CN101873201A - 多天线的分集方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多天线的分集方法及装置。其中，上述方法用于采用K根天线端口的装置中实现天线的分集，其中，K为大于等于8的偶数，该方法包括：将各个子载波上的待发射符号与经空频分组编码后的该待发射符号分别映射到第1天线端口和第(K/2+1)天线端口发送；将待发射符号和经空频分组编码后的待发射符号进行延时并将延时后的待发射符号和经空频分组编码后的待发射符号映射到其它天线端口发送。通过本发明，可以增加分集的维度，并且不会增加额外的导频开销，能够获得较好的分集增益。

Description

多天线的分集方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种多天线的分集方法及装置。

背景技术

在长期演进计划(Long Term Evolution，简称为LTE)系统中，发射分集作为抗多径衰落的主要方法已在移动通信中得到了很好的应用。并且，发射分集技术还易于与空时编码、正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称为OFDM)、干扰抑制以及智能天线等技术相结合，从而可以最大程度地提高物理层信息传输的可靠性。

目前，相关技术中提出了多天线的发射分集方案，不同发射分集的系统模型互不相同，其性能也不尽相同。总体而言，发射分集技术的实质可以认为是涉及到空间、时间、频率、相位和编码多种资源相互组合的一种多天线技术。根据所涉及资源的不同，现有的发射分集技术可分为如下几个大类：空间分集技术、时间与空间相结合的分集技术、频率与空间相结合的分集技术、相位与空间相结合的分集技术、编码与空间相结合的分集技术。

在相关技术中，当发射天线为2天线时，下行分集采用空频分组编码(Space Frequency Block Codes，简称为SFBC)方式，式1为其编码矩阵。当发射天线为4天线时，下行分集采用SFBC编码和频率切换分集(Frequency Switch Transmit Diversity，简称为FSTD)相结合的分集方式，式2为其编码矩阵。

式1

式2

在LTE-Advanced系统中，为了提高下行的数据传输速率和频谱利用率，下行最多可使用8根发射天线。然而，在LTE现有的标准版本中，目前尚未有发射天线为8天线的分集技术。

发明内容

针对相关技术中缺乏下行为8根及以上天线的分集处理方式的问题而提出本发明，为此，本发明的主要目的在于提供一种多天线的分集方法及装置，以解决上述问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种多天线的分集方法，该方法用于采用K根天线端口的装置中实现天线的分集，其中，K为大于等于8的偶数。

根据本发明的多天线的分集方法包括：将各个子载波上的待发射符号与经空频分组编码后的该待发射符号分别映射到第1天线端口和第(K/2+1)天线端口发送；将待发射符号和经空频分组编码后的待发射符号进行延时并将延时后的待发射符号和经空频分组编码后的待发射符号映射到其它天线端口发送。

根据本发明的另一个方面，提供了一种多天线的分集装置，该装置使用K根天线端口，其中，K为大于等于8的偶数。

根据本发明的多天线的分集装置包括：空频分组编码模块和循环分集延时模块。其中，空频分组编码模块，用于将各个子载波上的待发射符号映射到第1天线端口，并对待发射符号执行空频分组编码的操作，将执行空频分组编码操作后的待发射符号映射到第(K/2+1)天线端口；循环分集延时模块，用于将待发射符号和经空频分组编码后的待发射符号分别延时τ后，分别映射到第m天线端口和第(K/2+m)天线端口发送；其中，m为自然数，且1＜m≤K/2，对于不同取值的m，τ的取值不相同。

通过本发明，结合SFBC和循环延迟分集(Cyclic DelayDiversity，简称为CDD)技术，提出了多天线(大于等于8)的发射分集处理方案。解决了相关技术中缺乏下行为8根以上天线的分集处理方式的问题，进而增加了分集的维度，并且不会增加额外的导频开销，并能获得较好的分集增益。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为根据本发明实施例的多天线的分集方法的流程图；

图2为实例一的流程图；

图3为实例二的流程图；

图4为根据本发明实施例的多天线的分集装置的结构示意图；

图5为根据本发明一优选实施例的多天线的分集装置的结构示意图；

图6为根据本发明另一实施例的多天线的分集装置的结构示意图；

图7为根据本发明实施例的8天线的分集装置的结构示意图。

具体实施方式

功能概述

考虑到相关技术中LTE现有的标准版本中缺乏下行为8根以上天线的分集处理方式的问题，在无线信道的秩为1时，阿拉姆提(Alamouti)空时编码方法可以达到信道容量，获得最大的分集增益，鉴于Alamouti编译码简单，并可实现满分集增益，可以采用Alamouti编码为基础的空时分组编码(STBC)或空频分组码(SFBC)作为空时编码的最小单元；在8天线阵列时，天线间距通常为天线发射频率的半波长，此时发射天线阵列的相关性很强，但是在LTE的分集技术比较中(具体参见3GPP R1-071333)已经证明，天线相关性对循环延时分集(CDD)的分集增益无明显影响，因此，本发明实施例对相邻天线采用了CDD技术。

