CN101572573A - 多入多出天线模式切换方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多入多出天线模式切换方法及设备，所述方法包括：每经过一个下行子帧，计算当前下行子帧的下行公共导频的信噪比均值；根据终端当前速度、所述信噪比均值，确定是否需要触发多入多出天线模式切换；如果需要，确定切换后的多入多出天线模式。利用本发明，可以优化系统性能。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术，具体涉及一种多入多出天线模式切换方法及设备。
背景技术
多入多出(MIMO，Multiple-Input Multiple-Output)是一种用于无线通信的天线技术，在这种技术中，在发射端和接收端都采用多根天线进行发送接收，以达到最小的误差和最优的数据传输速度，从而大大提高系统的传输性能和容量。因此被认为是未来移动通信系统中的一项关键技术，已经被长期演进(LTE，Long Term Evolution)系统和微波存取全球互通(WIMAX，WorldwideInteroperability for Microwave Access)系统采用并作为一种物理层关键技术。
在LTE系统中，一般对应于固定的应用场所，基站发送端会采用固定的MIMO模式，但是，由于终端(UE，User Equipment)的移动，信道状况并不是恒定不变的。UE位置的不同，信道状况也会有所不同，因此采用固定的MIMO模式并不能适用所有的应用场景。
发明内容
本发明实施例提供一种多入多出天线模式切换方法及设备，以优化通信系统性能，提高系统吞吐量。
本发明实施例提供的一种多入多出天线模式切换方法，包括：
每经过一个下行子帧，计算当前下行子帧的下行公共导频的信噪比均值；
根据终端当前速度、所述信噪比均值，确定是否需要触发多入多出天线模式切换；
如果需要，确定切换后的多入多出天线模式。
本发明实施例的方法针对发送端采用固定的MIMO模式不能适用所有应用场景的情况，综合UE的移动速度及信道情况，对发送端的天线模式进行自适应切换，实时对不同的信道状况采用不同的发送模式，从而优化了系统性能。
本发明实施例提供的一种终端，包括：
计算单元，用于每经过一个下行子帧，计算当前下行子帧的下行公共导频的信噪比均值；
判断单元，用于根据终端当前速度、所述信噪比均值判断是否需要触发多入多出天线模式切换；
上报单元，用于在所述判断单元判断需要触发多入多出天线模式切换时，向基站上报秩信息。
本发明实施例的终端可以综合自己的移动速度及下行信道情况，对发送端的天线模式进行切换判断，并在判断需要切换时，通知基站侧相关信息，从而可以使基站侧实时对不同的信道状况采用不同的发送模式，优化了系统性能。
本发明实施例提供的一种基站，包括：
终端速度获得单元，用于获得终端当前速度；
信噪比获得单元，用于获得当前下行子帧的下行公共导频的信噪比均值；
判断单元，用于根据终端当前速度、所述信噪比均值判断是否需要触发多入多出天线模式切换；
模式确定单元，用于在所述判断单元判断需要触发多入多出天线模式切换时，根据所述终端当前速度、接收信噪比，确定下行发射天线模式。
本发明实施例的基站可以基于UE的移动速度及下行信道情况，确定下行MIMO模式，从而可以实时对不同的信道状况采用不同的发送模式，优化了系统性能。
附图说明
图1是本发明多入多出天线模式切换方法第一实施例的实现流程图；
图2是本发明多入多出天线模式切换方法第二实施例的实现流程图；
图3是本发明终端第一实施例的原理框图；
图4是本发明终端第二实施例的原理框图；
图5是本发明实施例基站的原理框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。
本发明实施例针对发送端采用固定的MIMO模式不能适用所有应用场景的情况，提供一种自适应多天线技术，对发送端进行自适应切换，实时对应不同的信道状况采用不同的发送模式，以优化系统性能。
天线结构不同，可以使用的MIMO模式也不相同，比如，可以采用基本的MIMO模式：波束赋形(BF，Beam Forming)、发射分集(TxD，TransmissionDiversity)、空间复用(SDM，Spatial Multiplexing)，为了达到系统性能最优，在必要的时候需要进行MIMO模式切换。在本发明实施例中，主要综合考虑以下事件来决定是否触发MIMO模式切换：UE速度发生变化、UE接收信噪比发生变化，当然还可以综合考虑小区负荷、UE数目以及UE的业务特点等因素。
