CN101517919B - 实现发射及接收分集的方法、基站及移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种实现发射分集的方法、基站和移动终端，该方法包括：移动终端向基站发送信息符号，并将该信息符号发送给属于同一移动终端群的其它移动终端；同一移动终端群中的其他移动终端对接收到的信息符号进行处理，并将处理结果发送给基站。本发明还公开一种实现接收分集的方法、基站和移动终端，该方法包括：属于同一移动终端群中的移动终端接收基站发送的信息符号；属于同一移动终端群中的移动终端检测所述信息符号，若该信息符号不是发送给自身的，则将所述信息符号转发给目的移动终端。本发明避免了为实现分集而使移动终端体积过大的问题，也降低了误码率。

Description

实现发射及接收分集的方法、基站及移动终端

技术领域

本发明涉及无线传输技术，特别是实现发射及接收分集的方法、基站及移动终端。

发明背景

未来的无线通信系统对通信质量和传输速率都提出了更高的要求，多输入多输出（MIMO）的多天线系统以其更为优越的信道容量性能在近年来倍受瞩目。而在对于应用在MIMO系统的大量技术的研究中，尤以分集技术最为关键。这里的分集技术是指，无线网络中的信号通过多重天线发射或接收，避免信号经历信道深衰落时造成的系统损失。但是，分集技术的实现是以通信信道的独立性为基础的，一般来讲，当两天线之间的距离大于波长的一半时，可以认为所实现的空间信道是相互独立的。例如，在与蓝牙技术兼容的无线局域网系列标准中，有需要两天线之间的距离要大于7厘米，才可能保证空间信道之间的相互独立，也有要求两天线之间的距离要大于2.8米，才能保证空间信道之间的相互独立，由此可见，因为移动终端体积的限制，没有足够的空间设置多个天线保证通信信道的独立性，从而使得下行链路中的接收分集技术和上行链路中的发射分集技术无法实现。

现有技术的一种虚拟多天线系统，其原理是由多个移动终端共同构成虚拟多天线系统，可以用来提高无线通信系统的频谱效率。在虚拟多天线系统中，将多个移动终端看作一套发射装置，在上行链路中，向基站发射信号，而基站可以利用空间复用技术中的译码原则分离出各个移动终端所发射的信号。

例如：在一个无线通信系统的上行链路中，有两个移动终端和一个基站，则将这两个移动终端看作一套发射装置，通过各自的天线向基站发射信号；从基站的角度来看，则接收到了两个独立数据流的合并。因而可以认为，在这一系统中，虚拟的多天线发射装置采用了发射空间复用方法。

图1是虚拟多天线系统的示意图，其中，移动终端1通过天线向基站发射信号，在同一时刻，移动终端2也通过自己的天线向基站发射信号。此时，可以将整个上行链路看作一个虚拟的多天线发射系统，相当于一个两天线的发射装置向基站发射信号；从基站的角度看，则接收了两个独立的数据流。

但是，以上方案只能用于上行链路的传输，而无法用于下行链路，即虚拟多天线系统只能实现分集发射，无法实现分集接收。

另外，该方案所利用的空间复用技术只能提高频谱效率，却无法保证较低的系统误码率，因为其接收信号是多个移动终端所发射信号的叠加，它们之间的相互干扰使得虚拟多天线系统的误码率高于单天线系统，所以即使在接收端应用最为有效的最大似然准则检测，虚拟多天线系统的误码率还是较高。

发明内容

本发明的目的在于提供实现发射及接收分集的方法、基站及移动终端，用于降低无线传输中的误码率。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种实现发射分集的方法，包括如下步骤：

移动终端向基站发送信息符号,并将所述信息符号发送给属于同一移动终端群的其它移动终端；

所述同一移动终端群中的其他移动终端对所述信息符号进行处理，并将处理结果发送给所述基站；

所述基站对接收到的移动终端发射的信息符号进行合并处理，并对经合并处理后的信息符号进行检测与判决，获得原始信息符号的估计值；

所述同一移动终端群中的其他移动终端对所述信息符号进行处理，并将处理结果发送给所述基站的方法包括：

所述同一移动终端群中的其他移动终端对所述信息符号按照空时编码规则进行处理，将处理结果分时发送给所述基站；

所述将处理结果分时发送给所述基站的方法为：当所述信息符号为复数信号时，并且所述移动终端群中的移动终端的个数为N时，所述N个移动终端在连续的2N个时刻，分别将所述信息符号、所述信息符号的相反数、所述信息符号的共轭或所述信息符号的负共轭发送给基站；

所述2N×N个发射信号值由一个2N×N维的准正交矩阵确定，所述2N×N维准正交矩阵的前N行的N×N个元素构成一个N阶正交矩阵，后N行的N×N个元素是所述前N行的N×N个元素对应的负共轭，其中，N不等于2。

