CN103051366A - 一种信号发射方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种信号发射方法和装置。本发明提供了一种信号发射方法，通过将8个物理天线的每个子载波都乘以一个特定相位的加权因子，并且物理天线0、1、2、3中任意一个天线和物理天线4、5、6、7中任意一个天线的加权因子的相位还多一个π，然后发射信号，该信号发射方法不会造成基站发射功率的损失，子载波功率波动幅度也比较小，特别是当一路天线发生故障时，性能损失不会太大。

Description

一种信号发射方法和装置

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及通信领域中一种信号发射方法。

背景技术

随着对无线通信系统的吞吐量和覆盖性能的要求越来越高，多输入多输出(Multi-input Multi-output，简称为“MIMO”)技术和正交频分复用(Orthogonal frequency division multiple，简称为“OFDM”)技术的结合成为了热点，如长期演进(Long Term Evolution，简称为“LTE”)系统。在MIMO技术应用中，逻辑数据通道与物理数据通道的数量可能不是对等的，需要建立两者的对应关系，即将逻辑数据通道(或逻辑端口)映射到物理数据通道(或物理天线端口)。目前商用的LTE系统中通常使用2逻辑端口(以下简称为2Port)的传输模式，当基站使用8个物理天线端口发射信号时，需要实现4个物理天线端口(以下简称为天线)到1个逻辑端口的映射，如图1所示，图1为现有的LTE系统中8天线2port的一种信号发射方法和实现结构。

现有技术在使用8天线发射信号时，通常采用宽波束或循环延时分集(Cyclic Delay Diversity，简称为“CDD”)的实现方式。其中宽波束实现方式是将每个物理天线的每个子载波都乘以一个相位相同的加权因子后发射信号，这种实现方式为了达到满足小区覆盖要求的加权后波束形状，一些物理天线对应的发射通路必须降功率发射，造成基站发射功率的损失；CDD实现方式是将每个物理天线的每个子载波都乘以一个相位不同的加权因子后发射信号，这种实现方式带来的性能增益可能无法弥补子载波信号波动带来的性能损失。

发明内容

为解决上述两种现有技术带来的技术问题，第一方面，本发明提供了一种信号发射方法，所述方法应用于包括2个逻辑端口和8个物理天线的通信系统中，所述2个逻辑端口为逻辑端口0、1，所述8个物理天线为物理天线0、1、2、3和物理天线4、5、6、7；包括：

将所述逻辑端口0和逻辑端口1的信号加权后映射到物理天线0、1、2、3和物理天线4、5、6、7，并发射所述信号；

其中各物理天线的加权因子的幅度均为1；

各物理天线的加权因子的相位分别为：物理天线0、4为0，物理天线1、5为Δ1*k，物理天线2、6为Δ2*k，物理天线3、7为(Δ1+Δ2)*k，并且在此基础上物理天线0、1、2、3中任意一个天线和物理天线4、5、6、7中任意一个天线的加权因子的相位还多一个π，其中Δ1和Δ2为相邻子载波之间的相位差，k为子载波编号。

在第一种可能的实现方式中，结合第一方面，所述各物理天线的加权因子的相位还包括：将物理天线1、2、3的加权因子的相位分别再增加α1、β1、α1与β1的和；其中α1和β1是任意的角度值。

在第二种可能的实现方式中，结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，所述各物理天线的加权因子的相位还包括：将物理天线5、6、7的加权因子的相位分别再增加α2、β2、α2与β2的和；其中α2和β2是任意的角度值。

在第三种可能的实现方式中，结合第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式或第一方面的第二种可能的实现方式，所述各物理天线的加权因子的相位还包括：将各物理天线的加权因子的相位再同时增加

算中是任意的角度值。

第二方面，本发明提供了一种信号发射装置，位于包括2个逻辑端口和8个物理天线的通信系统中，所述2个逻辑端口为逻辑端口0、1，所述8个物理天线为物理天线0、1、2、3和物理天线4、5、6、7，还包括：

