CN103209011A - 一种ofdm多天线映射方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种OFDM多天线映射方法和装置，包括：将连续子载波映射后的子载波数据分配为N个数据组，其中N为大于或等于2的自然数，每个数据组与相邻数据组在分组交接处有部分被重复分配的子载波数据；对所述N个数据组中的子载波数据分别进行幅度加权，并且使得每个数据组与相邻数据组中被重复分配的子载波数据的权值变化连续；将加权后的N个数据组分别通过N根对应的天线发射出去。实施本发明实施例，可以减少了子载波数据分组交接处的信道在频域上的突变，接收端利用相邻子载波导频信号进行加权平均插值估计信号衰落时，不会产生较大的误差。

Description

一种OFDM多天线映射方法和装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种OFDM多天线映射方法和装置。

背景技术

正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术是一种多载波传输技术，能够很好的克服无线信道的多径效应，并且频谱效率高。现有OFDM发射系统中，采用时域循环分集传输方式进行分集传输带来的增益对于接收端的移动台来说是不稳定的，时域循环时延分集发射会随着发射天线数量的增加，循环时延差加大，信道在频域波动的速度加快而导致调节性能降低。

技术人员采用频域分组的多天线映射方法进行分集传输可以很好的解决上述信道频域波动的问题，该多天线映射方法为：首先将子载波映射的数据分成N个数据组；然后，分别将每个数据组的子载波数据分别通过不同的天线发射出去。

在对现有技术的研究和实践过程中，本发明实施例的发明人发现，采用频域分组的方式进行分集传输仍然存在以下问题：由于基站各天线和移动台各天线之间的信道不同，子载波数据分组交接点的信道在频域存在突变，移动台接收基站信号时，要进行信号功率估计和信道衰落估计，通常会假设临近子载波的信道衰落近似相同，因此会认为交接处的子载波数据信道衰落近似相同，但是交接处的子载波数据的信道存在突变，利用频域相邻导频子载波信号进行载波干扰噪声比(CINR，Carrier to Interference plus Noise Ratio)估计会产生较大误差。

发明内容

鉴于此，本发明实施例提供一种能够减少信道突变的OFDM多天线映射方法和装置。

一种OFDM多天线映射方法，包括：

将连续子载波映射后的子载波数据分配为N个数据组，其中N为大于或等于2的自然数，每个数据组与相邻数据组在分组交接处有部分被重复分配的子载波数据；

对所述N个数据组中的子载波数据分别进行幅度加权，并且使得每个数据组与相邻数据组中被重复分配的子载波数据的权值变化连续；

将加权后的N个数据组分别通过N根对应的天线发射出去。

一种OFDM多天线映射装置，包括：

分组模块，用于将连续子载波映射后的子载波数据分配为N个数据组，其中N为大于或等于2的自然数，每个数据组与相邻数据组在分组交接处有部分被重复被分配的子载波数据；

加权模块，用于对所述N个数据组分别进行幅度加权，并且使得每个数据组与相邻数据组中被重复分配的子载波数据的权值变化连续；

发射模块，用于将加权后的N个数据组分别通过N根天线发射出去。

本发明实施例通过将子载波映射后的数据分配为N个数据组，每相邻两个数据组中都重复分配部分子载波数据，将经过幅度加权后的N个数据组通过N根天线发射出去。通过在连续子载波数据分组交接处重复分配部分数据，经过加权使得分组交接处重复分配的子载波数据在发射总功率不变的情况下的权值变化连续，从而减少了子载波数据分组交接处的信道在频域上的突变，接收端利用相邻子载波导频信号进行加权平均插值估计信号衰落时，不会产生较大的误差。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明OFDM多天线映射方法的第一实施例的基本流程示意图；