本发明实施例中，移动终端将发送给基站的信息符号首先发送给同一移动终端群的中其他移动终端，在不增加移动终端体积的条件下，实现移动终端在发射分集和接收分集的应用。在信噪比及系统结构相同的条件下，本发明实施例的系统误码率远远低于现有技术的虚拟多天线系统的误码率。

附图简要说明

图1为现有技术实现上行链路空间复用的原理示意图；

图2a为本发明实施例的实现发射分集的移动终端的结构示意图。

图2b是本发明实施例的实现接收分集的移动终端的结构示意图。

图2c为本发明实施例的基站的结构示意图。

图3为本发明实施例的实现移动终端发射分集的第一较佳实施例的流程图；

图4为本发明实施例的实现移动终端接收分集的第二较佳实施例的流程图；

图5为本发明实施例的实现移动终端发射分集的第三较佳实施例的原理示意图；

图6为本发明实施例的实现移动终端发射分集的第四较佳实施例的流程图；

图7为本发明实施例的实现移动终端接收分集的第五较佳实施例的原理示意图；

图8为本发明实施例的实现移动终端接收分集的第六较佳实施例的流程图；

图9为本发明的实施例中仿真结果的示意图。

实施本发明的方式

下面结合附图对本发明实施例作进一步的详细描述。

本发明实施例有效利用了短距无线传输技术，例如红外、蓝牙技术和Zigbee技术等，将短距无线范围内的多个移动终端组成一个群，在本实施例中的移动终端优选为单天线移动终端，当然多天线移动终端也是可以实现的。该群可以看作一个虚拟的多天线系统，群中的多个移动终端实现了只有多天线发射或接收设备才能实现的发射或接收分集，从而避免了为实现分集技术、获得分集增益而需要移动终端设置两个以上的天线，使其体积过于庞大的问题。

本发明实施例应用到了短距无线技术，其中包括红外、蓝牙和Zigbee传输技术，所说的红外传输适用于低成本、跨平台、点对点的高速数据传输，传输速率最快可达16Mbps。利用红外技术非常方便，手机对手机传输数据基本上不需要过多的设置。红外通信技术已被全球范围内的众多软硬件厂商所支持和采用，目前主流的软件和硬件平台均提供对它的支持，这一技术已被广泛应用于移动计算和移动通信的设备中。红外接口是新一代手机的配置标准，支持手机与电脑以及其他数字设备进行数据交流。

而蓝牙传输是作为一种“电缆替代”方案被提出的，定位在体积小、成本低、近距离、低传输速率的无线传输，发展到今天已经演化成了一种个人信息网络的技术。它将内嵌蓝牙芯片的设备互联起来，提供语音和数据的接入服务，实现信息的自动交换和处理。蓝牙技术无需对准就能够传输数据，传输速率能够达到1Mbps。

图2a为本发明实施例的实现发射分集的移动终端的结构示意图。如图2a所示，该移动终端包括：

第一基站通信单元向基站发送信息符号。

第一短距无线单元可以使用短距无线技术向与本移动终端属于同一移动终端群的其他移动终端发送信息符号，还可以使用短距无线技术接收与本移动终端属于同一移动终端群的其他移动终端发送的信息符号。

中间处理单元对第一短距无线单元接收到的信息符号进行处理，并将处理结果发送给第一基站通信单元，第一基站通信单元再将该处理结果发送给基站。该中间处理单元可以为空时编码中间处理单元，可以按照空时编码规则对该第一短距无线单元接收到的信息符号进行处理，并将处理结果发送给第一基站通信单元。该第一基站通信单元可以为基站分时通信单元，将从空时编码中间处理单元接收到的处理结果分时发送给基站。

此外，第一短距无线单元还进一步用于搜索与本移动终端相距短距无线范围内的其它移动终端，并将搜索到的其他移动终端的信息发送给第一基站通信单元。第一基站通信单元进一步用于将接收到的其他移动终端的信息发送给基站。

在本发明实施例中涉及的移动终端可以为单天线移动终端，也可以为多天线移动终端，其中单天线移动终端属于优选方案。短距无线技术可以为红外技术、或蓝牙技术、或Zigbee技术。

至此，结束对图2a所示实现发射分集的移动终端的介绍。

图2b是本发明实施例的实现接收分集的移动终端的结构示意图。如图2b所示，该移动终端包括：第二基站通信单元、判断单元、终端合并处理单元和终端检测判决单元。

第二基站通信单元，用于接收基站发送的信息符号，将该信息符号发送给判断单元。

判断单元，用于判断该信息符号是不是发送给自身的，如果不是，则将该信息符号发送给第二短距无线单元；

第二短距无线单元，用于通过短距无线技术将接收到的信息符号转发给属于同一移动终端群的目的移动终端。该第二短距无线单元还可以接收同一移动终端群的其他移动终端转发至本移动终端的信息符号，并将该信息符号发送给终端合并处理单元。