处理模块，将所述逻辑端口0和逻辑端口1的信号加权后映射到物理天线0、1、2、3和物理天线4、5、6、7；

发射模块，用于发射所述信号；

其中各物理天线的加权因子的幅度均为1；

各物理天线的加权因子的相位分别为：物理天线0、4为0，物理天线1、5为Δ1*k，物理天线2、6为Δ2*k，物理天线3、7为(Δ1+Δ2)*k，并且在此基础上物理天线0、1、2、3中任意一个天线和物理天线4、5、6、7中任意一个天线的加权因子的相位还多一个π，其中Δ1和Δ2为相邻子载波之间的相位差，k为子载波编号。

在第一种可能的实现方式中，结合第二方面，所述各物理天线的加权因子的相位还包括：将物理天线1、2、3的加权因子的相位分别再增加α1、β1、α1与β1的和；其中α1和β1是任意的角度值。

在第二种可能的实现方式中，结合第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式，所述各物理天线的加权因子的相位还包括：将物理天线5、6、7的加权因子的相位分别再增加α2、β2、α2与β2的和；其中α2和β2是任意的角度值。

在第三种可能的实现方式中，结合第二方面、第二方面的第一种可能的实现方式或第二方面的第二种可能的实现方式，所述各物理天线的加权因子的相位还包括：将各物理天线的加权因子的相位再同时增加

算中

是任意的角度值。

本发明通过将8个物理天线的每个子载波都乘以一个特定相位的加权因子，并且将物理天线0、1、2、3中任意一个天线和物理天线4、5、6、7中任意一个天线的加权因子的相位还多一个π，然后发射信号，该信号发射方法不会造成基站发射功率的损失，子载波功率波动幅度也比较小，特别是当一路天线发生故障时，性能损失不会太大。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的LTE系统中8天线2port的一种信号发射方法和实现结构；

图2为现有的LTE系统中8天线2port的另一种信号发射方法和实现结构；

图3为本发明实施例提供的一种信号发射装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种信号发射装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

实施例一

本实施例提供了一种信号发射方法，所述方法应用于包括2个逻辑端口和8个物理天线的通信系统中，所述2个逻辑端口为逻辑端口0、1，所述8个物理天线为物理天线0、1、2、3和物理天线4、5、6、7；

本发明中所称的天线均指物理天线，8个物理天线可以为同极化天线或交叉极化天线，本实施例以4列校正到阵元的、等间距的、每列为正45度和负45度的交叉极化物理天线为例进行说明。

图2是该信号发射方法所采用的一种实现结构，如图2所示，经过预编码(Precoding)的两个Port信号，再经过加权处理后，分别映射到8个物理天线，映射方法可以为将逻辑端口0的信号映射到物理天线0、1、2、3，并将逻辑端口1的信号映射到物理天线4、5、6、7；也可以为将逻辑端口0的信号映射到物理天线4、5、6、7，并将逻辑端口1的信号映射到物理天线0、1、2、3。

其中各物理天线的加权因子的幅度均为1；

物理天线0、1、2、3的加权因子的相位分别为：0、Δ1*k、Δ2*k、(Δ1+Δ2)*k；物理天线4、5、6、7的加权因子的相位分别为：0、Δ3*k、Δ4*k、(Δ3+Δ4)*k，并且在此基础上将物理天线0、1、2、3中任意一个天线和物理天线4、5、6、7中任意一个天线的加权因子的相位增加π，Δ1、Δ2、Δ3、Δ4分别为物理天线1、2、5、6的相邻子载波之间的相位差，k为子载波编号。

当Δ1＝Δ3，Δ2＝Δ4时各物理天线的加权因子的相位分别为：物理天线0、4为0，物理天线1、5为Δ1*k，物理天线2、6为Δ2*k，物理天线3、7为(Δ1+Δ2)*k，并且在此基础上将物理天线0、1、2、3中任意一个天线和物理天线4、5、6、7中任意一个天线的加权因子的相位增加π。

按照上述方法对两个Port信号进行加权映射后，再通过各物理天线发射所述信号。

可选的，将物理天线1的加权因子的相位再增加α1，将物理天线2的加权因子的相位再增加β1，将物理天线3的加权因子的相位再增加α1与β1的和；其中α1和β1是任意的角度值，例如0度到2π。