图2是本发明是经过线性加权后的四个数据组的示意图；

图3是本发明OFDM多天线映射方法的第二实施例的基本流程示意图；

图4是本发明OFDM多天线映射装置的结构示意图；

图5是本发明实施例应用场景示意图；

图6是本应用场景多载波多天线的OFDM信号发送示意图；

图7是本应用场景分配子载波映射的数据的示意图；

图8是经过线性加权后的两个数据组的示意图；

图9是经过余弦滤波加权后的两个数据组的示意图；

图10是本应用场景天线切换示意图。

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种多载波天线OFDM发射方法，能够在通过多个天线发送子载波数据时，减少子载波数据分组交接处的信道在频域上的突变，本发明实施例还提供相应的多载波天线OFDM发射装置。以下分别进行详细说明。

实施例一

本发明第一实施例的多载波天线OFDM发射方法基本流程可参考图1，本实施例的多载波天线OFDM发射方法的主要包括步骤：

步骤101，将连续子载波映射后的子载波数据分配为N个数据组，其中N为大于或等于2的自然数，每个数据组与相邻数据组在分组交接处有部分被重复分配的子载波数据。

参见图2所示，假设，将频域子载波映射后的子载波数据分成4个数据组，数据组1与数据组2相邻，数据组1与数据组2的交接处有部分子载波数据既分在了数据组1，也分在了数据组2。同样的，数据组2与数据组3的交接处有部分子载波数据既分在了数据组2也分在了数据组3，数据组3与数据组4的交接处有部分子载波数据既分在了数据组3也分在了数据组4。

步骤102，对N个数据组中的子载波数据的幅度加权，并且使得每个数据组与相邻数据组中被重复分配的子载波数据的权值变化连续。

对各个数据组的子载波数据进行幅度加权，从而保证每根天线发射的子载波总功率与未分组发射子载波数据的功率相同，且加权后数据组交接处的子载波数据的权值变化连续，以使数据组与相邻数据组的分组交接处，信道在频域不会存在突变。

步骤103，将加权后的N个数据组分别通过N根对应的天线发射出去。

将加权后的各数据组分别通过对应的天线发射出去。将N个数据组分别通过对应的N根天线发射出去。每个数据组通过指定的与其对应的天线发射。

本实施例的方法可以通过基站实现。在本实施例中，将子载波映射后的子载波数据分配为N个数据组，每相邻两个数据组中都重复分配部分子载波数据，将N组加权后的数据组通过N根天线发射出去。通过加权减少数据组中重复分配的部分子载波数据的信道在频域上的突变，从而进一步减小接收端CINR估计和信道估计的偏差。

实施例二

为便于理解，下面对本发明实施例中的多载波天线OFDM发射方法进行详细描述，请参阅图3，多载波天线OFDM发射方法包括：

步骤301，将连续子载波映射后的子载波数据分配为N个数据组，其中N为大于或等于2的自然数，每个数据组与相邻数据组在分组交接处有部分被重复分配的子载波数据。

假设，要将子载波映射的子载波数据通过2根天线发射，将频域子载波映射后的子载波数据分成2个数据组，在数据组1和数据组2的交接处，有部分子载波数据既分在了数据组1，也分在了数据组2。例如，子载波数据为1～1024，数据组1包括子载波数据1～561，数据组2包括子载波数据464～1024，子载波数据464～561既分在了数据组1，也分在的数据组2。

步骤302，对N个数据组中的子载波数据进行幅度加权，并且使得每个数据组与相邻数据组的分组交界处重复分配的子载波数据的权值变化连续。

例如，对各数据组中的非重复分配的子载波数据的幅度乘以权值

对相邻两个数据组中重复分配的子载波数据分别乘以一个连续变化的权值，使其中一个数据组中被重复分配的子载波数据的幅度从倍连续变化至0，另一个数据组中被重复分配的子载波数据的幅度从0连续变化至

通过对各个数据组的子载波数据进行幅度线性加权，从而保证在分组交接处重复分配的子载波数据的权值变化连续，且天线发射功率与未分组之前的发射功率相同。

下面将通过具体的例子对子载波数据的幅度加权进行详细描述。

例如，将子载波数据分为N个数据组，如果不对各数据组中子载波数据的幅度进行加权提升，每个数据组的天线发射功率就降低原来发射功率的1/N，此时需要将数据组中子载波数据的幅度值乘以系数

