CN101621352B - 天线模式自适应切换方法、系统及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线模式自适应切换方法、系统及设备，所述方法包括：根据预先确定的各天线模式的切换门限，确定当前信道环境下的天线模式的切换门限；对当前需要发送的数据帧，测量出对应于所述切换门限的测量参数；通过比较所述测量参数与所述切换门限，确定下一个数据帧发送采用的最优天线模式。利用本发明，可以简单、方便地实现天线模式自适应切换，优化系统性能。

Description

天线模式自适应切换方法、系统及设备

技术领域

本发明涉及通信技术，具体涉及一种天线模式自适应切换方法、系统及设备。

背景技术

在未来的许多通信系统中，如HSPA+(High Speed PacketAccess Plus，高速分组接入演进)、LTE(Long Term Evolution，长期演进)等，引入了MIMO(Multiple Input Multiple Output，多输入多输出)技术，以进一步提高系统的数据传输速率和传输质量。另外，智能天线也在通信系统中得到了广泛的应用。开环MIMO技术包括SM(Spatial Multiplexing，空间复用)以及TD(TransmitDiversity，发射分集)技术；智能天线所使用的关键技术是BF(Beam-Forming，波束赋形)。这几种多天线技术的适宜应用场景与要解决的问题是不同的，其中，SM适用于信噪比较高、空间相关性较小的环境，提供高的频谱利用率；TD适用于信道质量较差的环境，利用分集技术将相同的信息在不同的空间链路发送，对抗信道的深衰落，提供高的可靠性；BF适用于信道质量差、干扰严重的环境，将主波束对准期待用户，提高信号接收信噪比，改善通信质量，降低干扰。

如果多天线系统采用固定某种天线技术，则仅能在某些信道环境下才能够获得较好的系统性能，而无法兼顾其它的信道环境。比如SM尽管可以获得高的频谱利用率，但是会损失分集增益，也就是说抗信道衰落的性能不好；而TD和BF尽管可以提供高的可靠性，可是会损失数据速率。

因此，为了能够兼顾多种信道环境，既保证可靠性，又保证尽可能高的频谱利用率，在多天线系统中，通常采用自适应天线模式切换技术。通过接收端向发射端反馈信道质量信息，发射端依据该信道质量信息，按照一定的准则选择最合适的多天线模式，发射数据，或者接收端进行天线模式选择，然后将选择后的结果通知发射端。在信噪比较低时，更倾向于选择TD或者BF模式，而当信噪比较高时，更倾向于选择SM模式。

现有的自适应天线模式切换方案一般以Shannon(香农)容量、误块率、最大化最小Euclidean(欧几里得)距离、检测后SNR(Signal to Noise，信噪比)结合空间信道特征值作为信道质量信息反馈给发射端，发射端依据一定的切换准则确定数据发送时是否进行天线模式切换以及采用的天线模式。但无论是哪种方案，现有技术中所依据的切换准则通常需要用到信道质量(即数据流的检测后SNR)，而在实际的通信系统中，实时的信道质量的计算不仅复杂，而且周期长，因此无法得到实时准确的信道质量，影响了系统性能。

