CN102104407B - 空间分集波束赋形和空间复用波束赋形的切换方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空间分集波束赋形和空间复用波束赋形的切换方法及系统，该方法包括：在判决周期内，根据信道质量信息从预定数据发送模式中选择适合于当前用户的数据发送模式，其中，预定数据发送模式包括：空间分集波束赋形和空间复用波束赋形；使用选择的适合于当前用户的数据发送模式传输数据。本发明解决了相关技术尚未提出能够在STBC+BF与SM+BF之间实现自适应切换的方法的问题，能够最大限度提高系统的性能。

Description

空间分集波束赋形和空间复用波束赋形的切换方法及系统

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种空间分集波束赋形(Space Time Block Coding Beamforming，简称为STBC+BF)和空间复用波束赋形(Spatial Multiplexing Beamforming，简称为SM+BF)的切换方法及系统。 

背景技术

波束赋形(Beamforming，简称为BF)是一种用于提高信干噪比、提升系统性能和增加系统的覆盖范围的技术，其基于自适应天线原理，利用天线阵列通过先进的信号处理算法分别对各天线单元进行加权处理，使阵列实时对准有用的信号方向，而在干扰方向形成零点以抑制干扰信号。如图1所示，信源经过信道编码调制后，乘以对应天线上的权值W_i发送出去，其中，i＝1，2，…，m，m为发送端的实际物理天线。经过波束赋形后，多根天线相当于一根虚拟的天线。 

多输入多输出(Multi-In Multi-Out，简称为MIMO)技术是在发送端和接收端分别安置多个天线的通信系统，其主要分成两类。当发送端或接收端存在多个天线，且各个发送天线发送的数据集相同时，接收端对获得的多个分支的信号进行合并，从而提高链路的可靠性，这一类MIMO技术叫做空间分集(Space Time BlockCoding，简称为STBC)；另外，当发送端和接收端同时存在多个天 线时，由于MIMO信道等效成多个并行的信道，从而可以同时并行发送多个数据流，提高了数据的传输速率，这一类MIMO技术叫做空间复用(Spatial Multiplexing，简称为SM)。 

MIMO和波束赋形相结合，形成具有两种技术优点的技术，其将发送端的天线分成多个子阵列，每个子阵列进行波束赋形处理形成一个波束，相当于一根虚拟的天线，而多个子阵列间的虚拟天线构成一个MIMO系统。它既能像波束赋形那样抑制干扰信号，又能像MIMO那样提高链路的可靠性或传输速率。图2示出了其中的一种MIMO波束赋形的发送端示意图，如图2所示，系统将天线分成n个子阵列，每个子阵列包含m根物理天线，当然，子阵列可以包含不同数目的物理天线。每个子阵列进行波束赋形处理，形成一个波束，即虚拟天线，多根虚拟天线间构成一个MIMO系统。当波束赋形与空间分集相结合时，称为空间分集波束赋形，即，STBC+BF；当波束赋形与空间复用相结合时，称为空间复用波束赋形，即，SM+BF。 

同样的，STBC+BF可以提高链路的可靠性，通过它可以提高覆盖范围，当覆盖范围一定且接收端的误码率要求一定时，分集增益可以转化为数据传输速率的提高。SM+BF可以让每根发射天线发射不同的数据，通过它可以提升频谱效率，同样也可以提高数据传输速率。由于接收端的移动和无线信道的实时变化，有可能出现某些时刻使用STBC+BF能够带来更大的数据传输速率，而在另外一些时候使用SM+BF能够带来更高的数据传输速率的情况。因此，单独使用STBC+BF或者SM+BF都不能最大限度地利用有限的频带，然而，相关技术中尚未提出能够在STBC+BF与SM+BF之间实现自适应切换的方法。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种空间分集波束赋形和空间复用波束赋形的切换方法及系统，以解决相关技术尚未提出能够在STBC+BF与SM+BF之间实现自适应切换的方法的问题。 

本发明的一个方面提供了一种空间分集波束赋形和空间复用波束赋形的切换方法，包括：在判决周期内，根据信道质量信息从预定数据发送模式中选择适合于当前用户的数据发送模式，其中，预定数据发送模式包括：空间分集波束赋形和空间复用波束赋形；使用选择的适合于当前用户的数据发送模式传输数据。 

优选地，信道质量信息包括以下至少之一：预定信噪比、虚拟天线相关性、预定错误率，预定信噪比包括以下至少之一：信噪比SNR、信干噪比SINR、载干噪比CINR，预定错误率包括以下至少之一：误比特率、误包率。 

优选地，在信道质量信息包括预定信噪比和预定错误率的情况下，根据信道质量信息从预定数据发送模式中选择适合于当前用户的数据发送模式包括：在当前用户的数据发送模式是空间分集波束赋形的情况下，判断预定信噪比是否大于预先设定的第一门限值，若是，则将当前用户的数据发送模式切换至空间复用波束赋形，否则，保持当前用户的数据发送模式不变；在当前用户的数据发送模式是空间复用波束赋形的情况下，判断比特误码率是否大于预先设定的第二门限值，若是，则将当前用户的数据发送模式切换至空间分集波束赋形，否则，保持当前用户的数据发送模式不变。 