终端合并处理单元，用于对属于同一移动终端群的其他移动终端转发至本移动终端的信息符号和基站发送给本移动终端的信息符号进行合并处理。

终端检测判决单元，用于对经终端合并处理单元合并处理的信息符号进行检测与判决，得到原始发射的信息符号的估计值。

在本实施例中，短距无线技术可以为红外技术、或蓝牙技术、或Zigbee技术。移动终端可以为单天线移动终端，也可以是多天线移动终端，其中使用单天线移动终端能够取得更好的技术效果，属于本发明的优选方案。

至此，结束对图2b所示实现接收分集的移动终端的介绍。

在图2a和图2b所示的实施例中，又可以将实现发射分集和接收分集的移动终端分成目的移动终端和非目的移动终端，并且目的移动终端和非目的移动终端属于同一移动终端群。

其中，目的移动终端主要用于使用短距无线技术向基站和与其属于同一移动终端群中的其他移动终端发送信息符号。接收同一移动终端群中的其他移动终端转发的信息符号，以及基站发送的信息符号，对两者进行合并和检测判决处理，得到原始发射的信息符号。此外，目的移动终端还用于搜索与本移动终端相距短距无线范围内的其他移动终端，将搜索到的其他移动终端的信息和群设置信息发送给基站。

非目的移动终端主要用于接收基站发送的信息符号，对该信息符号进行判断，如果不是发送给自身的，则使用短距无线技术将该信息符号发送给目的移动终端。此外，该非目的移动终端还使用短距无线技术接收与其属于同一移动终端群的其他移动终端转发的信息符号，按照空时编码规则对该信息符号进行处理，并将处理结果分时发送给基站。

图2c为本发明实施例的基站的结构示意图。如图2c所示，该基站包括：基站接收单元、基站发射单元、基站合并处理单元和基站检测判决单元、群设置单元、群同步单元和群发送单元。

基站接收单元，用于接收目的移动终端直接发送的上行信息符号，以及与该目的移动终端属于同一移动终端群的至少一个其他移动终端转发的所述上行信息符号。

基站合并处理单元，用于对接收到的上行信息符号进行合并处理，得到合并处理后的上行信息符号，并发送给基站检测判决单元。

基站检测判决单元，用于对接收到的合并处理后的上行信息符号进行检测与判决，得到原始发射的上行信息符号的估计值。

基站发射单元，用于将下行信息符号发送给目的移动终端和与该目的移动终端属于同一移动终端群的至少一个其他移动终端。

群设置单元，用于将与本移动终端相距短距无线范围内的至多N-1个移动终端组成一个移动终端群，得到移动终端群设置信息，其中N为该基站支持的分集阶数。

群同步单元，用于对该移动终端群中的移动终端进行同步处理。

基站发射单元，还进一步将从群设置单元接收到的移动终端群设置信息发送给该移动终端群中的移动终端。

至此，结束对图2c所示基站的描述。

图3为本实施例的实现移动终端发射分集第一较佳实施例的流程图，具体执行以下步骤：

步骤301、在基站服务范围内的移动终端向基站发送自身将要传输信息符号的请求。

步骤302、基站通过全球定位系统（GPS）或其它方法进行定位，进而估计出请求发射信息符号的移动终端之间的距离。

步骤303、相距在短距无线范围内的至多N个移动终端组成一个群，然后同步移动终端群中的移动终端，并将设置的所述移动终端群的信息发送给移动终端群中的移动终端。

在本步骤中，在短距无线范围内设置移动终端群，并将设置的群信息发送给该群下的移动终端的方法包括如下几种：

第一种：基站接收移动终端发送的传输信息的请求，基站将与该移动终端相距在短距无线范围内的至多N－1个移动终端组成一个群，得到群设置信息，其中N为所述基站支持的分集阶数，基站对该移动终端群中移动终端进行同步处理，基站将移动终端群设置信息发送给该移动终端群中的移动终端。

第二种：自组织网络中的移动终端搜索与其相距短距无线范围内的其它移动终端并通知基站，基站将包括该移动终端的至多N个移动终端组成一个群，得到移动终端群设置信息，其中N为基站支持的分集阶数，基站对该移动终端群中移动终端进行同步处理，并将移动终端群设置信息发送给该移动终端群中的移动终端。