从而保证天线发射功率不变。此外，还要保证分组交接处重复分配的部分子载波数据的权值变化连续。参见图7，假设将子载波数据分为两组，即数据组1和数据组2，数据组1中有部分数据既分在了数据组1中也分配在了数据组2中，图7中所示的被重复分配的部分子载波数据是未经过加权处理的子载波数据。假设将数据组1和数据组2中重复分配的子载波数据的幅度分别乘以一个预先指定的线性函数，使得数据组1中被重复分配的子载波数据的幅度乘以的权值为：

$N*\sqrt{\frac{L-n}{L-1}},n\∈[1...L]$

其中L为组1和组2中被重复分配的子载波数目，n为组1和组2中重复分配的子载波索引。从数据组1中非重复分配的子载波数据的幅度乘以的权值到0呈线性递减；而数据组2中被重复分配的子载波数据的幅度乘以的权值为：

$\sqrt{N}*\sqrt{\frac{n-1}{L-1}},n\∈[1...L]$

从0到数据组2中非重复分配的子载波数据的幅度乘以的权值呈线性递增。例如，参见图7所示，数据组1重复分配的子载波数据的权值由非重复分配的子载波数据的权值连续变化到0，数据组2重复分配的子载波数据的权值由0连续变化到非重复分配的子载波数据的权值

然后对两个数据进行线性加权。这样既保证了重复分配的子载波数据权值变化连续不发生突变，又保证了分组子载波数据发射总功率不变。

参见图8所示，也可以对各数据组中的子载波数据进行升余弦滤波加权，将重复分配的子载波数据的幅度乘以预先指定的升余弦函数，加权的目的是要保证重复分配的子载波数据的权值变化连续且天线发射总功率保证与未分组前一致。

步骤303，将加权后的N个数据组分别通过N根天线发射出去。

加权后的每个数据组都分别通过不同天线发射出去，将N个数据组分别通过N根天线发射出去。此N根天线可以是N根定时切换的天线，即N个数据组与N根天线的发射对应关系定时切换，例如，天线1在T1时刻发射数据组1，天线2在T1时刻发送数据组2，天线在T2时刻进行切换，天线1在T2时刻发送数据组2，天线2在T2时刻发射数据组1。依次类推，多天线时，各个天线在不同时刻发送不同的数据组，这样可以增加分集增益。

可选的，该多天线映射方法还可以与多入多出技术相结合，在发送天线数大于2的情况下，采用空时编码与多天线映射方法进行组合的方式进行分集发射。该多天线映射方法还可以和交叉极化天线结合，当采用双极化天线发射时，同一组交叉极化天线发送同一个数据组。

在本实施例中，将子载波映射后的子载波数据分配为N个数据组，每相邻两个数据组中都重复分配部分子载波数据，将N组加权后的数据组通过N根天线发射出去。通过加权减少数据组中重复分配的部分子载波数据的信道的突变，从而进一步减小了接收端CINR估计和信道估计的偏差。此外，本是实施例通过天线在时间上的切换，使得每个数据组通过不同天线发射，充分发挥多天线系统的天线分集增益。

下面对用于执行上述OFDM多天线映射方法的发明实施例的OFDM多天线映射装置进行说明，其结构示意图参考图4，是本发明实施例提供的OFDM多天线映射装置的结构示意图，该OFDM多天线映射装置包括：

分组模块41，用于将连续子载波映射后的子载波数据分配为N个数据组，其中N为大于或等于2的自然数，每个数据组与相邻数据组在分组交接处有部分被重复被分配的子载波数据。

参见图2所示，假设，要将子载波映射的子载波数据通过4根天线发射，将频域子载波映射后的子载波数据分成4个数据组，数据组1与数据组2相邻，数据组1与数据组2的交接处有部分子载波数据既分在了数据组1，也分在了数据组2。同样的，数据组2与数据组3的交接处，有部分子载波数据既分在了数据组2也分在了数据组3，数据组3与数据组4的交接处有部分子载波数据既分在了数据组3也分在了数据组4。