由于UE天线结构比较简单，一般UE只使用单天线发射，由基站(eNB，Evolved Node B)根据系统业务特性以及当前小区负荷决定上行UE是使用虚拟MIMO，还是只是简单的接收分集。eNB根据判断结果通过控制信道向UE发送上行链路允许消息UL grant，UE无需知道自己具体使用哪种MIMO模式，只需根据UL grant的要求在相应位置发送数据即可。所以上行可以不考虑MIMO模式切换的问题，也就是说，MIMO模式切换主要是针对下行的。
因此，在下面的实施例中，主要以下行MIMO模式切换为例对本发明进行详细说明。
如图1所示，是本发明多入多出天线模式切换方法第一实施例的实现流程，主要包括以下步骤：
步骤101，终端每经过一个下行子帧，计算当前下行子帧的下行公共导频的信噪比均值；
UE可以通过某种均值统计算法，比如滑动窗均值算法来统计接收的下行公共导频的信噪比均值；
步骤102，终端根据自己当前速度、所述信噪比均值判断是否需要触发多入多出天线模式切换；如果是，则执行步骤103；如果否，则执行步骤101；
步骤103，终端向基站上报秩信息；
步骤104，基站根据终端上报的秩信息、以及终端的移动速度确定对所述终端的发射天线模式；
步骤105，判断确定的天线模式是否为空间复用；如果是，则执行步骤106；否则，执行步骤107。
步骤106，根据终端的业务特征或者小区的平均负荷确定是使用单用户空间复用还是多用户空间复用；
步骤107，结束。
在上述步骤102至103中，终端需要根据自己当前速度、信噪比均值判断是否需要触发多入多出天线模式切换，如果需要，终端向基站上报秩信息。其实现过程可以是：每经过一个下行子帧，根据UE当前时间窗口内的平均速度Vcur与上个下行子帧对应的时间窗口内的平均速度Vbef进行比较，确定是否会因为速度变化触发MIMO模式切换，如果不会发生由于速度产生的MIMO模式切换，再考虑是否会由于接收信噪比变化而产生MIMO模式切换。具体判断如下：
(1)如果Vcur＞Vth且Vbef＞Vth，则判断为不会因为UE速度变化引起MIMO模式切换，根据UE当前速度确定对应的接收信噪比阈值SNRth1，比如SNRth1可以通过链路级仿真确定。
为了便于说明，假设根据信噪比阈值SNRth1确定两个集合，信噪比小于等于信噪比阈值SNRth1的为集合A，信噪比大于阈值SNRth1的为集合B。
如果当前子帧测得的下行公共导频的接收信噪比均值SNRcur以及上一个下行子帧测得的下行公共导频接收信噪比均值SNRbef都在集合A或者集合B中，则不触发MIMO模式切换；
如果SNRcur和SNRbef不在同一个集合，则触发MIMO模式切换，并且：
如果SNRcur＞SNRth1，则UE向基站上报秩信息rank＞1；
如果SNRcur≤SNRth1，则UE向基站上报秩信息rank＝1；
(2)如果Vbef≤Vth且Vcur≤Vth，则判断为不会触发由于UE速度变化引起的MIMO模式切换，根据UE速度确定对应的接收信噪比阈值SNRth2。
同样，为了便于说明，假设根据信噪比阈值SNRth2确定两个集合，信噪比小于等于阈值SNRth2的为集合C，信噪比大于阈值SNRth2的为集合D。
如果当前子帧测得的下行公共导频的接收信噪比均值SNRcur以及上一个下行子帧测得的下行公共导频接收信噪比均值SNRbef都在集合C或者集合D中，则不触发MIMO模式切换；
如果SNRcur和SNRth2不在同一个集合则触发MIMO模式切换，并且：
如果SNRcur＞SNRth2，则UE向基站上报秩信息rank＞1；
如果SNRcur≤SNRth2，则UE向基站上报秩信息rank＝1；
(3)如果Vbef≤Vth且Vcur＞Vth，则会触发由于速度产生的MIMO模式切换，根据速度确定接收信噪比阈值SNRth1，如果当前子帧测得的下行公共导频的接收信噪比均值SNRcur满足SNRcur＞SNRth1，则UE向基站上报秩信息rank＞1，否则上报rank＝1；
(4)如果Vbef＞Vth且Vcur≤Vth，则会触发由于速度产生的MIMO模式切换，根据速度确定接收信噪比阈值SNRth2，如果当前子帧测得的下行公共导频的接收信噪比均值SNRcur满足SNRcur＞SNRth2，则UE向基站上报秩信息rank＞1，否则上报rank＝1。