还可以在上述可选方案的基础上，将物理天线5的加权因子的相位再增加α2，将物理天线6的加权因子的相位再增加β2，将物理天线7的加权因子的相位再增加α2与β2的和；其中α2和β2是任意的角度值，例如0度到2π。即各物理天线的加权因子的相位分别为：物理天线0、4为0，物理天线1、5分别为Δ1*k+α1、Δ1*k+α2，物理天线2、6分别为Δ2*k+β1、Δ2*k+β2，物理天线3、7分别为(Δ1+Δ2)*k+α1+β1、(Δ1+Δ2)*k+α2+β2，并且在此基础上将物理天线0、1、2、3中任意一个天线和物理天线4、5、6、7中任意一个天线的加权因子的相位增加π。

可选的，当α1＝α2＝α，β1＝β2＝β时，就相当于将物理天线1、5的加权因子的相位再增加α，将物理天线2、6的加权因子的相位再增加β，将物理天线3、7的加权因子的相位再增加α与β的和；其中α和β是任意的角度值。即各物理天线的加权因子的相位分别为：物理天线0、4为0，物理天线1、5为Δ1*k+α，物理天线2、6为Δ2*k+β，物理天线3、7为(Δ1+Δ2)*k+α+β，并且在此基础上将物理天线0、1、2、3中任意一个天线和物理天线4、5、6、7中任意一个天线的加权因子的相位增加π。

此时将所述逻辑端口0的信号加权后映射到物理天线0、1、2、3可以表示为下列公式：

W₀[w₀₀  w₀₁ w₀₂ w₀₃]

＝[1 e^-j[Δ1k+α] e^-j[Δ2k+β] e^{-j[(Δ1+Δ2)k+α+β+π]}]

其中W₀表示逻辑端口0的信号的每个子载波加权；w₀₀、w₀₁、w₀₂、w₀₃分别表示物理天线0、1、2、3。

将所述逻辑端口1的信号加权后映射到物理天线4、5、6、7可以表示为下列公式：

W₁＝[w₁₀ w₁₁ w₁₂ w₁₃]

＝[1 e^-j[Δ1k+α] e^{-j[Δ2k+β+π]} e^{-j[(Δ1+Δ2)k+α+β]}]

其中W₁表示逻辑端口1的信号的每个子载波加权；w₁₀、w₁₁、w₁₂、w₁₃分别表示物理天线4、5、6、7。

上述两个公式中，Δ1＝Δ3，Δ2＝Δ4，α1＝α2＝α，β1＝β2＝β，并且分别在天线3和天线6的加权因子的相位增加了π。

可选的，在上述方案的基础上，还可以将各物理天线的加权因子的相位再同时增加

其中

是任意的角度值，例如0度到2π。以α1＝α2＝α，β1＝β2＝β时为例，即各物理天线的加权因子的相位分别为：物理天线0、4为物理天线1、5为

物理天线2、6为

物理天线3、7为并且在此基础上将物理天线0、1、2、3中任意一个天线和物理天线4、5、6、7中任意一个天线的加权因子的相位增加π。

该信号发射方法充分利用了各个物理天线的发射功率，不会造成基站发射功率的损失，子载波功率波动幅度也比较小，特别是当一路天线发生故障时，性能损失不会太大。

实施例二

本实施例提供了一种信号发射装置，与通信系统相连接，或者位于通信系统中，该通信系统包括2个逻辑端口和8个物理天线，所述2个逻辑端口为逻辑端口0、1，所述8个物理天线为物理天线0、1、2、3和物理天线4、5、6、7；

本发明中所称的天线均指物理天线，8个物理天线可以为同极化天线或交叉极化天线，本实施例以4列校正到阵元的、等间距的、每列为正45度和负45度的交叉极化物理天线为例进行说明。