发明内容

本发明实施例提供一种天线模式自适应切换方法、系统及设备，以根据实时信道条件，简单、准确地时行多天线模式间的切换，提高系统性能。

本发明实施例提供一种天线模式自适应切换方法，包括：

根据预先确定的各天线模式的切换门限，确定当前信道环境下的天线模式的切换门限；

对当前需要发送的数据帧，测量出对应于所述切换门限的测量参数；

通过比较所述测量参数与所述切换门限，确定下一个数据帧发送采用的最优天线模式。

本发明实施例提供一种天线模式自适应切换系统，包括：

切换门限确定单元，用于根据预先确定的各天线模式的切换门限，确定当前信道环境下的天线模式的切换门限；

测量单元，用于对当前需要发送的数据帧，测量出对应于所述切换门限的测量参数；

比较单元，用于通过比较所述测量参数与所述切换门限，确定下一个数据帧发送采用的最优天线模式。

本发明实施例提供一种发射端设备，包括：

切换门限确定单元，用于根据预先确定的各天线模式的切换门限，确定当前信道环境下的天线模式的切换门限；

接收单元，用于获取接收端设备对当前需要发送的数据帧，测量出对应于所述切换门限的测量参数；

比较单元，用于通过比较所述测量参数与所述切换门限，确定下一个数据帧发送采用的最优天线模式。

本发明实施例提供一种接收端设备，包括：

测量单元，用于对当前需要发送的数据帧，测量出对应于当前信道环境下的天线模式的切换门限的测量参数；

上报单元，用于将所述测量参数上报给发射端设备。

本发明实施例提供一种接收端设备，包括：

切换门限确定单元，用于根据预先确定的各天线模式的切换门限，确定当前信道环境下的天线模式的切换门限；

测量单元，用于对当前需要发送的数据帧，测量出对应于所述切换门限的测量参数；

比较单元，用于通过比较所述测量参数与所述切换门限，确定下一个数据帧发送采用的最优天线模式；

上报单元，用于将所述比较单元确定的最优天线模式上报给发射端设备。

由以上本发明实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例根据预先确定的各天线模式的切换门限，确定当前信道环境下的天线模式的切换门限，对当前需要发送的数据帧，测量出对应于所述切换门限的测量参数，通过比较所述测量参数与所述切换门限，确定下一个数据帧发送采用的最优天线模式，从而实现了天线模式的自适应切换。由于不需要如现有技术那样，利用公共导频去得到完整空间信道矩阵估计，并计算出所有备选天线模式的各数据流检测后SNR与容量等指标，也不需要对专用导频进行特殊设计去获得这些指标，因此实施简单，复杂度低，而且能够根据实时信道条件，高效地进行多天线模式间的切换，提高了系统性能。

附图说明

图1是本发明实施例中通过仿真确定切换门限的流程图；

图2是本发明天线模式自适应切换方法第一实施例的实现流程图；

图3是本发明天线模式自适应切换方法第二实施例的实现流程图；

图4是本发明天线模式自适应切换方法第三实施例的实现流程图；

图5是本发明天线模式自适应切换系统实施例的结构图；

图6是图5所示本发明天线模式自适应切换系统中条件数确定单元的结构图；

图7是本发明发射端设备第一实施例的原理框图；

图8是本发明发射端设备第二实施例的原理框图；

图9是本发明接收端设备第一实施例的原理框图；

图10是本发明接收端设备第二实施例的原理框图；

图11是本发明接收端设备第三实施例的原理框图。

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。

本发明实施例的天线模式自适应切换方法，预先通过仿真和计算，得到实际信道环境下各种天线模式的切换门限。这样，在数据帧发送时，就可以根据当前信道环境以及预先确定的各天线模式的切换门限，确定当前信道环境下的天线模式的切换门限，对当前需要发送的数据帧，测量出对应于所述切换门限的测量参数，通过比较所述测量参数与所述切换门限，即可确定下一个数据帧发送采用的最优天线模式。

所述的切换门限可以有多种选择，比如TBS(Transport Block Size，传输块大小)、码率、容量、SNR等，还可以将大尺度衰落作为天线模式切换的门限指标。所述大尺度衰落包括路径损耗、阴影衰落等，大尺度通常是指几十个波长的距离，其主要特点是电平变化缓慢。慢速变化的现象都可以归结为大尺度衰落的范畴，如路损。

进一步地，为了使仿真确定的各天线模式的切换门限更准确，使系统的性能更优化，还可以对实际信道环境进行级别划分，并预先通过仿真和计算，得到不同级别的信道环境下各种天线模式的切换门限。

在本发明实施例中，可以按照信道相关性来对实际信道环境进行级别划分。相关性的衡量指标为条件数，条件数的定义为多天线空间信道的最大奇异值与最小奇异值的比值。当然，也可以按照其它方式来对实际信道环境进行级别划分。

下面以在某种信道环境级别下，备选的天线模式包括两种：TD和SM为例，详细说明通过仿真确定切换门限的过程。当然，本发明实施例并不局限于这两种天线模式的切换，可以适用于任何天线模式配置下，任意开环MIMO模式之间的切换。