优选地，在信道质量信息包括虚拟天线相关性的情况下，根据信道质量信息从预定数据发送模式中选择适合于当前用户的数据发送模式包括：判断虚拟天线相关性是否小于预先设定的第三门限值， 若是，则将当前用户的数据发送模式保持或切换至空间复用波束赋形，否则，将当前用户的数据发送模式保持或切换至空间分集波束赋形。 

优选地，在信道质量信息包括预定信噪比和虚拟天线相关性的情况下，根据信道质量信息从预定数据发送模式中选择适合于当前用户的数据发送模式包括：在当前用户的数据发送模式是空间分集波束赋形的情况下，判断预定信噪比是否大于预先设定的第一门限值，若是，则将当前用户的数据发送模式切换至空间复用波束赋形，否则，保持当前用户的数据发送模式不变；在当前用户的数据发送模式是空间复用波束赋形的情况下，判断虚拟天线相关性是否大于等于预先设定的第三门限值，若是，则将当前用户的数据发送模式切换至空间分集波束赋形，否则，保持当前用户的数据发送模式不变。 

优选地，在信道质量信息包括预定错误率和虚拟天线相关性的情况下，根据信道质量信息从预定数据发送模式中选择适合于当前用户的数据发送模式包括：在当前用户的数据发送模式是空间分集波束赋形的情况下，判断虚拟天线相关性是否小于预先设定的第三门限值，若是，则将当前用户的数据发送模式切换至空间复用波束赋形，否则，保持当前用户的数据发送模式不变；在当前用户的数据发送模式是空间复用波束赋形的情况下，判断比特误码率是否大于等于预先设定的第二门限值，若是，则将当前用户的数据发送模式切换至空间分集波束赋形，否则，保持当前用户的数据发送模式不变。 

优选地，虚拟天线相关性R＝f(R(k))，其中，R(k)＝(h_l，k，…，h_i，k，…，h_m，k)*(h_m+l，k，…，h_m+i，k，…，h_2m，k)^H是当前用户的第k个子载波的虚拟天线相关性参数，f()是预先设置的处理过程，h_i，k是当前用户发送天线到发送端第i根天线的第k个子载波对应的信道系数，H 为矩阵的共厄转置，k＝1，2，…，N，i＝1，2，…，m，N为当前用户的子载波个数，2m为发送端的天线数。 

优选地， $f\left(R\left(k\right)\right)={\mathrm{\Σ}}_{k=1}^N{a}_k\×R\left(k\right),$ 其中，a_k为预先设置的当前用户的第k个子载波的虚拟天线相关性参数对应的比重。 

优选地，预定错误率是由接收端反馈给发送端的，或者，预定错误率由发送端根据混合自动重传HARQ计算得到的，其中，在预定错误率由发送端根据HARQ计算得到的情况下：误包率BER＝P/Q，P为判决周期内第一次重传HARQ发送的数据包个数，Q为总的发送的数据包个数；误比特率BER＝P_b/Q_b，P_b为为判决周期内第一次重传HARQ发送的数据包对应的比特个数，Q_b为总的发送的数据包对应的比特个数。 

优选地，预定信噪比是由接收端反馈给发送端的或者发送端计算得到的。 

本发明的另一个方面提供了一种空间分集波束赋形和空间复用波束赋形的切换系统，包括：选择模块，用于在判决周期内，根据信道质量信息从预定数据发送模式中选择适合于当前用户的数据发送模式，其中，预定数据发送模式包括：空间分集波束赋形和空间复用波束赋形；传输模块，用于使用选择的适合于当前用户的数据发送模式传输数据。 

通过本发明，在判决周期内，根据信道质量信息从预定数据发送模式中选择适合于当前用户的数据发送模式，并使用选择的数据发送模式进行数据传输，解决了相关技术尚未提出能够在STBC+BF与SM+BF之间实现自适应切换的方法的问题，能够最大限度提高系统的性能。 

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是根据相关技术的BF发送端示意图； 

图2是根据相关技术的MIMO与BF结合的系统发送端示意图； 

图3是根据本发明实施例的空间分集波束赋形和空间复用波束赋形的切换方法的流程图； 

图4是根据本发明实施例的空间分集波束赋形和空间复用波束赋形的切换系统的结构框图； 

图5是根据本发明实施例的空间分集波束赋形和空间复用波束赋形的切换系统的详细结构示意图。 

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。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。 

方法实施例 

图3是根据本发明实施例的空间分集波束赋形和空间复用波束赋形的切换方法的流程图，如图3所示，该方法包括： 

步骤S302，在判决周期内，根据信道质量信息从预定数据发送模式中选择适合于当前用户的数据发送模式，其中，预定数据发送 模式包括：空问分集波束赋形STBC+BF和空间复用波束赋形SM+BF。 