结合上述空频分组编码和循环延时的分集技术，本发明实施例提供了在LTE-Advanced系统中多天线(大于或等于8的偶数)的下行分集方式，将处理后的不同的待发射符号映射到不同的天线端口上发送。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

方法实施例

根据本发明的实施例，提供了一种多天线的分集方法。该方法用于在采用K根天线端口的装置中实现天线的分集，其中，K为大于等于8的偶数。

图1是根据本发明实施例的多天线的分集方法的流程图。如图1所示，根据本发明实施例的多天线的分集方法包括以下步骤(步骤S101-步骤S103)：

步骤S101：将各个子载波上的待发射符号与经空频分组编码后的该待发射符号分别映射到第1天线端口和第(K/2+1)天线端口发送；

在具体实施过程中，在上述步骤执行之前，需要将待发送的比特流数据经过调制转换，映射成待发送数据；以及将待发送数据经过串并变换得到一个或多个子载波中的每个载波上的待发射符号。

其中，上述K为大于等于8的偶数，即K值包括但不限于8。例如，对于K＝8的多天线而言，如果在4个子载波上发射符号，该4个子载波的编号分别为：k、k+1、k+2和k+3，则可以将第k个子载波和第k+1个子载波上待发射符号S映射在天线端口1发送，并且将S经空频分组编码后得到的待发射符号-S^*映射在与天线端口1相对应的天线端口5发射，将第k+2个子载波和第k+3个子载波上待发射符号S1映射在天线端口1发送，并且将S1经空频分组编码后得到的待发射符号-S1^*映射在与天线端口1相对应的天线端口5发射。

步骤S103：将待发射符号和经空频分组编码后的待发射符号进行延时并将延时后的该待发射符号和延时后的经空频分组编码后的该待发射符号映射到其它天线端口发送。

其中，其它天线端口中的一根天线端口对应于待发射符号的一个延时值或经空频分组编码后的待发射符号的一个延时值，并且，对于待发射符号或经空频分组编码后的待发射符号，不同的延时值对应于不同的天线端口。

在具体实施过程中，可以按照以下方法将待发射符号和经空频分组编码后的待发射符号进行延时并映射到其它的天线端口：

将待发射符号和经空频分组编码后的待发射符号分别延时τ后，分别映射到第m天线端口和第(K/2+m)天线端口发送，其中，m为自然数，且1＜m≤K/2，对于不同取值的m，τ的取值不相同。

例如，对于上述的K＝8的多天线，如果将第k个子载波和第k+1个子载波上待发射符号S映射在天线端口1发送，并且将S经空频分组编码后得到的待发射符号-S^*映射在与天线端口1相对应的天线端口5发送，则可分别对待发射符号S和经空频分组编码后得到的待发射符号-S^*进行时域上的延时τ，映射在除天线端口1和天线端口5以外的天线端口m和天线端口K/2+m(即4+m)发送，其中m为自然数，且1＜m≤K/2。

并且，上述延时τ的值可以根据以下公式确定：

τ＝(1/2^a)×L；

其中，a为大于等于1的自然数，L为一个正交频分复用OFDM符号的长度，且该长度由LTE现有协议规定。

根据本发明实施例提供的方法，以K＝8为例，最后各根天线端口发射的符号可能如下表所示：

上述表格反映了空频编码矩阵和子载波以及发射天线的对应关系，其中，S₁，S₂，S₃，S₄代表待发射符号(信号)，每一列代表一个天线端口，每一行代表空时编码符号发送的一个子载波或一个OFDM符号。上式的e^j2πkτ/N中N为反傅立叶变换的点数，k代表第k个子载波，在时域上，对每根天线端口映射的待发射符号进行时延τ，相当于将上述待发射符号在频域的每个子载波上相位旋转kτ/N。

为Alamouti编码对，天线端口1和天线端口5形成了两个Alamouti编码对

和

天线端口2和天线端口6对这两个Alamouti编码对进行循环延时τ₁，天线端口3和天线端口7对这两个Alamouti编码对进行循环延时τ₂，天线端口4和天线端口8对这两个Alamouti编码对进行循环延时τ₃，其中，τ₁≠τ₂≠τ₃≠0，优选地，τ₃-τ₂＝τ₂-τ₁。