加权模块42，用于对N个数据组中的子载波数据分别进行幅度加权，并且每个数据组与相邻数据组中被重复部分的子载波数据的权值变化连续。

对各个数据组的子载波数据进行幅度线性加权，保证每根天线发射的子载波总功率保持不变。非重复部分的子载波数据乘以的权值可以是一个不变的值，由此使得子载波数据的幅度直接抬升；而重复部分的子载波数据乘以的权值为一个呈线性递减或呈线性递增的函数，由此使得重复部分的子载波数据的波幅度缓降或者缓升，从而减小数据组与数据组交接处的数据子载波的信道的突变。也可以对各数据组的子载波数据进行余弦滤波加权，在加权过程中，非重复部分的子载波数据可以乘以一个不变的值，以使幅度直接抬升，而重复部分的子载波数据可以采用升余弦滤波过度，由此减小数据组与数据组交接处的数据子载波的信道的突变。

发射模块43，用于将加权后的N个数据组分别通过N根天线发射出去。

加权后的每个数据组都通过一根天线发射出去，将N个数据分别通过N根天线发射出去。N个数据组与N根天线的发射对应关系可以定时切换，例如，天线1在T1时刻发射数据组1，天线2在T1时刻发送数据组2，天线在T2时刻进行切换，天线1在T2时刻发送数据组2，天线2在T2时刻发射数据组1。依次类推，多天线时，各个天线在不同时刻发送不同的数据组，这样可以增加分集增益。

上述发射模块43可以进一步包括：

天线切换单元431，用于定时切换N根天线与数据组间的对应关系。

数据发送单元432，用于将加权后的N个数据分别通过定时切换后的N根对应的天线发射出去。

上述加权模块42可以进一步包括：

第一加权单元421，用于对各数据组中的非重复分配的子载波数据的幅度乘以权值

第二加权单元422，用于对N个数据组中每相邻的两个数据组中被重复分配的子载波数据分别乘以一个连续变化的权值，使其中一个数据组中被重复分配的子载波数据的幅度从

倍连续变化至0，另一个数据组中被重复分配的子载波数据的幅度从0连续变化至

具体的，对其中一个对其中一个数据组中被重复分配的子载波数据乘以的函数可以是：

$N*\sqrt{\frac{L-n}{L-1}},n\∈[1...L]$

对另一个数据组中被重复分配的子载波数据乘以的函数可以是：

$\sqrt{N}*\sqrt{\frac{n-1}{L-1}},n\∈[1...L]$

上述L为相邻两个数据组中被重复分配的子载波数目，n为相邻两个数据组中被重复分配的子载波索引。为了便于理解，下面以具体的应用场景对上述实施例进行详细描述：

应用场景，参见图5是本应用场景的流程示意图，参见图6，是本应用场景多载波多天线的OFDM信号发送示意图。下面以发射天线为4举例进行说明，数据流通过子载波映射后，经过空时编码和多天线映射后通过4根线发射出去。

步骤501，将子载波映射后的数据进行空时编码映射为S1和S2两路数据。

当发射天线为4时，可以采用空时编码与多天线映射方法结合的方法进行分集发射。例如，空时编码采用Aloamouti码 $\left[\begin{array}{cc}{s}_1& {-s}_2^{*}\\ s_2& s_1^{*}\end{array}\right]$ ，将子载波映射为S1和S2两路数据，在时刻t，天线1和2上传输符号s₁，天线3和4上传输符号s₂；在时刻t+1，天线1和2上传输符号天线3和4上传输符号

步骤502，对于其中任意一路数据，例如S1路数据，分组模块31将S1路数据分为2个数据组，即数据组1和数据组2，数据组1和数据组2的分组交接处有部分被重复分配的子载波数据，具体可参见图7所示。

步骤503，加权模块32对2个数据组中的子载波数据进行幅度加权。由于子载波数据分为2个数据组，为了保证发射天线的总功率与未分组前相同，对于数据组1和数据组2中非重复分配的子载波数据进行加权，即将非重复分配的子载波数据的幅度乘以