步骤S304，使用选择的适合于当前用户的数据发送模式传输数据。 

该方法可以应用于包括发送端和接收端的无线通信系统中，在判决周期内，无线通信系统根据切换算法选择适合系统使用的发送模式(STBC+BF或SM+BF)，发送端和接收端间根据判决的结果使用相应的发送模式传输数据，上述切换算法是根据信道质量信息来实现的。该方法通过从STBC+BF和SM+BF中选择适合于当前用户的数据发送模式，并按照选择的数据发送模式进行数据传输，能根据系统的信道情况选择STBC+BF或SM+BF中性能好的技术来发送数据，从而最大限度提高系统的性能。 

优选地，上述信道质量信息包括以下至少之一：预定信噪比、虚拟天线相关性、预定错误率，预定信噪比包括以下至少之一：信噪比(Signal to Noise Ratio，简称为SNR)、信干噪比(Signal toInterference and Noise Ratio，简称为SINR)、载干噪比(Carrier toInterference plus Noise Ration，简称为CINR)，以下实施例中一概用CINR表示包括SNR、SINR、CINR在内的各类信噪比，预定错误率包括以下至少之一：误比特率、误包率，以下实施例一概用BER表示误比特率和误包率。 

根据信道质量信息从预定数据发送模式中选择适合于当前用户的数据发送模式可以包括但不限于以下几种方式： 

1.在信道质量信息包括预定信噪比和预定错误率的情况下，即，信道质量信息为CINR和BER： 

在当前用户的数据发送模式是STBC+BF的情况下，判断预定信噪比是否大于预先设定的第一门限值，若是，则将当前用户的数据发送模式切换至SM+BF，否则，保持当前用户的数据发送模式不变。也就是说，对于STBC+BF用户，将CINR与配置的门限值Cr(第一门限值)比较，如果CINR＞Cr，那么切换到SM+BF模式；如果CINR≤Cr，继续使用STBC+BF。 

在当前用户的数据发送模式是SM+BF的情况下，判断预定错误率是否大于预先设定的第二门限值，若是，则将当前用户的数据发送模式切换至STBC+BF，否则，保持当前用户的数据发送模式不变。也就是说，对于SM+BF用户，将BER与配置的门限值Br(第二门限值)比较，如果BER＞Br，则切换到STBC+BF；如果BER≤Br，继续使用SM+BF。 

2.在信道质量信息包括虚拟天线相关性的情况下，即，预订信息为虚拟天线相关性R： 

判断虚拟天线相关性是否小于预先设定的第三门限值，若是，则将当前用户的数据发送模式保持或切换至SM+BF，否则，将当前用户的数据发送模式保持或切换至STBC+BF。也就是说，对于STBC+BF用户，将R与配置的门限值Rr(第三门限值)比较，如果R＜Rr，那么把他切换到SM+BF模式；如果R≥Rr，继续使用STBC+BF。对于SM+BF用户，将R与配置的门限值Rr(第三门限值)比较，如果R＜Rr，继续使用SM+BF模式；如果R≥Rr，那么把他切换到STBC+BF。 

3.在信道质量信息包括预定信噪比和虚拟天线相关性的情况下，即，信道质量信息包括CINR和虚拟天线相关性R： 

在当前用户的数据发送模式是STBC+BF的情况下，判断预定信噪比是否大于预先设定的第一门限值，若是，则将当前用户的数据发送模式切换至SM+BF，否则，保持当前用户的数据发送模式不变。也就是说，对于STBC+BF用户，将CINR与配置的门限值Cr(第一门限值，其与之前提到的第一门限值可以相同，也可以不同)比较，如果CINR＞Cr，那么把他切换到SM+BF模式；如果CINR≤Cr，继续使用STBC+BF。 

在当前用户的数据发送模式是SM+BF的情况下，判断虚拟天线相关性是否大于等于预先设定的第三门限值，若是，则将当前用户的数据发送模式切换至STBC+BF，否则，保持当前用户的数据发送模式不变。也就是说，对于SM+BF用户，将R与配置的门限值Rr(第三门限值，其与之前提到的第三门限值可以相同，也可以不同)比较，如果R＜Rr，继续使用SM+BF模式；如果R≥Rr，那么把他切换到STBC+BF。 

4.在信道质量信息包括预定错误率和虚拟天线相关性的情况下，即，信道质量信息包括虚拟天线相关性R和BER： 

在当前用户的数据发送模式是STBC+BF的情况下，判断虚拟天线相关性是否小于预先设定的第三门限值，若是，则将当前用户的数据发送模式切换至SM+BF，否则，保持当前用户的数据发送模式不变。也就是说，对于STBC+BF用户，将R与配置的门限值Rr比较，如果R＜Rr，那么把他切换到SM+BF模式；如果R≥Rr，继续使用STBC+BF。 

在当前用户的数据发送模式是SM+BF的情况下，判断预定错误率是否大于等于预先设定的第二门限值，若是，则将当前用户的数据发送模式切换至STBC+BF，否则，保持当前用户的数据发送模式不变。也就是说，对于SM+BF用户，将BER与配置的门限值Br (第二门限值，其与之前提到的第二门限值可以相同，也可以不同)比较，如果BER＜Br，继续使用SM+BF模式；如果BER≥Br，那么把他切换到STBC+BF。 