第三种：自组织网络中的移动终端搜索与其相距短距无线范围内的其他N-1个移动终端，与搜索到的移动终端组成一个移动终端群，得到移动终端群设置信息，并将移动终端群设置信息发送给该基站和该群下的其他N-1个移动终端。

步骤304、在群中的移动终端完成同步后，向基站发射各自信息符号，并通过红外技术、蓝牙技术或Zigbee技术将自己所要发射的信息符号发送到群中的其它移动终端。

步骤305、在接下来的N－1或2N－1个时刻，群中的N个移动终端或这N个移动终端中的部分移动终端相互辅助，使群中移动终端所发送的信息符号构成正交矩阵或准正交矩阵，实现该群在上行链路中的空时编码。其中，信息符号为实数信号时，整个传输过程需要再经历N－1个时刻，而当信息符号为复数信号时，整个传输过程需要再经历2N－1个时刻。

步骤306、基站对接收到的信息符号进行合并处理，并按照最大似然准则对合并处理后的信息符号检测与判决。

在本实施例中，所涉及的移动终端可以是单天线移动终端，也可以是多天线移动终端，使用单天线移动终端可以取得较佳的效果。

图4为本实施例的实现移动终端接收分集的第二较佳实施例的流程图，具体执行以下步骤：

步骤401、基站想要向移动终端1发送信息符号，则利用GPS定位或者其它定位方式确定移动终端1的位置在其服务范围内，并寻找移动终端1附近短距无线范围以内的其它移动终端。

步骤402、距移动终端1最近的N－1个移动终端与移动终端1组成一个群，辅助移动终端1接收信息符号。

在本步骤中，将相距移动终端1最近的N-1个移动终端与该单天线移终端1组成一个群的方法包括：

第一种，基站接收移动终端1发送的传输信息的请求，基站将与该移动终端1相距在短距无线范围内的至多N－1个移动终端组成一个群。

第二种，首先要求该移动终端1是自组织网络中的移动终端，该移动终端1搜索与其相距无线短距范围内的其它移动终端并通知基站，基站将包括该移动终端1的至多N个移动终端组成一个群。

第三种，该移动终端1搜索与其相距无线短距范围的其他移动终端，与搜索到的移动终端组成一个移动终端群，得到移动终端群设置信息，并将该移动终端群设置信息发送给基站和该移动终端群中的其他移动终端。

步骤403、基站完成群中移动终端的同步后，将设置的移动终端群的信息发送给该移动终端群中的移动终端，把要发送给移动终端1的信息符号发送给移动终端1和该群中的至少一个移动终端。

步骤404、群中移动终端接收到信息符号后，除了移动终端1以外的至少一个其它移动终端将自己接收到的信息符号通过红外技术、蓝牙技术和Zigbee技术中的一种或几种方式发送到移动终端1。

较佳地，除了移动终端1以外的所有其它移动终端将自己接收到的信息符号通过红外技术、蓝牙技术和Zigbee技术中的一种或几种方式发送到移动终端1

步骤405、移动终端1将接收到的信息符号合并，按照最大似然准则对合并处理后的信息符号进行检测与判决，得到原始发射信息符号的估计值。

实施例一：

本实施例为多天线系统中有两个移动终端的情况，假设基站有一根天线，由移动终端1和移动终端2到基站的衰落信道分别记作h₁和h₂，两个移动终端之间的距离足够使得两条衰落信道相互独立，所述的发射与接收都是针对移动终端而言。

本实施例也基于实施例一中图2所示的系统结构图，包括两个移动终端，移动终端1及移动终端2。

图5为本实施例的实现移动终端发射分集的第三较佳实施例的原理示意图，图中带箭头的实线是信息符号在无线区域网中的传输路径，带箭头的虚线是信息符号通过红外设备、蓝牙设备和Zigbee设备，或者这几种设备中的一种或几种设备的传输路径；图6为本实施例的实现移动终端发射分集的第四较佳实施例的流程图，具体执行以下步骤：

步骤601、在基站服务范围内的移动终端1向基站发送需要传输信息的请求，基站响应该请求，此时移动终端2也向基站发送传输请求，移动终端2与移动终端1的距离不超过短距无线传输范围。

步骤602、移动终端1与移动终端2构成一个群，将设置的该群信息发送给移动终端1和移动终端2，群中的移动终端完成空时编码规则处理。所述的空时编码处理是指，根据信息符号在接收端经过处理后可以获得分集增益的原则，对群中移动终端将要发射的信息符号在发射端进行编码处理，得到各个移动终端在不同时刻所发送的信息符号。