参照图1，是本发明实施例中通过仿真确定切换门限的流程，包括以下步骤：

步骤101，对当前信道环境级别，分别仿真得到SM和TD两种天线模式下的吞吐量-信噪比曲线，定义为：

T^SM＝f^SM(SNR^SM)，T^TD＝f^TD(SNR^TD)

其中，仿真天线模式下的吞吐量-信噪比曲线时，包括了AMC(AdaptiveModulation and Coding，自适应调制编码)的过程，即根据实时的信道SNR选择能够满足QoS(Quality of Service，服务等级，通常为目标误块率)要求的最大速率的MCS(Modulation and Coding Scheme，调制编码方案)。

步骤102，找到各天线模式的吞吐量-信噪比曲线交点对应的信噪比，即根据曲线交点横坐标确定SNR_cross，使得：f^SM(SNR_cross)＝f^TD(SNR_cross)；

这样，可以得到每个信道环境级别下的SNR_cross，共有N个。

步骤103，根据各吞吐量-信噪比曲线交点对应的信噪比，即SNR_cross确定切换门限，比如TBS或码率。

在上述步骤101中，仿真各天线模式的吞吐量曲线时，可以采用大量统计的结果，比如对于每个SNR，仿真10000帧数据，统计在这10000帧数据的单位时间内正确传输的比特个数。那么，在发送这10000帧数据之中的每帧数据时，都生成一个信道衰落矩阵H，在接收端(如终端)都要进行该帧数据的检测接收，在检测器输出端会测量出当前采用的天线模式的各个数据流检测后的SNR，再将各数据流检测后的SNR送入AMC模块，AMC模块选择满足QoS要求的最大速率的MCS，即码率和调制方式，并将选择出的MCS反馈通知给发射端(如基站)，使得发射端在下一帧数据发射时调整发射数据的MCS。

假设选取码率作为切换门限，在每帧数据接收后，都可得到一个码率。为了使不同调制方式间的码率具有可比性，以数据速率保持不变为前提，将各调制方式转化为同一调制阶数，如QPSK(Quadrature Phase Shift Keying，正交相移键控)的调制阶数为2，16QAM(Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度调制)的调制阶数为4，这样就可以计算出每帧数据在统一调制阶数后的码率。

根据上面过程的描述，设仿真各天线模式的吞吐量-信噪比曲线时共统计了K帧，每帧在接收端的AMC模块中，统一调制阶数后的码率为R_k，k＝1……K，对K帧的码率进行平均，得到：

$R_0=\frac{1}{K}\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{R}_k$ 单流天线模式；

$R_0=\frac{1}{K}\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}(R_{k,1}+\·\·\·+R_{k,L})$ 多流天线模式，L为数据流个数；

将R₀作为切换门限。

利用上面的方法，可以得到各种不同信道环境级别下的各天线模式间的码率切换门限，如备选天线模式为TD和SM时，则可得到R_0，n ^TD，n＝1，…，N和R_0，n ^SM，n＝1，…，N。

当选取TBS作为切换门限时，切换门限的确定过程同上。对于K帧数据，在接收端的AMC模块选择出MCS，根据码率、调制方式、帧占用资源(如CDMA系统中的该帧发送码片总数)计算出该帧数据所包含的发送比特个数，即TBS。

设第k帧的TBS为TBS_k，k＝1……K，对K帧的TBS进行平均，得到：

${\mathrm{TBS}}_0=\frac{1}{K}\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{TBS}}_k$ 单流天线模式；

${\mathrm{TBS}}_0=\frac{1}{K}\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}({\mathrm{TBS}}_{k,1}+\·\·\·+{\mathrm{TBS}}_{k,L})$ 多流天线模式，L为数据流个数；

将TBS₀作为切换门限。

同理，可以得到各种不同信道环境级别下的各天线模式间的TBS切换门限。如备选天线模式为TD和SM时，则可得到TBS_0，n ^TD，n＝1，…，N和TBS_0，n ^SM，n＝1，…，N。

还可以按照与上述相同的方法，得到在吞吐量-信噪比曲线交点处用户所对应的信道条件，主要是大尺度衰落，比如与基站的距离、路损、接收信噪比等，将这些指标作为各天线模式的切换门限。比如距基站较近、路损较小、接收信噪比较大时采用多流天线模式；距小区边缘较近、路损较大、接收信噪比较小时采用单流天线模式。