优选地，虚拟天线相关性R＝f(R(k))，其中，R(k)＝(h_l，k，…，h_i，k，…，h_m，k)*(h_m+l，k，…，h_m+i，k，…，h_2m，k)^H是当前用户的第k个子载波的虚拟天线相关性参数，f()是预先设置的处理过程，h_i，k是当前用户发送天线到发送端第i根天线的第k个子载波对应的信道系数，H为矩阵的共厄转置，k＝1，2，…，N，i＝1，2，…，m，N为当前用户的子载波个数，2m为发送端的天线数。 

可以通过以下计算过程计算虚拟天线相关性： 

步骤1，计算该用户第k个子载波的虚拟天线相关性参数：R(k)＝(h_l，k，…，h_i，k，…，h_m，k)*(h_m+l，k，…，h_m+i，k，…，h_2m，k)^H，上标H是对矩阵求共厄转置。 

步骤2，对每个子载波的虚拟天线相关性参数求期望，得到用户所占的带宽内的虚拟天线相关性：R＝f(R(k))，f是对R(k)的处理，k＝1，2，…，N，N为子载波个数。 

优选地， $f\left(R\left(k\right)\right)={\mathrm{\Σ}}_{k=1}^N{a}_k\×R\left(k\right),$ 其中，a_k为预先设置的当前用户的第k个子载波的虚拟天线相关性参数对应的比重。也就是说，虚拟天线相关性可以通过对每个子载波的虚拟天线相关性参数加权相加得到，还可以通过其他的计算方式求出虚拟天线相关性。 

优选地，预定错误率是由接收端反馈给发送端的，或者，预定错误率由发送端根据混合自动重传(Hybrid Automatic RepeatreQuest，HARQ)计算得到的，其中，在预定错误率由发送端根据HARQ计算得到的情况下：误包率BER＝P/Q，P为判决周期内第一 次重传HARQ发送的数据包个数，Q为总的发送的数据包个数；或者，误比特率BER＝P_b/Q_b，P_b为为判决周期内第一次重传HARQ发送的数据包对应的比特个数，Q_b为总的发送的数据包对应的比特个数。 

也就是说，BER可以是接收端反馈给发送端的，也可以是发送端根据HARQ统计的。其统计过程包括以下之一： 

1.在切换周期T(即，上述判决周期)内，发送端记录HARQ第一次重传的突发(Burst)个数，记为P。如果总的发送Burst个数为Q，则BER＝P/Q。其中，突发表示发送端发送的数据包。 

2.累计HARQ第一次重传的Burst对应的比特个数，记为P_b，如果总的发送Burst对应的比特个数为Q_b，那么，BER＝P_b/Q_b。 

优选地，预定信噪比是由接收端反馈给发送端的或者发送端计算得到的。 

下面将结合实例对本发明实施例的实现过程进行详细描述。 

实例1 

一个基站下面服务的用户有M个，其集合表示成Ω，用户i记为u_i。其中STBC+BF用户的集合记为Ω_STBC+BF，初始化为全集，即Ω_STBC+BF＝Ω。SM+BF用户的集合记为Ω_SM+BF，初始化为空集，即Ω_SM+BF＝{φ}。配置切换的周期(即，判决周期)为T帧。虚拟天线相关性门限(即，上述第三门限值)配置为Rr，BER的门限值(即，上述第二门限值)设置为Br，CINR的门限值(即，上述第一门限值)配置为Cr。 

在周期T到达时，基站下的每个用户u_i，i＝1，2，…，M进行如下处理，直到遍历完所有的用户： 

步骤1，如果该用户属于STBC+BF用户集合Ω_STBC+BF，将接收端反馈的CINR与配置的门限值Cr比较： 

A)如果CINR＞Cr，那么把该用户从STBC+BF用户集合Ω_STBC+BF中删除，并添加到SM+BF用户的集合Ω_SM+BF； 

B)如果CINR≤Cr，该用户继续保留在STBC+BF用户集合Ω_STBC+BF中。 

步骤2，如果该用户属于SM+BF用户的集合Ω_SM+BF，将计算得到的BER与配置的门限值Br比较： 

A)如果BER＞Br，把该用户从SM+BF用户的集合Ω_SM+BF中删除，并添加到用户集合Ω_STBC+BF中； 

B)如果BER≤Br，该用户继续保留在SM+BF用户的集合Ω_SM+BF中。 

这里，BER可以是接收端反馈给发送端的，也可以是发送端根据HARQ统计的。其统计过程包括以下中的一个： 

1)在切换周期T内，发送端记录HARQ第一次重传的Burst个数，记为P，如果总的发送Burst个数为Q，则BER＝P/Q； 

2)累计HARQ第一次重传的Burst对应的比特个数，记为P_b，如果总的发送Burst对应的比特个数为Q_b，那么，BER＝P_b/Q_b。 

步骤3，基站按用户所在的集合进行数据发送，如果该用户在STBC+BF集合中，那么将数据按STBC进行MIMO编码，并加波束赋形权值后发送出去；如果该用户在SM+BF集合中，那么将数据按SM进行MIMO编码，并加波束赋形权值后发送出去。 