图3是该信号发射装置的一种结构示意图，图中省略了逻辑端口和物理天线，如图3所示，该信号发射装置包括：

处理模块31，将所述逻辑端口0和逻辑端口1的信号加权后映射到物理天线0、1、2、3和物理天线4、5、6、7；

发射模块32，用于发射所述信号；

其中各物理天线的加权因子的幅度均为1；

物理天线0、1、2、3的加权因子的相位分别为：0、Δ1*k、Δ2*k、(Δ1+Δ2)*k；物理天线4、5、6、7的加权因子的相位分别为：0、Δ3*k、Δ4*k、(Δ3+Δ4)*k，并且在此基础上将物理天线0、1、2、3中任意一个天线和物理天线4、5、6、7中任意一个天线的加权因子的相位增加π，Δ1、Δ2、Δ3、Δ4分别为物理天线1、2、5、6的相邻子载波之间的相位差，k为子载波编号。

当Δ1＝Δ3，Δ2＝Δ4时各物理天线的加权因子的相位分别为：物理天线0、4为0，物理天线1、5为Δ1*k，物理天线2、6为Δ2*k，物理天线3、7为(Δ1+Δ2)*k，并且在此基础上将物理天线0、1、2、3中任意一个天线和物理天线4、5、6、7中任意一个天线的加权因子的相位增加π。

可选的，将物理天线1的加权因子的相位再增加α1，将物理天线2的加权因子的相位再增加β1，将物理天线3的加权因子的相位再增加α1与β1的和；其中α1和β1是任意的角度值，例如0度到2π。

还可以在上述可选方案的基础上，将物理天线5的加权因子的相位再增加α2，将物理天线6的加权因子的相位再增加β2，将物理天线7的加权因子的相位再增加α2与β2的和；其中α2和β2是任意的角度值，例如0度到2π。即各物理天线的加权因子的相位分别为：物理天线0、4为0，物理天线1、5分别为Δ1*k+α1、Δ1*k+α2，物理天线2、6分别为Δ2*k+β1、Δ2*k+β2，物理天线3、7分别为(Δ1+Δ2)*k+α1+β1、(Δ1+Δ2)*k+α2+β2，并且在此基础上将物理天线0、1、2、3中任意一个天线和物理天线4、5、6、7中任意一个天线的加权因子的相位增加π。

可选的，当α1＝α2＝α，β1＝β2＝β时，就相当于将物理天线1、5的加权因子的相位再增加α，将物理天线2、6的加权因子的相位再增加β，将物理天线3、7的加权因子的相位再增加α与β的和；其中α和β是任意的角度值。即各物理天线的加权因子的相位分别为：物理天线0、4为0，物理天线1、5为Δ1*k+α，物理天线2、6为Δ2*k+β，物理天线3、7为(Δ1+Δ2)*k+α+β，并且在此基础上将物理天线0、1、2、3中任意一个天线和物理天线4、5、6、7中任意一个天线的加权因子的相位增加π。

此时将所述逻辑端口0的信号加权后映射到物理天线0、1、2、3可以表示为下列公式：

W₀＝[w₀₀ w₀₁ w₀₂ w₀₃]

＝[1 e^-j[Δ1k+α] e^-j[Δ2k+β] e^{-j[(Δ1+Δ2)k+α+β+π]}]

其中W₀表示逻辑端口0的信号的每个子载波加权；w₀₀、w₀₁、w₀₂、w₀₃分别表示物理天线0、1、2、3。

将所述逻辑端口1的信号加权后映射到物理天线4、5、6、7可以表示为下列公式：

W₁＝[w₁₀ w₁₁ w₁₂ w₁₃]

＝[1 e^-j[Δ1k+α] e^{-j[Δ2k+β+π]} e^{-j[(Δ1+Δ2)k+α+β]}]

其中W₁表示逻辑端口1的信号的每个子载波加权；w₁₀、w₁₁、w₁₂、w₁₃分别表示物理天线4、5、6、7。

上述两个公式中，Δ1＝Δ3，Δ2＝Δ4，α1＝α2＝α，β1＝β2＝β，并且分别在天线3和天线6的加权因子的相位增加了π。

可选的，在上述方案的基础上，还可以将各物理天线的加权因子的相位再同时增加

其中

是任意的角度值，例如0度到2π。以α1＝α2＝α，β1＝β2＝β时为例，即各物理天线的加权因子的相位分别为：物理天线0、4为

物理天线1、5为

物理天线2、6为

物理天线3、7为并且在此基础上将物理天线0、1、2、3中任意一个天线和物理天线4、5、6、7中任意一个天线的加权因子的相位增加π。

该信号发射装置在发射信号时，充分利用了各个物理天线的发射功率，不会造成基站发射功率的损失，子载波功率波动幅度也比较小，特别是当一路天线发生故障时，性能损失不会太大。