这样，根据预先通过仿真确定的切换门限，只需对当前采用的天线模式下测量得到的与所述切换门限相对应的测量参数，与切换门限进行比较，即可简单、方便地得知是否需要进行天线模式的切换，如果需要，则选出下一个数据帧发送应采用的最优天线模式。

下面分别以不同参数的切换门限为例，对本发明实施例进行详细说明。

参照图2，是本发明天线模式自适应切换方法第一实施例的实现流程图，假设所述切换门限为TBS或码率，主要包括以下步骤：

步骤201，确定当前信道的条件数；

前面已经提到，所述条件数是指多天线空间信道的最大奇异值与最小奇异值的比值。确定当前信道的条件数的具体过程如下：

(1)在接收端通过信道估计获得空间信道衰落矩阵H。

对于TDD(Time Division Duplex，时分双工)系统，可以利用上、下行信道的对称性，在发射端做上行信道估计并将该估计作为下行的信道衰落矩阵。

(2)对H做SVD(奇异值分解)，得到H的奇异值，其中λ_max，λ_min为最大与最小奇异值，则条件数为： $\mathrm{\η}=\frac{{\mathrm{\λ}}_{\max }}{{\mathrm{\λ}}_{\min }}$

对于HSPA系统和LTE系统，均限制了终端只有2个天线，信道矩阵H做SVD后仅有2个奇异值，则条件数就是取较大奇异值与较小奇异值的比值。

为了进一步保证条件数的稳定性，可以将多个帧内的条件数进行平均：

${\mathrm{\η}}_e=\frac{1}{M}\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\η}\left(m\right),$ 其中，M表示平均的总帧数，m表示帧序号。

步骤202，根据所述当前信道的条件数确定所述当前信道环境级别；

(3)确定当前信道环境的级别。

假设利用条件数将信道环境分为N个级别，其中第n(n＝1……N)个级别从低到高分别代表信道环境从低相关到高相关。对每一个级别分别统计其条件数的CDF(Cumulative Distribution Function，累积分布函数)曲线，得到N条CDF曲线CDF_n(η)。

定义一个概率P，使 ${\mathrm{\η}}_n={\mathrm{CDF}}_n^{-1}\left(P\right),$ n＝1……N；

这些η_n就是划分信道环境的门限。

将(1)所得的实际信道η_e与条件数门限η_n，n＝1……N做比较，确定出当前的实际信道环境相关性级别，即：如果η_e∈[η_n-1，η_n)，则当前信道环境级别为n。

步骤203，将与所述当前信道环境级别对应的仿真确定的各天线模式的切换门限，作为当前信道环境下的天线模式的切换门限，比如码率或TBS；

步骤204，在当前所采用的天线模式下，在接收端测量出当前信道质量下与所述切换门限对应的测量参数，比如码率或TBS；

对当前发送的数据帧，在接收端AMC模块能够得到码率或TBS，假设测量值为R_measure或TBS_measure；

步骤205，比较当前测量参数与切换门限的值，并根据比较结果选择最优天线模式。

设当前信道环境等级为n，将码率或TBS测量值与上述步骤203中确定的该信道环境下的切换门限相比，选择最优天线模式：

若当前天线模式为SM，则如果 $R_{\mathrm{measure}}^{\mathrm{SM}}>R_{0,n}^{\mathrm{SM}},$ 选择天线模式为SM；否则，选择天线模式为TD；

若当前天线模式为TD，则如 $R_{\mathrm{measure}}^{\mathrm{TD}}>R_{0,n}^{\mathrm{TD}},$ 选择天线模式为SM；否则，选择天线模式为TD。

如果切换门限选择TBS，则天线模式切换方法同上。

在上述步骤205中，比较当前测量参数与切换门限的值，并根据比较结果选择最优天线模式的过程可以在接收端或发射端来完成。所述接收端可以是终端，相应地发射端是基站；反之亦然。

