分别计算空间复用、发射分集和波束形成三种天线模式的错误率:P_SM，P_TD，P_BF；

E:在P_SM，P_TD，P_BF中选择小于或等于设定的目标错误率的错误率，计算其对应的频谱效率值，并从中选取最大的频谱效率值所对应的天线模式，切换至该天线模式；

所述错误率为:误符号率，误码率，误块率中的一种；所述目标错误率为与错误率对应的:目标误符号率，目标误码率，目标误块率中的一种。

3、如权利要求1所述的多天线系统的天线模式切换方法，其特征在于，所述k_SM的取值范围为: $0.6\&times;2^{\frac{N}{2}}\&le;k_{\mathrm{SM}}\&le;2.5\&times;2^{\frac{N}{2}};$ 所述k_BF的取值范围为: $5\&times;2^{\frac{N}{2}}\&le;k_{\mathrm{BF}}\&le;15\&times;2^{\frac{N}{2}}.$

4、如权利要求1所述的多天线系统的天线模式切换方法，其特征在于，所述准信道条件数下限阈值 $k_{\mathrm{SM}}=2^{\frac{N}{2}};$ 所述准信道条件数上限阈值 $k_{\mathrm{BF}}=2^{\frac{N}{2}}\&times;10.$

5、如权利要求1所述的多天线系统的天线模式切换方法，其特征在于，将天线模式切换至空间复用模式后还包含如下步骤:将所述小于或等于所述k_SM的k_i的个数确定为发送码流数。

6、如权利要求2所述的多天线系统的天线模式切换方法，其特征在于，在所述步骤A之前还包含如下步骤:将多天线系统的初始天线模式设置为发射分集模式。

7、一种多天线系统的天线模式切换方法，应用于支持空间复用，发射分集和波束形成天线模式的多天线系统中，其特征在于，该方法包含如下步骤:

A1:在接收端估计信道矩阵H；

B1:根据所述信道矩阵H，分别计算空间复用、发射分集和波束形成三种天线模式的错误率:P_SM，P_TD，P_BF；

C1:在P_SM，P_TD，P_BF中选择小于或等于设定的目标错误率的错误率，计算其对应的频谱效率值，并从中选取最大的频谱效率值所对应的天线模式，切换至该天线模式；

所述错误率为:误符号率，误码率，误块率中的一种；所述目标错误率为与错误率对应的:目标误符号率，目标误码率，目标误块率中的一种。

8、如权利要求7所述的多天线系统的天线模式切换方法，其特征在于，所述步骤A1和B1之间还包含如下步骤:

A2:计算所述信道矩阵H的最大奇异值λ_max(H)与除该最大奇异值外的其它奇异值λ_i(H)的比值 $k_i=\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_{\max }\left(H\right)}{{\mathrm{\&lambda;}}_i\left(H\right)};$

当k_i中的最小值min(k_i)大于设定的准信道条件数下限阈值k_SM且小于设定的准信道条件数上限阈值k_BF时，执行所述步骤B1和C1；

其中，k_i不等于1；i＝1，....，N-1，N为发送天线数和接收天线数中的最小值；

k_SM的取值范围为: $0.6\&times;2^{\frac{N}{2}}\&le;k_{\mathrm{SM}}\&le;2.5\&times;2^{\frac{N}{2}};$

k_BF的取值范围为: $5\&times;2^{\frac{N}{2}}\&le;k_{\mathrm{BF}}\&le;15\&times;2^{\frac{N}{2}}.$

9、一种多天线系统的天线模式切换装置，应用于支持空间复用和波束形成天线模式的多天线系统中，其特征在于，该装置包含:配置模块，信道矩阵估计模块，准信道条件数计算模块，天线模式判决模块；其中，

配置模块用于设置准信道条件数下限阈值k_SM和准信道条件数上限阈值k_BF；

信道矩阵估计模块用于在接收端估计并输出信道矩阵H；

准信道条件数计算模块用于根据信道矩阵估计模块输出的信道矩阵H的最大奇异值λ_max(H)与除该最大奇异值外的其它奇异值λ_i(H)的比值计算并输出准信道条件数: $k_i=\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_{\max }\left(H\right)}{{\mathrm{\&lambda;}}_i\left(H\right)};$

天线模式判决模块用于根据准信道条件数计算模块输出的准信道条件数ki的最小值min(k_i)选择天线模式:若min(k_i)小于或等于配置模块设定的准信道条件数下限阈值k_SM，则将天线模式切换至空间复用模式；若min(k_i)大于或等于配置模块设定的准信道条件数上限阈值k_BF，则将天线模式切换至波束形成模式；