在具体实施过程中，在每根天线端口发送待发射符号之前，还需要对每根天线端口上映射的待发射符号进行正交频分复用调制(OFDM)，然后再发射。

通过本发明实施例提供的上述多天线的分集方法，可以为8根及以上的天线端口进行分集。

为进一步理解本发明实施例提供的上述多天线的分集方法，下面通过具体实施例进行描述。

实施例一

在本实施例K＝8，且τ₁≠τ₂≠τ₃≠0，图2本实例中对多天线进行分集的流程图，如图2所示，在本实施例中对多天线进行分集主要包括以下步骤(步骤S201-步骤S209)：

步骤S201：获取当前一组待发射符号，在本实施例中假设该组待发射符号由4个符号组成，记为S₁，S₂，S₃，S₄；

步骤S203：将待发射符号S₁，S₂，S₃，S₄直接映射到天线端口1上的4个子载波上发送，并利用空频分组编码把S₁，S₂，S₃，S₄编码成符号

再将

映射到天线端口5发送；

步骤S205：把符号S₁，S₂，S₃，S₄延时τ₁后映射到天线端口2发送，将

延时τ₁后映射到天线端口6发送；

步骤S207：把符号S₁，S₂，S₃，S₄延时τ₂后映射到天线端口3发送，将

延时τ₂后，映射在天线端口7发送；

步骤S209：把符号S₁，S₂，S₃，S₄延时τ₃后映射到天线端口4发送，将

分别延时τ₂后映射在天线端口8发送。在发送本组待发射符号S₁，S₂，S₃，S₄结束后，返回执行步骤S201，按照相同步骤发送下一组待发射符号。

具体地，在各天线端口映射发送的不同待发射符号如下表所示：

实施例二

在本实施例中，K＝8，τ₃-τ₂＝τ₂-τ₁且τ₂＝λ₁τ，τ₃＝λ₂τ，τ₁＝τ，其中，λ₁＝2，λ₂＝3，图3为本实施例中对8根天线进行分集的流程图，如图3所示，在本实施例中对8根天线进行分集主要包括以下步骤(步骤S301-步骤S309)：

步骤S301：获取当前一组待发射符号，在本实施例中假设该组待发射符号由4个符号组成，记为S₁，S₂，S₃，S₄；

步骤S303：将待发射符号S₁，S₂，S₃，S₄直接映射到天线端口1上的4个子载波上发送，并利用空频分组编码把S₁，S₂，S₃，S₄编码成符号

再将

映射到天线端口5发送；

步骤S305：把符号S₁，S₂，S₃，S₄延时τ₁＝τ后映射到天线端口2发送，将

延时τ₁＝τ后映射到天线端口6发送；

步骤S307：把符号S₁，S₂，S₃，S₄延时τ₂＝2τ后映射到天线端口3发送，将延时τ₂＝2τ后，映射在天线端口7发送；

步骤S309：把符号S₁，S₂，S₃，S₄延时τ₃＝3τ后映射到天线端口4发送，将

延时τ₃＝3τ后，映射在天线端口4和8发送。在发送本组待发射符号S₁，S₂，S₃，S₄结束后，返回执行步骤S301，按照相同步骤发送下一组待发射符号。

具体地，在本实施例中在各天线端口映射发送的不同待发射符号如下表所示：

通过上述实施例，结合空频分组编码和循环延时分集技术，提供了8天线的发射分集方法，将不同的符号对应不同的天线，可以避免天线相关性对分集增益的降级，从而实现多维度的分集增益。

装置实施例

根据本发明的实施例，提供了一种多天线的分集装置，其中，装置使用K根天线端口，K为大于等于8的偶数。

图4是根据本发明实施例的多天线的分集装置的结构示意图，如图4所示，根据本发明实施例的多天线的分集装置主要包括：空频分组编码模块40和循环分集延时模块42，以下进一步结合附图来描述上述各个组成模块。

空频分组编码模块40，用于将各个子载波上的待发射符号映射到第1天线端口，并对待发射符号执行空频分组编码的操作，将执行空频分组编码操作后的待发射符号映射到第(K/2+1)天线端口；

循环分集延时模块42，与空频分组编码模块40相连接，用于将待发射符号和经空频分组编码后的待发射符号分别延时τ后，分别映射到第m天线端口和第(K/2+m)天线端口发送；

其中，m为自然数，且1＜m≤K/2，对于不同取值的m，τ的取值不相同。

图5是根据本发明优选实施例的多天线的分集装置的结构示意图。如图5所示，根据本发明优选实施例的多天线的分集装置还可以包括：调制模块50、串并转换模块52，其中，调制模块50，用于对待发送的比特流数据进行调制转换获取待发送数据；串并转换模块52，与调制模块50相连接，用于将待发送数据经过串并变换获取各个子载波上的待发送数据。