在本步骤中，将移动终端1与移动终端2构成一个群的方法包括如下几种：

第一种：基站接收移动终端1或移动终端2发送的传输信息的请求，基站将这两个移动终端组成一个群。

第二种：首先要求移动终端1和移动终端2是自组织网络中的移动终端，移动终端1搜索与其相距短距无线范围内的移动终端2并通知基站，或者移动终端2搜索与其相距无线短距范围内的移动终端1并通知基站，基站将这两个移动终端组成一个群。

第三种，移动终端1搜索与其相距短距无线范围内的移动终端2，与该移动终端2组成移动终端群，得到移动终端群设置信息，并将该移动终端群设置信息发送给基站和移动终端2。

步骤603、在完成同步后的时刻1，移动终端1将其所要发射的信息符号s₁传给基站，并通过红外技术、蓝牙技术或Zigbee技术将信息符号传给移动终端2；而移动终端2将其所要发射的信息符号s₂传给基站，并通过红外技术、蓝牙技术或Zigbee技术传给移动终端1。

步骤604、在时刻2，移动终端1和移动终端2分别向基站发射信息符号

和

其中，s^*为s的共轭。时刻1与时刻，2两移动终端的发射信号构成一2×2维正交矩阵，其目的是为了在基站计算发射信号估计值时，能够通过一定的加权合并算法将每个移动终端的发射信号过滤出来。

于是，在时刻1，基站的接收信号为：

r₁＝h₁s₁+h₂s₂+n₁；

在时刻2，基站的接收信号为：

$r_2=-h_1{s}_2^{*}+h_2{s}_1^{*}+n_2.$

其中，n₁和n₂分别为在时刻1和时刻2基站接收到的加性Gaussian白噪声。

基站对被检测信号的计算如下：

${\hat{s}}_1=h_1^{*}{r}_1+h_2{r}_2^{*}$

${\hat{s}}_2=h_2^{*}{r}_1-h_1{r}_2^{*}$

其中，

为s的估计值。通过这一加权合并，可以将移动终端1及移动终端2的信息符号分别过滤出来。

步骤605、基站利用最大似然准则对两个移动终端所发射的原始信息符号s₁和s₂分别进行检测与判决，得到其估计值。

在本实施例中需要指出的是，同一群中各移动终端对于该群内的其它移动终端所发射的信号只能起到辅助传输的作用，而其获知其它移动终端发射信号内容的功能必须被屏蔽。

图7为本实施例的实现移动终端接收分集的第五较佳实施例的原理示意图，图中带箭头的实线是信息符号在无线区域网中的传输路径，带箭头的虚线是信息符号通过红外技术、蓝牙技术或Zigbee技术的传输路径；图8为本实施例的实现移动终端接收分集的第六较佳实施例的流程图，假设基站将要向移动终端1发射信号s，该流程具体执行以下步骤：

步骤801、基站采用GPS等定位方式确定移动终端1在自身的服务范围内的位置，并搜索移动终端1附近短距无线范围内的其它移动终端。

步骤802、距离移动终端1最近的移动终端2与移动终端1共同组成一个群，并将设置的该群信息发送给移动终端1和移动终端2，这些移动终端辅助移动终端1接收信息，并完成群中移动终端的同步。

在本步骤中，将距离移动终端1最近的移动终端2与移动终端1共同组成一个群的方法与步骤602相同，为了简洁，这里就不做赘述。

步骤803、在群同步完成后的下一时刻，基站分别向移动终端1和移动终端2发射信息符号s，而信息符号所经历的信道分别为h₁和h₂，即由基站分别到移动终端1和移动终端2的两条信道。所以，移动终端1的接收信号为

r₁＝h₁s+n₁；

移动终端2的接收信号为

r₂＝h₂s+n₂，

其中，n₁和n₂分别为移动终端1和移动终端2接收到的加性Gaussian白噪声。

步骤804、移动终端2通过短距无线模块将自己接收到的信息符号r₂传给移动终端1，移动终端1对接收到的信息符号进行合并处理；如果信号s是基站要向移动终端2发射的，则由移动终端1通过短距无线模块将自己接收到的信号r₁传给移动终端2，移动终端2对接收到的信息符号进行合并处理，其系统结构与图7相似，只是其中的虚线箭头指向相反。在本步骤中，一般采用红外技术、蓝牙技术或Zigbee技术进行传输。

在移动终端1，接收信号的合并处理如下：

$\hat{s}=h_1^{*}{r}_1+h_2^{*}{r}_2.$

步骤805、移动终端1利用最大似然准则对基站所发射的信号s进行检测与判决。

实施例二：

本实施例为虚拟多天线系统中有四个移动终端的情况，假设基站有一根天线，由移动终端1、移动终端2、移动终端3及移动终端4到基站的衰落信道分别记作h₁、h₂、h₃及h₄，四个移动终端之间的距离足够使得四条衰落信道相互独立。