其中，k_i不等于1，i＝1，....，N-1，N为发送天线数和接收天线数中的最小值。

10、如权利要求9所述的多天线系统的天线模式切换装置，其特征在于，该多天线系统还支持发射分集天线模式，所述天线模式切换装置还包含错误率计算模块，频谱效率计算模块；其中，

所述配置模块还用于设置目标错误率；

错误率计算模块用于在所述min(k_i)大于所述k_SM且小于所述k_BF时，根据所述信道矩阵H，分别计算并输出空间复用、发射分集和波束形成三种天线模式的错误率:P_SM，P_TD，P_BF；

频谱效率计算模块用于在错误率计算模块输出的P_SM，P_TD，P_BF中选择小于或等于配置模块设定的目标错误率的错误率，计算并输出其对应的频谱效率值；

所述天线模式判决模块还用于从频谱效率计算模块输出的频谱效率值中选取最大值，并选择该最大的频谱效率值所对应的天线模式，切换至该天线模式；

所述错误率为:误符号率，误码率，误块率中的一种；所述目标错误率为与错误率对应的:目标误符号率，目标误码率，目标误块率中的一种。

11、如权利要求9所述的多天线系统的天线模式切换装置，其特征在于，所述配置模块设置的准信道条件数下限阈值k_SM和准信道条件数上限阈值k_BF的取值范围为: $0.6\&times;2^{\frac{N}{2}}\&le;k_{\mathrm{SM}}\&le;2.5\&times;2^{\frac{N}{2}};$ $5\&times;2^{\frac{N}{2}}\&le;k_{\mathrm{BF}}\&le;15\&times;2^{\frac{N}{2}}.$

12、如权利要求11所述的多天线系统的天线模式切换装置，其特征在于，所述配置模块将准信道条件数下限阈值k_SM和准信道条件数上限阈值k_BF设置为: $k_{\mathrm{SM}}=2^{\frac{N}{2}},$ $k_{\mathrm{BF}}=2^{\frac{N}{2}}\&times;10.$

13、如权利要求9所述的多天线系统的天线模式切换装置，其特征在于，所述天线模式判决模块还用于在将天线模式切换至空间复用模式后将小于或等于所述k_SM的k_i的个数确定为发送码流数。

14、如权利要求10所述的多天线系统的天线模式切换装置，其特征在于，所述配置模块还用于将多天线系统的初始天线模式设置为发射分集模式。

15、一种多天线系统的天线模式切换装置，应用于支持空间复用，发射分集和波束形成天线模式的多天线系统中，其特征在于，该装置包含:配置模块，信道矩阵估计模块，错误率计算模块，频谱效率计算模块，天线模式判决模块；其中，

配置模块用于设置目标错误率；

信道矩阵估计模块用于在接收端估计并输出信道矩阵H；

错误率计算模块用于根据信道矩阵估计模块输出的所述信道矩阵H，分别计算并输出空间复用、发射分集和波束形成三种天线模式的错误率:P_SM，P_TD，P_BF；

频谱效率计算模块用于在错误率计算模块输出的P_SM，P_TD，P_BF中选择小于或等于配置模块设定的目标错误率的错误率，计算并输出其对应的频谱效率值；

天线模式判决模块用于从频谱效率计算模块输出的频谱效率值中选取最大值，并选择该最大的频谱效率值所对应的天线模式，切换至该天线模式；

所述错误率为:误符号率，误码率，误块率中的一种；所述目标错误率为与错误率对应的:目标误符号率，目标误码率，目标误块率中的一种。

16、如权利要求15所述的多天线系统的天线模式切换装置，其特征在于，该装置还包含:准信道条件数计算模块；其中，

所述配置模块还用于设置准信道条件数下限阈值k_SM和准信道条件数上限阈值k_BF；

准信道条件数计算模块用于根据所述信道矩阵估计模块输出的信道矩阵H的最大奇异值λ_max(H)与除该最大奇异值外的其它奇异值λi(H)的比值计算并输出准信道条件数: $k_i=\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_{\max }\left(H\right)}{{\mathrm{\&lambda;}}_i\left(H\right)};$

所述天线模式判决模块当k_i中的最小值min(k_i)大于配置模块设定的准信道条件数下限阈值k_SM且小于配置模块设定的准信道条件数上限阈值k_BF时，从所述频谱效率计算模块输出的频谱效率值中选取最大值，并选择该最大的频谱效率值所对应的天线模式，切换至该天线模式。

其中，k_i不等于1；i＝1，....，N-1，N为发送天线数和接收天线数中的最小值；

k_SM的取值范围为: $0.6\&times;2^{\frac{N}{2}}\&le;k_{\mathrm{SM}}\&le;2.5\&times;2^{\frac{N}{2}};$

k_BF的取值范围为: $5\&times;2^{\frac{N}{2}}\&le;k_{\mathrm{BF}}\&le;15\&times;2^{\frac{N}{2}}.$

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