如果天线模式的选择是在接收端来完成，则接收端将选择出的天线模式反馈通知发射端。

如果是TDD系统，则利用上、下行对称性，也可以在发射端完成天线模式的选择。接收端将测量参数上报给发射端，发射端比较所述测量参数与所述切换门限，确定下一个数据帧发送采用的最优天线模式，并采用接收端反馈的在最优天线模式下的MCS来发送数据。

上述过程同样适用于将大尺度衰落作为切换门限的情况，设切换门限为PL₀，具体过程如下：

实测当前的用户信道条件，如果是终端测量，则将路损等大尺度衰落信息上报给基站。设实测的路损等测量参数为PL_measure，例如，在TDD HSPA(HighSpeed Packet Access，高速分组接入)系统中利用上行信道上报SNPL(Servingand Neighbor Cell Path Loss)信令。

需要注意的是，路损等大尺度衰落参数可以周期性上报，这样该方案的天线模式切换是个长时半静态的过程，即一段时间内保持某个天线模式不变，利用这段时间内上报的路损等测量参数的数学均值来作为实测的信道条件。

基站将用户的路损等测量参数PL_measure与切换门限PL₀做比较，选择最优的天线模式：如果PL_measure＞PL₀，则选择天线模式为TD；否则，选择天线模式为SM。

基站利用选择出的最优天线模式发射数据。在基站根据所选择的最优天线模式发射数据时，由于信道条件的变化和切换门限选择的不够准确，可能会导致在终端接收数据的性能过差或者过好，此时可以对切换门限做些调整。当终端接收多流天线模式的数据时性能过差，则说明切换门限PL₀过高；反之，当终端接收单流天线模式的数据时性能过好，即在满足QoS的要求下采用最大速率的MCS仍有提升传输速率的余地，则说明切换门限PL₀过低。

可以对切换门限做适当的调整，设调整量为ΔPL₀，该调整可以在终端侧来完成，也可以在基站侧来完成。当然，也可以保持切换门限不变，对测量参数进行调整，同样，该调整可以在终端侧来完成，也可以在基站侧来完成。下面分别举例详细说明。

参照图3，是本发明天线模式自适应切换方法第二实施例的实现流程图，主要包括以下步骤：

步骤301，获取预先通过仿真确定的切换门限PL₀作为当前信道环境下的切换门限；

步骤302，终端接收数据，实测当前的用户信道条件，获得路损等大尺度衰落信息PL_measure，并根据接收性能确定调整切换门限，调整量为ΔPL₀；

步骤303，终端上报基站PL_measure-ΔPL₀的值；

步骤304，基站进行天线模式选择，如果PL_measure-ΔPL₀＞PL₀，则选择天线模式为TD；否则，选择天线模式为SM；

步骤305，基站使用选择的最优天线模式发送下行数据。

在该实施例中，终端自己调整实测的路损等测量参数，并将调整后的路损等测量参数上报给基站。

参照图4，是本发明天线模式自适应切换方法第三实施例的实现流程图，主要包括以下步骤：

步骤401，获取预先通过仿真确定的切换门限PL₀作为当前信道环境下的切换门限；

步骤402，终端接收数据，实测当前的用户信道条件，获得路损等大尺度衰落信息PL_measure，并根据接收性能确定调整切换门限，调整量为ΔPL₀；

步骤403，终端上报基站PL_measure和ΔPL₀；

步骤404，基站修改切换门限为PL₀+ΔPL₀；

步骤405，基站根据修改后的切换门限进行天线模式选择，如果PL_measure＞(PL₀+ΔPL₀)，则选择天线模式为TD；否则，选择天线模式为SM；

步骤406，基站使用选择的最优天线模式发送下行数据。

在该实施例中，终端将切换门限的调整值ΔPL₀通知给基站，基站将切换门限修改为PL₀+ΔPL₀。其中，切换门限过低时ΔPL₀为正，切换门限过高时ΔPL₀为负。ΔPL₀的通知可以通过专门信令来指示。

上述本发明天线模式自适应切换方法的各实施例，适用于各种不同的切换门限，比如传输块大小、或码率、或容量、或信噪比、或大尺度衰落，具体可以根据应用需要来选用。当然，也可以使用多个切换门限的组合，具体实现过程与上述类似，在此不再详细描述。