在移动终端向基站发射信号过程中，若发射的信息符号s₁、s₂、s₃及s₄为实数信号，则在4个连续的时刻，由四个移动终端发射的信息符号组成的发射矩阵为：

$\left[\begin{array}{cccc}{s}_1& s_2& s_3& s_4\\ -s_2& s_1& -s_4& s_3\\ -s_3& s_4& s_1& -s_2\\ -s_4& -s_3& s_2& s_1\end{array}\right];$

若发射信号为复数信号，则在8个连续时刻的发射矩阵为：

$\left[\begin{array}{cccc}{s}_1& s_2& s_3& s_4\\ -s_2& s_1& -s_4& s_3\\ -s_3& s_4& s_1& -s_2\\ {-s}_4& -s_3& s_2& s_1\\ s_1^{*}& s_2^{*}& s_3^{*}& s_4^{*}\\ -s_2^{*}& s_1^{*}& -s_4^{*}& s_3^{*}\\ -s_3^{*}& s_4^{*}& s_1^{*}& -s_2^{*}\\ -s_4^{*}& -s_3^{*}& s_2^{*}& s_1^{*}\end{array}\right],$

即前4个时刻，发射方式与实数信号的情况完全相同，后4个时刻，发射的信息符号是前4个时刻对应信息符号的共轭。

以上发射矩阵的确定并不唯一，只要能够构成正交矩阵或准正交矩阵即可，目的就是为了在接收端进行加权合并后将每个移动终端的发射信号过滤出来。

基站接收到信息符号后，对接收信号进行加权合并，当发射信号为实数信号时，在时刻1、2、3和4的接收信号分别为：

r₁＝h₁s₁+h₂s₂+h₃s₃＋h₄s₄＋n₁；

r₂＝-h₁s₂+h₂s₁-h₃s₄＋h₄s₃＋n₂;

r₃＝-h₁s₃+h₂s₄+h₃s₁-h₄s₂＋n₃;

r₄＝-h₁s₄-h₂s₃+h₃s₂+h₄s₁＋n₄

其中，n₁到n₄分别为时刻1到时刻4基站接收到的加性Gaussian白噪声。

当发射信号为复数信号时，在时刻1到时刻8的接收信号分别为：

r₁＝h₁s₁+h₂s₂+h₃s₃＋h₄s₄＋n₁；

r₂＝-h₁s₂+h₂s₁-h₃s₄＋h₄s₃＋n₂;

r₃＝-h₁s₃+h₂s₄+h₃s₁-h₄s₂＋n₃;

r₄＝-h₁s₄-h₂s₃+h₃s₂+h₄s₁＋n₄；

$r_5=h_1{s}_1^{*}{+h}_2{s}_2^{*}+h_3{s}_3^{*}+h_4{s}_4^{*}+n_5;$

$r_6=-h_1{s}_2^{*}+h_2{s}_1^{*}-h_3{s}_4^{*}+h_4{s}_3^{*}+n_6;$

$r_7=-h_1{s}_3^{*}+h_2{s}_4^{*}+h_3{s}_1^{*}-h_4{s}_2^{*}+n_7;$

$r_8=-h_1{s}_4^{*}-h_2{s}_3^{*}+h_3{s}_2^{*}+h_4{s}_1^{*}+n_8.$

其中，n₁到n₈分别为时刻1到时刻8基站接收到的加性Gaussian白噪声。

基站计算将要送入检测与判决模块的被检测值，当发射信号为实数信号时，分别送入四个移动终端检测与判决模块的信号如下：

${\hat{s}}_1=h_1{r}_1+h_2{r}_2+h_3{r}_3+h_4{r}_4;$

${\hat{s}}_2=h_2{r}_1-h_1{r}_2-h_4{r}_3+h_3{r}_4;$

${\hat{s}}_3=h_3{r}_1+h_4{r}_2-h_1{r}_3-h_2{r}_4;$

${\hat{s}}_4=-h_4{r}_1-h_3{r}_2+h_2{r}_3-h_1{r}_4.$

当发射信号为复数信号时，分别送入四个移动终端检测与判决模块的信号如下：

${\hat{s}}_1=h_1^{*}{r}_1+h_2^{*}{r}_2+h_3^{*}{r}_3+h_4^{*}{r}_4+h_1{r}_5^{*}+h_2{r}_6^{*}+h_3{r}_7^{*}+h_4{r}_8^{*};$

${\hat{s}}_2=h_2^{*}{r}_1-h_1^{*}{r}_2-h_4^{*}{r}_3+h_3^{*}{r}_4+h_2{r}_5^{*}-h_1{r}_6^{*}-h_4{r}_7^{*}+h_3{r}_8^{*};$