步骤4，基站进入到下一个判决周期，并执行步骤1。 

实例2 

一个基站下面服务的用户有M个，其集合表示成Ω，用户i记为u_i。其中STBC+BF用户的集合记为Ω_STBC+BF，初始化为全集，即Ω_STBC+BF＝Ω。SM+BF用户的集合记为Ω_SM+BF，初始化为空集，即Ω_SN+BF＝{φ}。配置切换的周期(即，判决周期)为T帧。虚拟天线相关性门限(即，上述第三门限值)配置为Rr，BER的门限值(即，上述第二门限值)设置为Br，CINR的门限值(即，上述第一门限值)配置为Cr。 

在周期T到达时，基站下的每个用户u_i，i＝1，2，…，M进行如下处理，直到遍历完所有的用户： 

步骤1，计算虚拟天线的相关性R，其计算过程如下： 

1)计算该用户第k个子载波的虚拟天线相关性参数：R(k)＝(h_l，k，…，h_i，k，…，h_m，k)*(h_m+l，k，…，h_m+i，k，…，h_2m，k)^H，上标H是对矩阵求共厄转置。 

2)对每个子载波的虚拟天线相关性参数求期望，得到用户所占的带宽内的虚拟天线关性R＝f(R(k))，f是对R(k)的处理，k＝1，2，…，N，N为子载波个数，优选地为 $f\left(R\left(k\right)\right)=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{k=1}^{N}R\left(k\right)}{N},$ 此时，a_k＝1/N。 

步骤2，如果该用户属于STBC+BF用户集合Ω_STBC+BF，将虚拟天线相关性R和配置的门限值Rr进行比较： 

A)如果R＜Rr，那么把该用户从STBC+BF用户集合Ω_STBC+BF中删除，并添加到SM+BF用户的集合Ω_SM+BF； 

B)如果R≥Rr，该用户继续保留在STBC+BF用户集合Ω_STBC+BF中。 

步骤3，如果该用户属于SM+BF用户的集合Ω_SM+BF，将虚拟天线相关性R和配置的门限值Rr进行比较： 

A)如果R≥Rr，把该用户从SM+BF用户的集合Ω_SM+BF中删除，并添加到用户集合Ω_STBC+BF中； 

B)如果R＜Rr，该用户继续保留在SM+BF用户的集合Ω_SM+BF中。 

步骤4，基站按用户所在的集合进行数据发送，如果该用户在STBC+BF集合中，那么将数据按STBC进行MIMO编码，并加波束赋形权值后发送出去；如果该用户在SM+BF集合中，那么将数据按SM进行MIMO编码，并加波束赋形权值后发送出去。 

步骤5，基站进入到下一个判决周期，并执行步骤1。 

实例3 

一个基站下面服务的用户有M个，其集合表示成Ω，用户i记为u_i。其中STBC+BF用户的集合记为Ω_STBC+BF，初始化为全集，即Ω_STBC+BF＝Ω。SM+BF用户的集合记为Ω_SM+BF，初始化为空集，即Ω_SM+BF＝{φ}。配置切换的周期(即，判决周期)为T帧。虚拟天线相 关性门限(即，上述第三门限值)配置为Rr，BER的门限值(即，上述第二门限值)设置为Br，CINR的门限值(即，上述第一门限值)配置为Cr。 

在周期T到达时，基站下的每个用户u_i，i＝1，2，…，M进行如下处理，直到遍历完所有的用户： 

步骤1，如果该用户属于STBC+BF用户集合Ω_STBC+BF，则将接收端反馈的CINR与配置的门限值Cr进行比较： 

A)如果CINR＞Cr，那么把该用户从STBC+BF用户集合Ω_STBC+BF中删除，并添加到SM+BF用户的集合Ω_SM+BF； 

B)如果CINR≤Cr，该用户继续保留在STBC+BF用户集合Ω_STBC+BF中。 

步骤2，如果该用户属于SM+BF用户的集合Ω_SM+BF，则将虚拟天线相关性R和配置的门限值Rr进行比较： 

A)如果R≥Rr，把该用户从SM+BF用户的集合Ω_SM+BF中删除，并添加到用户集合Ω_STBC+BF中； 

B)如果R＜Rr，该用户继续保留在SM+BF用户的集合Ω_SM+BF中。 

其中，虚拟天线的相关性R的计算过程如下： 

1)计算该用户第k个子载波的虚拟天线相关性参数：R(k)＝(h_l，k，…，h_i，k，…，h_m，k)*(h_m+l，k，…，h_m+i，k，…，h_2m，k)^H，上标H是对矩阵求共厄转置。 

2)对每个子载波的虚拟天线相关性参数求期望，得到用户所占的带宽内的虚拟天线关性R＝f(R(k))，f是对R(k)的处理，k＝1，2，…，N，N为子载波个数，优选地为 $f\left(R\left(k\right)\right)=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{k=1}^{N}R\left(k\right)}{N}.$

步骤3，基站按用户所在的集合进行数据发送，如果该用户在STBC+BF集合中，那么将数据按STBC进行MIMO编码，并加波束赋形权值后发送出去；如果该用户在SM+BF集合中，那么将数据按SM进行MIMO编码，并加波束赋形权值后发送出去； 