由上述各实施例可见，利用本发明实施例的方法，只需对当前采用的天线模式下的测量参数与预先确定的切换门限进行比较，即可确定是否需要进行天线模式的切换。其实施简单、复杂度低，能够根据实时信道条件进行多天线模式间的切换，使系统获得较优性能。

本领域普通技术人员可以理解，实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

相应地，本发明还提供了一种天线模式自适应切换系统。

参照图5，是本发明天线模式自适应切换系统实施例的原理框图。

该系统包括：切换门限确定单元501、测量单元502、比较单元503。其中，切换门限确定单元501用于根据预先仿真确定的各天线模式的切换门限，确定当前信道环境下的天线模式的切换门限；测量单元502用于对当前需要发送的数据帧，测量出对应于所述切换门限的测量参数；比较单元503用于通过比较所述测量参数与所述切换门限，确定下一个数据帧发送采用的最优天线模式。

根据预先仿真确定的各天线模式的切换门限，确定当前信道环境下的天线模式的切换门限，在前面已有详细描述，在此不再赘述。

利用本发明系统实现天线模式自适应切换的过程也与前面对本发明方法实施例的描述一致。

为了使确定的各天线模式的切换门限更准确，本发明实施例的系统还可进一步包括条件数确定单元504和信道环境级别确定单元505。其中，条件数确定单元504用于确定所述当前信道的条件数；信道环境级别确定单元505用于根据所述当前信道的条件数确定所述当前信道环境级别。这样，切换门限确定单元501将与所述当前信道环境级别对应的仿真确定的各天线模式的切换门限，作为当前信道环境下的天线模式的切换门限。

参照图6，是本发明天线模式自适应切换系统实施例中条件数确定单元的结构图。

所述条件数确定单元504包括矩阵获得子单元541和条件数计算子单元542，为了使确定的条件数更准确，还可进一步包括平均子单元543。其中，矩阵获得子单元541用于获得当前帧内的下行信道衰落矩阵；条件数计算子单元542用于对所述当前帧内的下行信道衰落矩阵做奇异值分解，得到当前信道的条件数；平均子单元543用于对多个数据帧内的条件数进行平均，将平均后的条件数作为当前信道的条件数。

需要说明的是，上述实施例的系统中各单元可以分布在不同的设备上，比如，将切换门限确定单元501和比较单元503设置在发射端设备如基站上，将、测量单元502设置在接收端设备如终端上。

利用本发明实施例的系统，只需对当前采用的天线模式下的测量参数与预先确定的切换门限进行比较，即可确定是否需要进行天线模式的切换。其实施简单、复杂度低，能够根据实时信道条件进行多天线模式间的切换，使系统获得较优性能。

参照图7，是本发明发射端设备第一实施例的原理框图。

该发射端设备包括：切换门限确定单元701、接收单元702和比较单元703。其中，切换门限确定单元701用于根据预先仿真确定的各天线模式的切换门限，确定当前信道环境下的天线模式的切换门限；接收单元702用于获取接收端设备对当前需要发送的数据帧，测量出对应于所述切换门限的测量参数；比较单元703用于通过比较所述测量参数与所述切换门限，确定下一个数据帧发送采用的最优天线模式。

如图8所示，如果需要对切换门限进行调整，则接收单元702还用于获取接收端设备上报的切换门限调整量；在这种情况下，该发射端设备还包括调整单元704，用于根据接收单元702获取的切换门限调整量修改切换门限确定单元701确定的切换门限。这样，比较单元703用于通过比较所述测量参数与经调整单元704修改后的切换门限，确定下一个数据帧发送采用的最优天线模式。

上述实施例中的发射端设备可以是基站，对于TDD系统，也可以是终端。

参照图9，是本发明接收端设备第一实施例的原理框图。

在该实施例中，接收端设备包括：测量单元901和上报单元902，还可进一步包括判断单元903。其中，测量单元901用于对当前需要发送的数据帧，测量出对应于当前信道环境下的天线模式的切换门限的测量参数；上报单元902用于将所述测量参数上报给发射端设备；判断单元903用于根据接收性能确定是否需要调整所述切换门限，如果需要，则进一步确定所述切换门限的调整量。则此时，上报单元902还用于将所述切换门限的调整量上报给发射端设备。