${\hat{s}}_3=h_3^{*}{r}_1+h_4^{*}{r}_2-h_1^{*}{r}_3-h_2^{*}{r}_4+h_3{r}_5^{*}+h_4{r}_6^{*}-h_1{r}_7^{*}-h_2{r}_8^{*};$

${\hat{s}}_4=-h_4^{*}{r}_1-h_3^{*}{r}_2+h_2^{*}{r}_3-h_1^{*}{r}_4-h_4{r}_5^{*}-h_3{r}_6^{*}+h_2{r}_7^{*}-h_1{r}_8^{*}.$

最后，基站利用最大似然准则根据以上被检测值对四个移动终端所发射的原始信号s₁、s₂、s₃及s₄分别进行检测与判决。

在基站向目的移动终端发射信息符号过程中，在群中同步完成的下一时刻，基站分别向移动终端1、移动终端2、移动终端3及移动终端4发射准备发射给目的移动终端的信息符号s，而信号所经历的信道分别为h₁、h₂、h₃及h₄，即由基站分别到移动终端1、移动终端2、移动终端3及移动终端4的信道。所以，移动终端1到移动终端4的接收信号分别为：

r₁＝h₁s+n₁；

r₂＝h₂s+n₂；

r₃＝h₃s+n₃；

r₄＝h₄s+n₄，

其中，n₁到n₄分别为移动终端1到移动终端4接收到的加性Gaussian白噪声。

如果信息符号s是基站要向移动终端1发射的，即移动终端1为目的移动终端，则移动终端2到移动终端4通过红外技术、蓝牙技术或Zigbee技术将自己接收到的信息符号r₂到r₄传给移动终端1，再由移动终端1处理接收信号的合并及原始发射信号的检测判决；如果信息符号s是基站要向移动终端2发射的，即移动终端2为目的移动终端，则由移动终端1和移动终端3、4通过红外设备、蓝牙设备和Zigbee设备，或这几种设备中的一种设备或几种设备将自己接收到的信息符号r₁、r₃及r₄传给移动终端2，再由移动终端2处理接收信号的合并及原始发射信号的检测判决；移动终端3和移动终端4为目的移动终端的情况依此类推。

在目的移动终端的合并处理模块中，对接收信号所做的加权合并处理如下：

$\hat{s}=h_1^{*}{r}_1+h_2^{*}{r}_2+h_3^{*}{r}_3+h_4^{*}{r}_4.$

最后，目的移动终端利用最大似然准则对基站发射的原始信息符号s进行检测与判决。

在本发明实施例中需要指出的是，同一群内其它移动终端对于目的移动终端所要接收的信号只能起到辅助传输的作用，而其获知该信号所包含信息的功能必须被屏蔽。

下面，以系统误码率的仿真来对本发明实施例提出的技术方案的性能与现有技术的虚拟多天线系统的性能进行比较。两系统的结构条件相同，即两系统的无线网络中都设有两个移动终端，下行链路中由基站分别到两个移动终端的衰落信道、以及上行链路中由两个移动终端分别到基站的衰落信道都服从零均值、单位方差的复Gaussian分布，即

$h_m=\mathrm{Normal}(0,\frac{1}{\sqrt{2}})+\sqrt{-1}\·\mathrm{Normal}(0,\frac{1}{\sqrt{2}}),m=\mathrm{1,2}.$

其中，h_m（m＝1,2）表示下行链路中由移动终端m到基站的衰落信道或上行链路中由基站到移动终端m的衰落信道。

每一次系统实现执行2×10⁶个独立的Monte Carlo信道样本。

图9为各个系统在不同信噪比条件下的误码率性能仿真结果的示意图，图中带叉的线为现有技术的虚拟多天线系统的误码率曲线，带方框的线为单天线发射单天线接收系统的误码率曲线，带三角的线为本发明实施例中实现上行链路发射分集的误码率曲线，带圆的线为本发明实施例中实现下行链路接收分集的误码率曲线。

从图中可见，现有技术的虚拟多天线系统虽然利用空间复用技术实现了较高的频谱效率，但是误码率性能较差，在相同信噪比的条件下，其误码率要高于传统的单天线发射单天线接收系统。而本发明实施例中利用红外技术、蓝牙技术或Zigbee技术实现的上行链路发射分集以及下行链路接收分集系统，传输速率与单天线发射单天线接收系统的传输速率相同，但是，获得的分集增益在很大程度上改善了系统的误码率性能，在相同信噪比的条件下，其误码率远远低于单天线发射单天线接收系统。

在本发明实施例中，基站与移动终端之间的通信可以利用频分双工的方式在同一时刻双向进行，即，一个频率用于从基站到移动终端的下行链路传输，另一个频率用于从移动终端到基站的上行链路传输。