步骤4，基站进入到下一个判决周期，并执行步骤1。 

实例4 

一个基站下面服务的用户有M个，其集合表示成Ω，用户i记为u_i。其中STBC+BF用户的集合记为Ω_STBC+BF，初始化为全集，即Ω_STBC+BF＝Ω。SM+BF用户的集合记为Ω_SM+BF，初始化为空集，即Ω_SM+BF＝{φ}。配置切换的周期(即，判决周期)为T帧。虚拟天线相关性门限(即，上述第三门限值)配置为Rr，BER的门限值(即，上述第二门限值)设置为Br，CINR的门限值(即，上述第一门限值)配置为Cr。 

在周期T到达时，基站下的每个用户u_i，i＝1，2，…，M进行如下处理，直到遍历完所有的用户： 

步骤1，如果该用户属于STBC+BF用户集合Ω_STBC+BF，则将虚拟天线相关性R和配置的门限值Rr进行比较： 

A)如果R＜Rr，那么把该用户从STBC+BF用户集合Ω_STBC+BF中删除，并添加到SM+BF用户的集合Ω_SM+BF； 

B)如果R≥Rr，该用户继续保留在STBC+BF用户集合Ω_STBC+BF中。 

其中，虚拟天线的相关性R的计算过程如下： 

1)计算该用户第k个子载波的虚拟天线相关性参数：R(k)＝(h_l，k，…，h_i，k，…，h_m，k)*(h_m+l，k，…，h_m+i，k，…，h_2m，k)^H，上标H是对矩阵求共厄转置。 

2)对每个子载波的虚拟天线相关性参数求期望，得到用户所占的带宽内的虚拟天线关性R＝f(R(k))，f是对R(k)的处理，k＝1，2，…，N，N为子载波个数，优选地为 $f\left(R\left(k\right)\right)=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{k=1}^{N}R\left(k\right)}{N}.$

步骤2，如果该用户属于SM+BF用户的集合Ω_SM+BF，则将计算得到的BER与配置的门限值Br比较： 

A)如果BER＞Br，把该用户从SM+BF用户的集合Ω_SM+BF中删除，并添加到用户集合Ω_STBC+BF中； 

B)如果BER≤Br，该用户继续保留在SM+BF用户的集合Ω_SM+BF中。 

其中，BER可以是接收端反馈给发送端的，也可以是发送端根据HARQ统计的。其统计过程包括以下之一： 

1)在切换周期T内，发送端记录HARQ第一次重传的Burst个数，记为P。如果总的发送Burst个数为Q，则BER＝P/Q。 

2)累计HARQ第一次重传的Burst对应的比特个数，记为P_b，如果总的发送Burst对应的比特个数为Q_b，那么，BER＝P_b/Q_b。 

步骤3，基站按用户所在的集合进行数据发送，如果该用户在STBC+BF集合中，那么将数据按STBC进行MIMO编码，并加波束赋形权值后发送出去；如果该用户在SM+BF集合中，那么将数据按SM进行MIMO编码，并加波束赋形权值后发送出去。 

步骤4，基站进入到下一个判决周期，并执行步骤1。 

系统实施例 

本发明实施例还提供了一种空间分集波束赋形和空间复用波束赋形的切换系统，图4是根据本发明实施例的空间分集波束赋形和空间复用波束赋形的切换系统的结构框图，如图4所示，该系统包括：选择模块42，用于在判决周期内，根据信道质量信息从预定数据发送模式中选择适合于当前用户的数据发送模式，其中，预定数据发送模式包括：STBC+BF和SM+BF；传输模块44，连接于选择模块42，用于使用选择的适合于当前用户的数据发送模式传输数据。 

其中，信道质量信息包括以下至少之一：预定信噪比、虚拟天线相关性、预定错误率，预定信噪比包括以下至少之一：信噪比SNR、信干噪比SINR、载干噪比CINR，预定错误率包括以下至少之一：误比特率、误包率。 

优选地，在信道质量信息包括预定信噪比和预定错误率的情况下，选择模块42可以包括： 

第一判断子模块，用于在当前用户的数据发送模式是空间分集波束赋形的情况下，判断预定信噪比是否大于预先设定的第一门限值； 

第一选择子模块，用于在第一判断子模块的判断结果为是的情况下，将当前用户的数据发送模式切换至空间复用波束赋形，在判断结果为否的情况下，保持当前用户的数据发送模式不变； 

第二判断子模块，用于在当前用户的数据发送模式是空间复用波束赋形的情况下，判断比特误码率是否大于预先设定的第二门限值； 

第二选择子模块，用于在第二判断子模块的判断结果为是的情况下，将当前用户的数据发送模式切换至空间分集波束赋形，在判断结果为否的情况下，保持当前用户的数据发送模式不变。 

优选地，在信道质量信息包括虚拟天线相关性的情况下，选择模块42可以包括： 

第三判断子模块，用于判断虚拟天线相关性是否小于预先设定的第三门限值； 

第三选择子模块，用于在第三判断子模块的判断结果为是的情况下，将当前用户的数据发送模式保持或切换至空间复用波束赋形，在判断结果为否的情况下，将当前用户的数据发送模式保持或切换至空间分集波束赋形。 