实施例三：

本实施例提供了一种信号发射装置，位于包括2个逻辑端口和8个物理天线的通信系统中，图4是该信号发射装置的一种结构示意图，如图4所示，包括：

存储器41，用于存储流程代码；

处理器42，用于根据存储器41中存储的流程代码，执行实施例一中所述的信号加权映射方法；

发射器43，用于发射所述处理器42加权映射后的信号。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，工作器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

应理解，本发明实施例的技术方案可以应用于长期演进(Long TermEvolution，简称为“LTE”)系统、LTE频分双工(Freq用户设备ncy DivisionDuplex，简称为“FDD”)系统、LTE时分双工(Time Division Duplex，简称为“TDD”)、通用移动通信系统(Universal Mobile TelecommunicationSystem，简称为“UMTS”)、全球互联微波接入(Worldwide Interoperability forMicrowave Access，简称为“WiMAX”)通信系统、微波通信系统等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种信号发射方法，所述方法应用于包括2个逻辑端口和8个物理天线的通信系统中，所述2个逻辑端口为逻辑端口0、1，所述8个物理天线为物理天线0、1、2、3和物理天线4、5、6、7；其特征在于，包括：

将所述逻辑端口0和逻辑端口1的信号加权后映射到物理天线0、1、2、3和物理天线4、5、6、7，并发射所述信号；

其中各物理天线的加权因子的幅度均为1；

各物理天线的加权因子的相位分别为：物理天线0、4为0，物理天线1、5为Δ1*k，物理天线2、6为Δ2*k，物理天线3、7为(Δ1+Δ2)*k，并且在此基础上物理天线0、1、2、3中任意一个天线和物理天线4、5、6、7中任意一个天线的加权因子的相位还多一个π，其中Δ1和Δ2为相邻子载波之间的相位差，k为子载波编号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各物理天线的加权因子的相位还包括：

将物理天线1、2、3的加权因子的相位分别再增加α1、β1、α1与β1的和；其中α1和β1是任意的角度值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述各物理天线的加权因子的相位还包括：

将物理天线5、6、7的加权因子的相位分别再增加α2、β2、α2与β2的和；其中α2和β2是任意的角度值。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述各物理天线的加权因子的相位还包括：

将各物理天线的加权因子的相位再同时增加

其中

是任意的角度值。

5.一种信号发射装置，位于包括2个逻辑端口和8个物理天线的通信系统中，所述2个逻辑端口为逻辑端口0、1，所述8个物理天线为物理天线0、1、2、3和物理天线4、5、6、7，其特征在于，还包括：

处理模块，将所述逻辑端口0和逻辑端口1的信号加权后映射到物理天线0、1、2、3和物理天线4、5、6、7；

发射模块，用于发射所述信号；

其中各物理天线的加权因子的幅度均为1；

各物理天线的加权因子的相位分别为：物理天线0、4为0，物理天线1、5为Δ1*k，物理天线2、6为Δ2*k，物理天线3、7为(Δ1+Δ2)*k，并且在此基础上物理天线0、1、2、3中任意一个天线和物理天线4、5、6、7中任意一个天线的加权因子的相位还多一个π，其中Δ1和Δ2为相邻子载波之间的相位差，k为子载波编号。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述各物理天线的加权因子的相位还包括：

将物理天线1、2、3的加权因子的相位分别再增加α1、β1、α1与β1的和；其中α1和β1是任意的角度值。

7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述各物理天线的加权因子的相位还包括：

将物理天线5、6、7的加权因子的相位分别再增加α2、β2、α2与β2的和；其中α2和β2是任意的角度值。

8.根据权利要求5-7任一项所述的装置，其特征在于，所述各物理天线的加权因子的相位还包括：

将各物理天线的加权因子的相位再同时增加

其中

是任意的角度值。

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