另外，上行链路与下行链路的区分也可以在同一频率上由时分双工的方式完成，即：在一个时隙中，所有的通信频率都用于由基站到移动终端的上行链路，而在另一个时隙中，所有的通信频率都用于移动终端到基站的下行链路。也就是说，上行链路和下行链路可以采用频分双工或时分双工的方式进行分配。

需要指出的是，在本发明的各实施例中，移动终端群可以为单天线移动终端群，也可以为多天线移动终端群，移动终端可以为单天线移动终端，也可以为多天线移动终端。其中，在本发明实施例中使用单天线移动终端群和单天线移动终端可以实现较好的效果。

最后说明的是，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)

1.一种实现发射分集的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

移动终端向基站发送信息符号,并将所述信息符号发送给属于同一移动终端群的其它移动终端；

所述同一移动终端群中的其他移动终端对所述信息符号进行处理，并将处理结果发送给所述基站；

所述基站对接收到的移动终端发射的信息符号进行合并处理，并对经合并处理后的信息符号进行检测与判决，获得原始信息符号的估计值；

所述同一移动终端群中的其他移动终端对所述信息符号进行处理，并将处理结果发送给所述基站的方法包括：

所述同一移动终端群中的其他移动终端对所述信息符号按照空时编码规则进行处理，将处理结果分时发送给所述基站；

所述将处理结果分时发送给所述基站的方法为：当所述信息符号为复数信号时，并且所述移动终端群中的移动终端的个数为N时，所述N个移动终端在连续的2N个时刻，分别将所述信息符号、所述信息符号的相反数、所述信息符号的共轭或所述信息符号的负共轭发送给基站；

所述2N×N个发射信号值由一个2N×N维的准正交矩阵确定，所述2N×N维准正交矩阵的前N行的N×N个元素构成一个N阶正交矩阵，后N行的N×N个元素是所述前N行的N×N个元素对应的负共轭，其中，N不等于2。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：

在无线短距范围内预设置移动终端群，得到移动终端群设置信息，并将所述移动终端群设置信息发送给该移动终端群中的移动终端。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在短距无线范围内预设置移动终端群，得到移动终端群设置信息，并将所述移动终端群设置信息发送给该移动终端群中的移动终端的步骤具体包括：

基站接收移动终端发送的传输信息的请求，基站将与所述移动终端相距在短距无线范围内的至多N－1个移动终端组成一个群，得到移动终端群设置信息，其中N为所述基站支持的分集阶数，基站对所述移动终端群中移动终端进行同步处理，基站将所述移动终端群设置信息发送给所述移动终端群中的移动终端；

或，自组织网络中的移动终端搜索与其相距无线短距范围内的其它移动终端并通知基站，基站将包括所述移动终端的至多N个移动终端组成一个群，得到移动终端群设置信息，其中N为所述基站支持的分集阶数，基站对所述移动终端群中移动终端进行同步处理，并将所述移动终端群设置信息发送给所述移动终端群中的移动终端；

或，自组织网络中的移动终端搜索与其相距短距无线范围内的其它移动终端，与搜索到的移动终端组成一个移动终端群，得到移动终端群设置信息，并将所述移动终端群设置信息发送给该移动终端群中的其他移动终端。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述信息符号发送给属于同一移动终端群中的其它移动终端的步骤具体为：采用红外技术，或蓝牙技术，或Zigbee技术将所述信息符号发送给属于同一移动终端群的其他移动终端。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将处理结果分时发送给所述基站时，若所述信息符号为实数信号，并且所述移动终端群中的移动终端的个数为N，则所述N个移动终端在连续的N个时刻，分别将所述信息符号或其相反数发送给基站。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述N个时刻中发射的N×N个信息符号或其相反数由一个N阶正交矩阵确定，所述正交矩阵的每一列对应所述移动终端群中的一个移动终端在N个连续时刻所发射的信号值，所述正交矩阵的每一行对应所述移动终端群中的移动终端在同一个时刻发射的信号值。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：

属于同一移动终端群中的移动终端接收基站发送的信息符号；

所述属于同一移动终端群中的移动终端检测所述信息符号，若该信息符号不是发送给自身的，则将所述信息符号转发给目的移动终端。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将所述信息符号转发给目的移动终端的步骤具体为：采用红外技术、或蓝牙技术、或Zigbee技术将所述信息符号转发给目的移动终端。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将所述信息符号转发给目的移动终端之后，该方法进一步包括：

所述目的移动终端对接收到的信息符号进行合并处理。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述目的移动终端对接收到的信息符号进行合并处理的方法包括：

所述目的移动终端利用最大似然准则对所述经过合并处理的信息符号进行检测与判决，获得原始发射信息符号的估计值。

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