优选地，在信道质量信息包括预定信噪比和虚拟天线相关性的情况下，选择模块42可以包括： 

第四判断子模块，用于在当前用户的数据发送模式是空间分集波束赋形的情况下，判断预定信噪比是否大于预先设定的第一门限值； 

第四选择子模块，用于在第四判断子模块的判断结果为是的情况下，将当前用户的数据发送模式切换至空间复用波束赋形，在判断结果为否的情况下，保持当前用户的数据发送模式不变； 

第五判断子模块，用于在当前用户的数据发送模式是空间复用波束赋形的情况下，判断虚拟天线相关性是否大于等于预先设定的第三门限值； 

第五选择子模块，用于在第五判断子模块的判断结果为是的情况下，将当前用户的数据发送模式切换至空间分集波束赋形，在判断结果为否的情况下，保持当前用户的数据发送模式不变。 

优选地，在信道质量信息包括预定错误率和虚拟天线相关性的情况下，选择模块42可以包括： 

第六判断子模块，用于在当前用户的数据发送模式是空间分集波束赋形的情况下，判断虚拟天线相关性是否小于预先设定的第三门限值； 

第六选择子模块，用于在第六判断子模块的判断结果为是的情况下，将当前用户的数据发送模式切换至空间复用波束赋形，在判断结果为否的情况下，保持当前用户的数据发送模式不变； 

第七判断子模块，用于在当前用户的数据发送模式是空间复用波束赋形的情况下，判断比特误码率是否大于等于预先设定的第二门限值； 

第七选择子模块，用于在第七判断子模块的判断结果为是的情况下，将当前用户的数据发送模式切换至空间分集波束赋形，在第七判断子模块的判断结果为否的情况下，保持当前用户的数据发送模式不变。 

需要说明的是，系统实施例中描述的空间分集波束赋形和空问复用波束赋形的切换系统对应于上述的方法实施例，其具体的实现方法在方法实施例中已经进行过详细说明，在此不再赘述。 

图5是根据本发明实施例的空间分集波束赋形和空间复用波束赋形的切换系统的详细结构示意图，如图5所示，该系统可以包括： 

模式判决模块51：对应于上述选择模块42，用于根据切换算法，判决该用户最适合使用的发送模式为STBC+BF或SM+BF。其可以上述方法实施例提供的切换算法进行选择切换。 

切换模块52：用于根据模式判决模块51的结果，决定使用STBC+BF发送模块53还是SM+BF发送模块54来发送数据。 

STBC+BF发送模块53：用于采用STBC+BF模式传输数据，具体地，STBC+BF发送模块53可以用于将数据进行STBC编码，并将MIMO编码后的数据乘以对应天线的权值分量后发送出去。 

SM+BF发送模块54：用于采用SM+BF模式传输数据，具体地，SM+BF发送模块54可以用于将数据进行SM编码，并将MIMO编码后的数据乘以对应天线的权值分量后发送出去。 

综上所述，本发明实施例提供的方案可以根据系统的特点，灵活地选择STBC+BF模式和SM+BF模式中性能较好的技术来发送数据，从而最大限度地提高系统的性能。 

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。 

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。 

以上所述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 (7)

1.一种空间分集波束赋形和空间复用波束赋形的切换方法，其特征在于，包括：

在判决周期内，根据信道质量信息从预定数据发送模式中选择适合于当前用户的数据发送模式，其中，所述预定数据发送模式包括：空间分集波束赋形和空间复用波束赋形；

使用选择的所述适合于当前用户的数据发送模式传输数据；

其中，

在所述信道质量信息包括预定信噪比和预定错误率的情况下，根据所述信道质量信息从所述预定数据发送模式中选择适合于当前用户的数据发送模式包括：在所述当前用户的数据发送模式是所述空间分集波束赋形的情况下，判断所述预定信噪比是否大于预先设定的第一门限值，若是，则将所述当前用户的数据发送模式切换至所述空间复用波束赋形，否则，保持所述当前用户的数据发送模式不变；在所述当前用户的数据发送模式是所述空间复用波束赋形的情况下，判断误比特率是否大于预先设定的第二门限值，若是，则将所述当前用户的数据发送模式切换至所述空间分集波束赋形，否则，保持所述当前用户的数据发送模式不变；

在所述信道质量信息包括虚拟天线相关性的情况下，根据所述信道质量信息从所述预定数据发送模式中选择适合于当前用户的数据发送模式包括：判断所述虚拟天线相关性是否小于预先设定的第三门限值，若是，则将所述当前用户的数据发送模式保持或切换至所述空间复用波束赋形，否则，将所述当前用户的数据发送模式保持或切换至所述空间分集波束赋形；

在所述信道质量信息包括预定信噪比和虚拟天线相关性的情况下，根据所述信道质量信息从所述预定数据发送模式中选择适合于当前用户的数据发送模式包括：在所述当前用户的数据发送模式是所述空间分集波束赋形的情况下，判断所述预定信噪比是否大于预先设定的第一门限值，若是，则将所述当前用户的数据发送模式切换至所述空间复用波束赋形，否则，保持所述当前用户的数据发送模式不变；在所述当前用户的数据发送模式是所述空间复用波束赋形的情况下，判断所述虚拟天线相关性是否大于等于预先设定的第三门限值，若是，则将所述当前用户的数据发送模式切换至所述空间分集波束赋形，否则，保持所述当前用户的数据发送模式不变；