在上述步骤104中，基站需要根据终端上报的秩信息、终端的移动速度确定对所述终端的发射天线模式。比如，如果UE上报的秩信息rank＞1，表示需要采用空间复用模式，此时，基站还需要根据终端的移动速度确定是采用开环模式还是闭环模式。另外，基站还可以根据UE的业务特征或者小区平均负荷确定是使用单用户空间复用模式(SU-MIMO)还是多用户空间复用模式(MU-MIMO)，如果UE当前业务为小数据块业务则可以使用MU-MIMO，如果是大数据块业务，则可以考虑使用SU-MIMO模式；或者如果当前小区平均负荷比较重，可以使用MU-MIMO，如果负荷比较轻可以使用SU-MIMO。
在本发明方法的另一个实施例中，也可以由终端确定需要切换的发射天线模式并上报给基站。
如图2所示，是本发明多入多出天线模式切换方法第二实施例的实现流程，主要包括以下步骤：
步骤201，终端每经过一个下行子帧，计算当前下行子帧的下行公共导频的信噪比均值；
UE可以通过某种均值统计算法，比如滑动窗均值算法来统计接收的下行公共导频的信噪比均值；
步骤202，终端根据自己当前速度、所述信噪比均值判断是否需要触发多入多出天线模式切换；如果是，则执行步骤203；如果否，则执行步骤201；
步骤203，终端根据判断结果及自己当前的移动速度，确定下行发射天线模式；
步骤204，终端将确定的发射天线模式上报给基站。
步骤205，基站判断确定的天线模式是否为空间复用；如果是，则执行步骤206；否则，执行步骤207。
步骤206，基站根据终端的业务特征或者小区的平均负荷确定是使用单用户空间复用还是多用户空间复用；
步骤207，结束。
上述步骤201、202、205、206、207分别与图1所示步骤101、102、105、106、107相同；
在上述步骤203中，终端根据判断结果及自己当前的移动速度，确定下行发射天线模式。比如，可以根据SNRcur是否大于接收信噪比阈值以及终端当前的移动速度来确定下行发射天线模式。
步骤205中，如果确定的天线模式为空间复用，则基站还可以进一步根据终端的业务特征或者小区的平均负荷确定是使用单用户空间复用还是多用户空间复用。
当然，基站侧还可以根据系统统计特性调整最后判断得到的MIMO模式，比如UE侧根据信道条件判断应该使用空间复用模式，但基站侧如果判断当前小区负荷很轻，则可以调整对该UE的MIMO模式为波束赋形模式，以减小系统的同频干扰。
在上述两个实施例中，均是在UE侧进行MIMO模式切换判断的，本发明并不限于这种方式。同样，也可以由基站侧进行MIMO模式切换判断，只需要基站基于速度调度UE进行接收信噪比上报并结合UE基于事件触发的接收信噪比上报即可，基站侧可以按照与UE侧相同的处理方式进行MIMO模式切换的判断，具体判断过程可参照前面在UE侧处理的描述，在此不再赘述。基站侧根据判断结果来确定切换后需要采用的MIMO模式。
需要说明的是，在实际应用中，可以根据基站和UE的天线配置确定可能的MIMO模式的可选集，根据仿真确定开环、闭环的速度门限Vth，如果UE速度小于等于Vth，可以采用闭环MIMO模式，如果UE速度大于Vth，则采用开环MIMO模式。
利用本发明实施例的MIMO模式切换方法，可以综合UE的移动速度及信道情况以及小区负荷和业务的特点等信息，对发送端的天线模式进行自适应切换，实时对不同的信道状况采用不同的发送模式，从而达到系统性能的优化。
本发明实施例的MIMO模式切换方法通过仿真测试，在多变的信道环境下与固定使用某种MIMO模式相比，能够在一定程序上提高系统吞吐量。
参照图3，是本发明终端第一实施例的原理框图，该终端包括：计算单元301、判断单元302和上报单元303。其中，计算单元301用于每经过一个下行子帧，计算当前下行子帧的下行公共导频的信噪比均值；判断单元302用于根据终端当前速度、所述信噪比均值判断是否需要触发多入多出天线模式切换；上报单元303用于在判断单元302判断需要触发多入多出天线模式切换时，向基站上报秩信息。
利用本发明实施例的终端进行MIMO模式切换判断的具体过程可参照前面对本发明方法实施例中的描述，在此不再赘述。
本发明实施例的终端可以综合自己的移动速度及下行信道情况，对发送端的天线模式进行切换判断，并在判断需要切换时，将秩信息通知基站侧，从而可以使基站侧根据该信息实时对不同的信道状况采用不同的发送模式，优化了系统性能。
参照图4，是本发明终端第二实施例的原理框图，该终端包括：