进一步地，如图6所示，上述多天线的分集装置还可以包括：正交频分复用调制模块54，分别与上述空频分组编码模块40和循环分集延时模块42相连接，用于对每根天线端口的待发射符号进行正交频分复用调制，将进行正交频分复用调制后的待发射符号传输到每根天线端口发送。

在具体实施过程中，以K＝8为例，根据本发明实施例的多天线的分集装置的具体实现可以如图7所示。

图7根据本发明实施例的8天线的分集装置的结构示意图。如图7所示，该分集装置主要包括以下组成部分：4个空频分组编码器701至704，3个循环延时分集器705至707，8个OFDM调制模块708至715。

以下结合附图进行描述：待发送的符号S₁，S₂，S₃，S₄先经4个空频分组编码器701后，被编码成S₁，S₂，S₃，S₄和

符号，然后经天线端口716和天线端口717形成了两个Alamouti编码对和

天线端口718和天线端口719对上述两个Alamouti编码对进行循环延时τ₁，天线端口720和天线端口721对上述两个Alamouti编码对进行循环延时τ₂，天线端口722和天线端口723对上述两个Alamouti编码对进行循环延时τ₃。采用8个OFDM调制模块708至715分别对经过上述处理的待发射符号进行OFDM调制，并将调制后的待发射符号分别映射到相对应的天线端口进行发送。

通过上述实施例，提供了8天线的发射分集装置，可以应用于包括8天线的长期演进高级系统，该装置可以将不同的待发射符号映射到不同的天线发送，在不增加额外的导频开销的情况下，增加了分集的维度，并可以获得较好的分级增益。

如上所述，通过本发明的上述实施例，提供了多天线的分集方案，应用于包括8根及以上发射天线的系统，结合空频分组编码和循环延时分集技术，将不同的符号对应不同的天线，可以避免天线相关性对分集增益的降级，从而实现多维度的分集增益。解决了相关技术中LTE现有的标准版本中缺乏下行为8根以上天线的分集处理方式的问题，在不增加额外的导频开销的情况下，增加了分集的维度，并可以提高分集增益及覆盖范围。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多天线的分集方法，用于在采用K根天线端口的装置中实现天线的分集，其中，K为大于等于8的偶数，其特征在于，所述方法包括：

将各个子载波上的待发射符号与经空频分组编码后的该待发射符号分别映射到第1天线端口和第(K/2+1)天线端口发送；

将所述待发射符号和经空频分组编码后的所述待发射符号进行延时并将延时后的所述待发射符号和经空频分组编码后的所述待发射符号映射到其它天线端口发送。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述其它天线端口中的一根天线端口对应于所述待发射符号的一个延时值或所述经空频分组编码后的所述待发射符号的一个延时值，并且，对于所述待发射符号或所述经空频分组编码后的所述待发射符号，不同的延时值对应于不同的天线端口。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述待发射符号与经空频分组编码后的该待发射符号分别映射到第1天线端口和第(K/2+1)天线端口之前，所述方法还包括：

将待发送的比特流数据经过调制转换，映射成待发送数据；

将所述待发送数据经过串并变换得到所述各个载波上的所述待发射符号。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在每根天线端口发送所述待发射符号之前，所述方法还包括：

对每根天线端口上映射的待发射符号进行正交频分复用调制。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述待发射符号和经空频分组编码后的所述待发射符号进行延时包括：

将所述待发射符号和经空频分组编码后的所述待发射符号分别延时τ后，分别映射到第m天线端口和第(K/2+m)天线端口发送，其中，m为自然数，且1＜m≤K/2。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

所述τ＝(1/2^a)×L，其中，a为自然数，L为一个正交频分复用OFDM符号的长度。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，K为8。

8.一种多天线的分集装置，其特征在于，所述装置使用K根天线端口，其中，K为大于等于8的偶数，所述装置包括：

空频分组编码模块，用于将各个子载波上的待发射符号映射到第1天线端口，并对待发射符号执行空频分组编码的操作，将执行空频分组编码操作后的所述待发射符号映射到第(K/2+1)天线端口；

循环分集延时模块，用于将所述待发射符号和经空频分组编码后的所述待发射符号分别延时τ后，分别映射到第m天线端口和第(K/2+m)天线端口发送；

其中，m为自然数，且1＜m≤K/2，对于不同取值的m，τ的取值不相同。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

调制模块，用于对待发送的比特流数据进行调制转换获取待发送数据；

串并转换模块，用于将所述待发送数据经过串并转换获取各个子载波上的待发送数据。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

正交频分复用调制模块，用于对每根天线端口上映射的待发射符号进行正交频分复用调制，将进行正交频分复用调制后的待发射符号传输到每根天线端口发送。

Images