在所述信道质量信息包括预定错误率和虚拟天线相关性的情况下，根据所述信道质量信息从所述预定数据发送模式中选择适合于当前用户的数据发送模式包括：在所述当前用户的数据发送模式是所述空间分集波束赋形的情况下，判断所述虚拟天线相关性是否小于预先设定的第三门限值，若是，则将所述当前用户的数据发送模式切换至所述空间复用波束赋形，否则，保持所述当前用户的数据发送模式不变；在所述当前用户的数据发送模式是所述空间复用波束赋形的情况下，判断所述误比特率是否大于等于预先设定的第二门限值，若是，则将所述当前用户的数据发送模式切换至所述空间分集波束赋形，否则，保持所述当前用户的数据发送模式不变。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定信噪比包括以下至少之一：信噪比SNR、信干噪比SINR、载干噪比CINR，所述预定错误率包括以下至少之一：误比特率、误包率。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述虚拟天线相关性R=f(R(k))，其中，R(k)=(h_1,k,...,h_i,k,...,h_m,k)^*(h_m+1,k,...,h_m+i,k,...,h_2m,k)^H是所述当前用户的第k个子载波的虚拟天线相关性参数，f()是预先设置的处理过程，h_i,k是所述当前用户发送天线到发送端第i根天线的第k个子载波对应的信道系数，H为矩阵的共厄转置，k=1,2,...,N，i=1,2,...,m，N为所述当前用户的子载波个数，2m为发送端的天线数。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

其中，a_k为预先设置的所述当前用户的第k个子载波的虚拟天线相关性参数对应的比重。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预定错误率是由接收端反馈给发送端的，或者，所述预定错误率由发送端根据混合自动重传HARQ计算得到的，其中，在所述预定错误率由所述发送端根据HARQ计算得到的情况下：

所述误包率BER=P/Q，P为所述判决周期内第一次重传HARQ发送的数据包个数，Q为总的发送的数据包个数；

所述误比特率BER=P_b/Q_b，P_b为为所述判决周期内第一次重传HARQ发送的数据包对应的比特个数，Q_b为总的发送的数据包对应的比特个数。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定信噪比是由接收端反馈给发送端的或者发送端计算得到的。

7.一种空间分集波束赋形和空间复用波束赋形的切换系统，其特征在于，包括：

选择模块，用于在判决周期内，根据信道质量信息从预定数据发送模式中选择适合于当前用户的数据发送模式，其中，所述预定数据发送模式包括：空间分集波束赋形和空间复用波束赋形；

传输模块，用于使用选择的所述适合于当前用户的数据发送模式传输数据；

其中，

所述选择模块用于：

在所述信道质量信息包括预定信噪比和预定错误率的情况下：在所述当前用户的数据发送模式是所述空间分集波束赋形的情况下，判断所述预定信噪比是否大于预先设定的第一门限值，若是，则将所述当前用户的数据发送模式切换至所述空间复用波束赋形，否则，保持所述当前用户的数据发送模式不变；在所述当前用户的数据发送模式是所述空间复用波束赋形的情况下，判断误比特率是否大于预先设定的第二门限值，若是，则将所述当前用户的数据发送模式切换至所述空间分集波束赋形，否则，保持所述当前用户的数据发送模式不变；

在所述信道质量信息包括虚拟天线相关性的情况下：判断所述虚拟天线相关性是否小于预先设定的第三门限值，若是，则将所述当前用户的数据发送模式保持或切换至所述空间复用波束赋形，否则，将所述当前用户的数据发送模式保持或切换至所述空间分集波束赋形；

在所述信道质量信息包括预定信噪比和虚拟天线相关性的情况下：在所述当前用户的数据发送模式是所述空间分集波束赋形的情况下，判断所述预定信噪比是否大于预先设定的第一门限值，若是，则将所述当前用户的数据发送模式切换至所述空间复用波束赋形，否则，保持所述当前用户的数据发送模式不变；在所述当前用户的数据发送模式是所述空间复用波束赋形的情况下，判断所述虚拟天线相关性是否大于等于预先设定的第三门限值，若是，则将所述当前用户的数据发送模式切换至所述空间分集波束赋形，否则，保持所述当前用户的数据发送模式不变；

在所述信道质量信息包括预定错误率和虚拟天线相关性的情况下：在所述当前用户的数据发送模式是所述空间分集波束赋形的情况下，判断所述虚拟天线相关性是否小于预先设定的第三门限值，若是，则将所述当前用户的数据发送模式切换至所述空间复用波束赋形，否则，保持所述当前用户的数据发送模式不变；在所述当前用户的数据发送模式是所述空间复用波束赋形的情况下，判断所述误比特率是否大于等于预先设定的第二门限值，若是，则将所述当前用户的数据发送模式切换至所述空间分集波束赋形，否则，保持所述当前用户的数据发送模式不变。

Images