计算单元401、判断单元402、上报单元403和模式确定单元404。其中，计算单元401用于每经过一个下行子帧，计算当前下行子帧的下行公共导频的信噪比均值；判断单元402用于根据终端当前速度、所述信噪比均值判断是否需要触发多入多出天线模式切换；模式确定单元404用于在所述判断单元判断需要触发多入多出天线模式切换时，根据所述终端当前速度、接收信噪比，确定下行发射天线模式；上报单元403用于在判断单元判断需要触发多入多出天线模式切换时，向基站上报秩信息以及模式确定单元404确定的发射天线模式。
本发明实施例的终端可以综合自己的移动速度及下行信道情况，对发送端的天线模式进行切换判断，并在判断需要切换时，确定需要切换发送端的天线模式并上报给基站侧，从而可以使基站侧实时对不同的信道状况采用不同的发送模式，优化了系统性能。
参照图5，是本发明实施例提供的一种基站的原理框图，该基站包括：
终端速度获得单元501、信噪比获得单元502、判断单元503和模式确定单元504。其中，终端速度获得单元501用于获得终端当前速度，比如，可以通过终端的上报或者基站侧的测定来获得终端当前速度；信噪比获得单元502用于获得当前下行子帧的下行公共导频的信噪比均值，比如，可以基于速度调度终端进行接收信噪比上报并结合终端侧基于事件触发的接收信噪比上报来获得当前下行子帧的下行公共导频的信噪比均值，判断单元503用于根据终端当前速度、所述信噪比均值判断是否需要触发多入多出天线模式切换；模式确定单元504用于在判断单元503判断需要触发多入多出天线模式切换时，根据所述终端当前速度、接收信噪比，确定下行发射天线模式。
利用本发明实施例的基站进行MIMO模式切换判断的具体过程可参照前面对本发明方法实施例中的描述，在此不再赘述。
本发明实施例的基站可以基于终端的移动速度及下行信道情况，确定下行MIMO模式，从而可以实时对不同的信道状况采用不同的发送模式，优化了系统性能。
以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及设备；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (16)
1、一种多入多出天线模式切换方法，其特征在于，包括：
每经过一个下行子帧，计算当前下行子帧的下行公共导频的信噪比均值；
根据终端当前速度、所述信噪比均值，确定是否需要触发多入多出天线模式切换；
如果需要，确定切换后的多入多出天线模式。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据终端当前速度、所述信噪比均值确定是否需要触发多入多出天线模式切换包括：
计算终端当前下行子帧对应时间窗口内的平均速度Vcur，并根据当前速度确定接收信噪比阈值；
根据上一个下行子帧对应的时间窗口内的平均速度Vbef、以及当前下行子帧对应时间窗口内的平均速度Vcur、以及预先设定的速度门限值Vth，确定是否需要触发由于速度变化引起的多入多出天线模式切换；
根据上一个下行子帧的信噪比均值SNRbef、当前下行子帧的信噪比均值SNRcur、以及所述接收信噪比阈值，确定是否需要触发由于接收信噪比变化引起的多入多出天线模式切换。
3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据上一个下行子帧对应的时间窗口内的平均速度Vbef、当前下行子帧对应时间窗口内的平均速度Vcur、以及Vth，确定是否需要触发由于速度变化引起的多入多出天线模式切换包括：
如果Vcur＞Vth且Vbef＞Vth、或者Vbef≤Vth且Vcur≤Vth，则确定不需要触发由于速度变化引起的多入多出天线模式切换；
如果Vbef≤Vth且Vcur＞Vth、或者Vbef＞Vth且Vcur≤Vth，则确定需要触发由于速度变化引起的多入多出天线模式切换。
4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据上一个下行子帧的信噪比均值SNRbef、本下行子帧的信噪比均值SNRcur、以及所述接收信噪比阈值，确定是否需要触发由于接收信噪比变化引起的多入多出天线模式切换包括：
当Vcur＞Vth且Vbef＞Vth、或者Vbef≤Vth且Vcur≤Vth时，如果SNRbef和SNRcur均小于或均大于所述接收信噪比阈值，则确定不需要触发由于接收信噪比变化引起的多入多出天线模式切换；
否则，确定需要触发由于接收信噪比变化引起的多入多出天线模式切换。
5、根据权利要求2至4任一项所述的方法，其特征在于，由终端根据终端当前速度、所述信噪比均值确定是否需要触发多入多出天线模式切换。