参照图10，是本发明接收端设备第二实施例的原理框图。

在该实施例中，接收端设备包括：测量单元1001和上报单元1002，还可进一步包括判断单元1003和调整单元1004。其中，测量单元1001用于对当前需要发送的数据帧，测量出对应于当前信道环境下的天线模式的切换门限的测量参数；判断单元1003用于根据接收性能确定是否需要调整所述切换门限，如果需要，则进一步确定所述切换门限的调整量；调整单元1004用于根据所述切换门限的调整量修改所述测量单元得到的测量参数；上报单元1002用于将调整单元1004调整后的测量参数上报给发射端设备。

参照图11，是本发明接收端设备第三实施例的原理框图。

在该实施例中，接收端设备包括：切换门限确定单元1101、测量单元1102、比较单元1103和上报单元1104。其中，切换门限确定单元1101用于根据预先仿真确定的各天线模式的切换门限，确定当前信道环境下的天线模式的切换门限；测量单元1102用于对当前需要发送的数据帧，测量出对应于所述切换门限的测量参数；比较单元1103用于通过比较所述测量参数与所述切换门限，确定下一个数据帧发送采用的最优天线模式；上报单元1104用于将所述比较单元确定的最优天线模式上报给发射端设备。

为了使确定的各天线模式的切换门限更准确，本发明实施例的接收端设备还可以包括判断单元1105和调整单元1106。其中，判断单元1105用于根据接收性能确定是否需要调整所述切换门限，如果需要，则进一步确定所述切换门限的调整量；调整单元1106用于根据所述切换门限的调整量修改所述测量单元得到的测量参数。

上述实施例中的接收端设备可以是终端，对于TDD系统，也可以是基站。

利用本发明实施例的发射端设备和接收端设备可以简单、方便地实现天线模式的自适应切换，具体实现过程与前面本发明方法实施例的描述一致。

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系统及方法；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 (17)

1.一种天线模式自适应切换方法，其特征在于，包括：

利用条件数将实际信道环境划分为不同信道环境级别；所述条件数为多天线空间信道的最大奇异值与最小奇异值的比值；

分别对不同信道环境级别进行仿真，确定各种天线模式的切换门限；所述切换门限为：传输块大小、或码率、或容量、或信噪比、或大尺度衰落；

根据预先确定的各天线模式的切换门限，确定当前信道环境下的天线模式的切换门限；

对当前需要发送的数据帧，测量出对应于所述切换门限的测量参数；

通过比较所述测量参数与所述切换门限，确定下一个数据帧发送采用的最优天线模式。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对实际信道环境进行仿真，确定各种天线模式的切换门限包括：

对实际信道环境进行仿真，得到各种天线模式下的吞吐量-信噪比曲线；

获取各种天线模式的吞吐量-信噪比曲线的交点；

根据所述交点对应的信噪比确定实际信道环境下的各种天线模式的切换门限。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据交点对应的信噪比确定实际信道环境下的各种天线模式的切换门限包括：

统计预定帧数仿真得到的吞吐量-信噪比曲线的交点；

对所述预定帧数的交点对应的信噪比确定的对应切换门限进行平均，将平均值作为实际信道环境下的该天线模式的切换门限。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

确定所述当前信道的条件数；

根据所述当前信道的条件数确定所述当前信道环境级别；

所述根据预先确定的各天线模式的切换门限，确定当前信道环境下的天线模式的切换门限包括：

将与所述当前信道环境级别对应的确定的各天线模式的切换门限，作为当前信道环境下的天线模式的切换门限。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定当前信道的条件数包括：

获得当前帧内的下行信道衰落矩阵；

对所述当前帧内的下行信道衰落矩阵做奇异值分解，得到当前信道的条件数。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述确定当前信道的条件数还包括：

对多个数据帧内的条件数进行平均，将平均后的条件数作为当前信道的条件数。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过比较所述测量参数与所述切换门限，确定下一个数据帧发送采用的最优天线模式包括：

接收端将所述测量参数上报给发射端；

发射端比较所述测量参数与所述切换门限，确定下一个数据帧发送采用的最优天线模式。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在接收端将所述测量参数上报给发射端之前，根据接收性能确定是否需要调整所述切换门限，如果需要调整，则将调整量上报给发射端；