对于数据组1中被重复分配的子载波数据，乘以一个函数(例如，线性函数或余弦函数)，以使数据组1中被重复分配的子载波数据的幅度从

连续变化至0，而对于数据组2中重复分配的子载波数据可以乘以另一个函数(例如，线性函数或余弦函数)，以使数据组2中被重复分配的子载波数据的幅度从0连续变化至

参见图8，是经过线性加权后的2个数据组的示意图，要保证天线发射的总功率不变，对于非重复部分的子载波幅度提高(约等于1.4142)倍，数据组1与数据组2的交接处重复部分的子载波的幅度由(约等于1.4142)倍(非重复部分的子载波数据的权值)线性连续变化至0，数据组2与数据组1的交接处的幅度由0线性连续变化至1.4142倍(非重复部分的子载波的权值)。这样保证加权后重复部分的子载波数据的权值变化时连续的。从而使得子载波数据的权值在数据分组的交接处变化连续，信道不会发生突变。并且可以进一步使接收端进行信道估计时，不会造成信道估计的较大误差。

步骤504，发射模块33将加权后的2个数据组分别通过2根交叉极化天线发射出去。

天线与数据组的发射对应关系可以设置为定时切换。参见图10，是本应用场景天线切换的示意图，在T1时刻，天线1发射数据组1，天线2发送数据组2，在T2时刻，天线2发射数据组1，天线1发射数据组2，同理，对于另一路数据，在T1时刻，天线3发送数据组3，天线4发射数据组4，在T2时刻，天线3发射数据组4，天线4发送数据组3，依次类推，在T(1+n)时刻，天线依次切换，各个天线在不同时刻发送不同的数据组，这样可以增加分集增益。

经过本实施例中，将子载波映射后的数据分配为N个数据组，每相邻两个数据组中都重复分配部分数据，将各组加权后的数据组通过N根天线发射出去，由此减少了数据组中重复分配的部分的信道突变，并且进一步减小了接收端CINR估计和信道估计的偏差。此外，本实施例通过天线在时间上的切换，使得每个数据组通过不同天线发射，充分发挥多天线系统的天线分集增益。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种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，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。

以上对本发明实施例所提供的OFDM多天线映射方法和装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；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 (5)

1.一种OFDM多天线映射装置，其特征在于，包括：

分组模块，用于将连续子载波映射后的子载波数据分配为N个数据组，其中N为大于或等于2的自然数，每个数据组与相邻数据组在分组交接处有部分被重复被分配的子载波数据；

加权模块，用于对所述N个数据组分别进行幅度加权，并且使得每个数据组与相邻数据组中被重复分配的子载波数据的权值变化连续；

发射模块，用于将加权后的N个数据组分别通过N根天线发射出去，所述天线为交叉极化天线；

其中，所述加权模块包括：

第一加权单元，用于对各数据组中的非重复分配的子载波数据的幅度乘以权值

第二加权单元，用于对每相邻两个数据组中被重复分配的子载波数据分别乘以一个连续变化的权值，使其中一个数据组中被重复分配的子载波数据的幅度从

倍连续变化至0，另一个数据组中被重复分配的子载波数据的幅度从0连续变化至

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述发射模块具体还包括：

天线切换单元，用于定时切换数据组与发射天线的对应关系。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二加权单元具体用于：

对每相邻两个数据组中被重复分配的子载波数据分别乘以一个线性函数，使其中一个数据组中被重复分配的子载波数据的幅度从

倍呈线性连续变化至0，另一个数据组中被重复分配的子载波数据的幅度从0呈线性连续变化至

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述对相邻两个数据组中重复分配的子载波数据分别乘以一个线性函数具体为：

对其中一个数据组中被重复分配的子载波数据乘以函数：

$N*\sqrt{\frac{L-n}{L-1}},n\∈[1...L]$

对另一个数据组中被重复分配的子载波数据乘以函数：

$\sqrt{N}*\sqrt{\frac{n-1}{L-1}},n\∈[1...L]$

其中L为相邻两个数据组中被重复分配的子载波数目，n为相邻两个数据组中被重复分配的子载波索引。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二加权单元具体用于：

对各数据组中的子载波数据进行升余弦滤波加权，对被重复分配的子载波数据的幅度乘以预先指定的升余弦函数。

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