6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述确定需要切换后的多入多出天线模式包括：
所述终端向基站上报秩信息；
基站根据终端上报的秩信息、终端的移动速度，确定下行发射天线模式；
如果切换后天线模式为空间复用，则根据终端的业务特征或者小区的平均负荷确定是使用单用户空间复用还是多用户空间复用。
7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述终端向基站上报秩信息包括：
如果SNRcur大于所述接收信噪比阈值，则终端向基站上报秩信息rank＞1；
如果SNRcur小于或等于所述接收信噪比阈值，则终端向基站上报秩信息rank＝1。
8、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述确定需要切换后的多入多出天线模式包括：
所述终端根据SNRcur是否大于所述接收信噪比阈值以及自己当前的移动速度，确定下行发射天线模式；
所述终端将确定的发射天线模式上报给基站。
9、根据权利要求2至4任一项所述的方法，其特征在于，由基站根据终端当前速度、所述信噪比均值确定是否需要触发多入多出天线模式切换。
10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述确定需要切换后的多入多出天线模式包括：
如果SNRcur大于所述接收信噪比阈值，则确定切换后的多入多出天线模式为空间复用模式；
如果SNRcur小于或等于所述接收信噪比阈值，则确定切换后的多入多出天线模式为波束赋形模式。
11、一种终端，其特征在于，包括：
计算单元，用于每经过一个下行子帧，计算当前下行子帧的下行公共导频的信噪比均值；
判断单元，用于根据终端当前速度、所述信噪比均值判断是否需要触发多入多出天线模式切换；
上报单元，用于在所述判断单元判断需要触发多入多出天线模式切换时，向基站上报秩信息。
12、根据权利要求11所述的终端，其特征在于，还包括：
模式确定单元，用于在所述判断单元判断需要触发多入多出天线模式切换时，根据所述终端当前速度、接收信噪比，确定秩信息或者下行发射天线模式；
所述上报单元还用于将所述模式确定单元确定的秩信息或者发射天线模式上报给所述基站。
13、根据权利要求11或12所述的终端，其特征在于，所述判断单元包括：
信噪比阈值确定子单元，用于计算终端当前下行子帧对应时间窗口内的平均速度Vcur，并根据当前速度确定接收信噪比阈值；
第一触发判定子单元，用于根据上一个下行子帧对应的时间窗口内的平均速度Vbef、当前下行子帧对应时间窗口内的平均速度Vcur、以及预先设定的速度门限值Vth，确定是否需要触发由于速度变化引起的多入多出天线模式切换；
第二触发判定子单元，用于根据上一个下行子帧的信噪比均值SNRbef、当前下行子帧的信噪比均值SNRcur、以及所述接收信噪比阈值，确定是否需要触发由于接收信噪比变化引起的多入多出天线模式切换。
14、一种基站，其特征在于，包括：
秩信息获得单元，用于从终端获得秩信息；
终端速度获得单元，用于获得终端的当前移动速度；
模式切换单元，用于根据所述秩信息、所述终端的当前移动速度和业务特征，确定需要切换的下行发射天线模式。
15、一种基站，其特征在于，包括：
终端速度获得单元，用于获得终端当前速度；
信噪比获得单元，用于获得当前下行子帧的下行公共导频的信噪比均值；
判断单元，用于根据终端当前速度、所述信噪比均值判断是否需要触发多入多出天线模式切换；
模式确定单元，用于在所述判断单元判断需要触发多入多出天线模式切换时，根据所述终端当前速度、接收信噪比，确定下行发射天线模式。
16、根据权利要求15所述的基站，其特征在于，所述判断单元包括：
信噪比阈值确定子单元，用于计算终端当前时间窗口内的平均速度Vcur，并根据当前速度确定接收信噪比阈值；
第一触发判定子单元，用于根据上一个下行子帧对应的时间窗口内的平均速度Vbef、Vcur、以及预先设定的速度门限值Vth，确定是否需要触发由于速度变化引起的多入多出天线模式切换；
第二触发判定子单元，用于根据上一个下行子帧的信噪比均值SNRbef、当前下行子帧的信噪比均值SNRcur、以及所述接收信噪比阈值，确定是否需要触发由于接收信噪比变化引起的多入多出天线模式切换。
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