发射端根据所述调整量调整所述切换门限。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过比较所述测量参数与所述切换门限，确定下一个数据帧发送采用的最优天线模式包括：

接收端比较所述测量参数与所述切换门限，确定下一个数据帧发送采用的最优天线模式；

接收端将确定的下一个数据帧发送采用的最优天线模式发送给发射端。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在接收端比较所述测量参数与所述切换门限之前，根据接收性能确定是否需要调整所述切换门限；

如果需要调整，则调整所述切换门限。

11.一种天线模式自适应切换系统，其特征在于，包括：

条件数确定单元，用于确定所述当前信道的条件数；所述条件数为多天线空间信道的最大奇异值与最小奇异值的比值；

信道环境级别确定单元，用于根据所述当前信道的条件数确定所述当前信道环境级别；

切换门限确定单元，用于根据预先确定的各天线模式的切换门限，确定当前信道环境下的天线模式的切换门限，具体的，用于将与所述当前信道环境级别对应的确定的各天线模式的切换门限，作为当前信道环境下的天线模式的切换门限；所述切换门限为：传输块大小、或码率、或容量、或信噪比、或大尺度衰落；

测量单元，用于对当前需要发送的数据帧，测量出对应于所述切换门限的测量参数；

比较单元，用于通过比较所述测量参数与所述切换门限，确定下一个数据帧发送采用的最优天线模式。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述条件数确定单元包括：

矩阵获得子单元，用于获得当前帧内的下行信道衰落矩阵；

条件数计算子单元，用于对所述当前帧内的下行信道衰落矩阵做奇异值分解，得到当前信道的条件数。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述条件数确定单元还包括：

平均子单元，用于对多个数据帧内的条件数进行平均，将平均后的条件数作为当前信道的条件数。

14.一种发射端设备，其特征在于，包括：

切换门限确定单元，用于根据预先确定的各天线模式的切换门限，确定当前信道环境下的天线模式的切换门限；所述切换门限为：传输块大小、或码率、或容量、或信噪比、或大尺度衰落；

接收单元，用于获取接收端设备对当前需要发送的数据帧，测量出对应于所述切换门限的测量参数；所述接收单元还用于获取接收端设备上报的切换门限调整量；

比较单元，用于通过比较所述测量参数与所述切换门限，确定下一个数据帧发送采用的最优天线模式；

调整单元，用于根据所述接收单元获取的切换门限调整量修改所述切换门限确定单元确定的切换门限。

15.一种接收端设备，其特征在于，包括：

测量单元，用于对当前需要发送的数据帧，测量出对应于当前信道环境下的天线模式的切换门限的测量参数；所述切换门限为：传输块大小、或码率、或容量、或信噪比、或大尺度衰落；

上报单元，用于将所述测量参数上报给发射端设备；

判断单元，用于根据接收性能确定是否需要调整所述切换门限，如果需要，则进一步确定所述切换门限的调整量；

所述上报单元还用于将所述切换门限的调整量上报给发射端设备。

16.根据权利要求15所述的接收端设备，其特征在于，还包括：

判断单元，用于根据接收性能确定是否需要调整所述切换门限，如果需要，则进一步确定所述切换门限的调整量；

调整单元，用于根据所述切换门限的调整量修改所述测量单元得到的测量参数。

17.一种接收端设备，其特征在于，包括：

切换门限确定单元，用于根据预先确定的各天线模式的切换门限，确定当前信道环境下的天线模式的切换门限；所述切换门限为：传输块大小、或码率、或容量、或信噪比、或大尺度衰落；

测量单元，用于对当前需要发送的数据帧，测量出对应于所述切换门限的测量参数；

比较单元，用于通过比较所述测量参数与所述切换门限，确定下一个数据帧发送采用的最优天线模式；

上报单元，用于将所述比较单元确定的最优天线模式上报给发射端设备；

判断单元，用于根据接收性能确定是否需要调整所述切换门限，如果需要，则进一步确定所述切换门限的调整量；

调整单元，用于根据所述切换门限的调整量修改所述测量单元得到的测量参数。

Images