CN103812538B - 单天线支持发送分集技术的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了单天线支持发送分集技术的装置和方法。根据本发明的实施方式，将来自可支持发送分集技术的具有mTnR个通道的射频单元的多个（例如，2个）射频口的数据进行合并，其中每个射频口的数据彼此正交并且包含相同的信息，单天线（例如，单漏缆）发送合并后的数据。当射频单元的任意一个射频口和/或射频通道和/或连接射频口的馈线发生故障后，该单天线仍能不中断地保持无线通信，提高了单天线场景下的无线通信质量。

Description

单天线支持发送分集技术的装置和方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体涉及单天线部署场景下的MIMO技术的应用。

背景技术

在无线通信技术中，MIMO(多入多出)技术已较为成熟并广泛进入商用。发送分集作为一种重要的MIMO技术被应用于LTE无线通信系统和采用STTD技术的UMTS系统等。采用发送分集可提高无线链路的可靠性，例如，在采用发送分集技术的无线通信系统中，基站侧可具有多个发射和接收通道，当其中一个发射和/或接收通道出现故障时，虽然通信的质量会有所下降，但仍能维持数据传输。

而在实际的部署场景中，某些情况下，只能用一根天线覆盖一个特定的区域。例如，如图1所示，基站的射频单元RU1支持2T2R(即2个发射通道和2个接收通道)模式。为了覆盖隧道内的区域，基站采用漏泄同轴电缆(即Leaky Coaxial Cable，本发明中简称为漏缆)A1作为天线以支持隧道中的无线通信，而因为铺设漏缆的成本较高，所以隧道中一般仅部署一根漏缆A1(这种情形可被称为单漏缆)，射频单元RU1的射频口P1通过漏缆A1来发射和/或接收数据，射频口P2不进行数据传输。单漏缆导致发送分集技术不能直接被用于对于隧道的无线通信，当射频单元RU1中对应于射频口P1的通道和/或连接射频口P1与天线A1的馈线出现故障后，可能会导致隧道内的通信中断。在短隧道下，可能出现如图2所示的部署情景。在图2中，基站需要覆盖隧道外和隧道内的区域，基站也采用2T2R的射频单元RU1，因为射频单元RU1的一个射频口P1与单漏缆A1相连以覆盖隧道内的区域，导致基站在覆盖隧道外的区域时也被迫使用1T1R的通信模式，即用另一个射频口P2与天线A2相连以覆盖隧道外的区域。图2中，射频单元RU1中的任意一条通道、连接射频口P1和单漏缆A1的馈线和连接射频口P2和单漏缆A2的馈线中的任意一者出现故障后，都可能会导致部分区域的通信中断。

发明内容

本发明公开了一种在无线通信中用单天线支持发送分集技术的装置，采用了该装置后，当支持发送分集技术的射频单元内的任意一条通道或任意一条连接天线与射频单元的馈线出现故障后，该天线的覆盖区域内仍能进行正常的通信。本发明还公开了一种用单天线支持发送分集技术的方法。

根据本发明的一个方面提供了一种在无线通信中用单天线支持发送分集技术的装置，该装置包括：可具有m路发射通道和n路接收通道的射频单元，所述射频单元可具有p个射频口，m和n都是自然数，并且m和n中至少有一个大于1，p与m和n中较大的数相等；以及第一合分路器，所述第一合分路器的多端口侧的x个端口可与所述射频单元的x个射频口相连，所述第一合分路器的单端口侧的单端口与第一天线相连，其中x是小于等于p并且大于1的整数。第一天线可以是单漏缆。

根据本发明的另一方面还提供了一种单天线支持发送分集技术的装置，所述装置包括：可具有m路发射通道和n路接收通道的射频单元，所述射频单元可具有p个射频口，m和n都是自然数，并且m和n中至少有一个大于1，p与m和n中较大的数相等；第一合分路器，所述第一合分路器的多端口侧的x个端口可与所述射频单元的x个射频口相连，其中x是小于等于p并且大于1的整数；以及第二合分路器，所述第二合分路器的单端口侧的端口与所述第一合分路器的单端口侧的端口相连，所述第二合分路器的多端口侧的第一端口与第一天线相连。并且，第二合分路器的所述多端口侧的第二端口可与第二天线相连，所述第一天线与所述第二天线所覆盖的无线通信区域不同。第一天线和第二天线都可以是单漏缆。

根据本发明的另一方面还提供了一种单天线支持发送分集技术的装置，所述装置包括：可具有m路发射通道和n路接收通道的射频单元，所述射频单元可具有p个射频口，m和n都是自然数，并且m和n中至少有一个大于1，p与m和n中较大的数相等；第二合分路器，所述第二合分路器的单端口侧的端口可与所述射频单元的x个所述射频口相连，其中x是小于等于p并且大于1的整数；以及第一合分路器，所述第二合分路器中的每一者的多端口侧的第一端口可与所述第一合分路器的多端口侧的端口相连，所述第一合分路器的单端口侧的端口可与第一天线相连。其中，第二合分路器的所述多端口侧的第二端口可与第二天线相连，所述第一天线所覆盖的区域与所述第二天线所覆盖的无线通信区域不同。第一天线可以是单漏缆，第二天线可以包括多个天线(例如，覆盖同一区域的两个天线)。

本发明所述的装置可支持具有mTnR通道(m个发射通道和n个接收通道，其中m和n都是正整数，并且至少有一个大于1)的射频单元，例如，可以是m＝n＝p＝x＝2或者m＝n＝p＝4并且x＝2。

根据本发明的一个方面还提供了一种单天线支持发送分集技术的方法，所述方法包括：可将来自射频单元的至少一个射频口的信号合并成一路信号，合并后的所述一路信号通过第一天线发射；可将来自所述第一天线的信号分成至少一路信号并将分开后的所述至少一路信号传输至所述射频单元的至少一个射频口；以及其中用于输出数据的所述至少一个射频口的数目和用于输入数据的所述至少一个射频口的数目可以是相同的或者是不同的，并且二者中的至少一者是大于1的整数。

根据本发明的另一方面还公开了一种单天线支持发送分集技术的方法，所述方法包括：可将来自射频单元的至少一个射频口的信号合并成一路信号，再将合并后的所述一路信号分成多路信号，所述多路信号中的一路通过第一天线发射；可将来自多个天线的信号合并成一路，再将合并后的信号分成至少一路信号，并将分开后的所述至少一路信号传输至所述射频单元的至少一个射频口，所述多个天线包括所述第一天线；以及其中用于输出数据的至少一个射频口的数目和用于输入数据的所述至少一个射频口的数目可以是相同的或者是不同的，并且二者中的至少一者是大于1的整数。

根据本发明的另一方面还提供了一种单天线支持发送分集技术的方法，所述方法包括：将来自射频单元的至少一个射频口中的每一者的信号分成多路信号，从所述至少一个射频口中的每一者对应的所述多路信号中选出一路，再将所选出的全部信号合并成一路后通过第一天线发射；将来自所述第一天线的数据分成至少一路，并且其中每一路与来自其他天线的数据合并后被传输至一个射频口；其中用于输出数据的至少一个射频口和用于输入数据的至少一个所述射频口的数目可以是相同的或者是不同的，并且二者中的至少一者是大于1的整数。

本发明能大大提高采用发送分集技术的无线通信系统在单天线场景下的通信质量。

附图说明

相同的附图标记用于表示相同或相似的部件。

图1示出了现有技术中的支持隧道内单漏缆通信的装置的示意图；

图2示出了现有技术中的同时支持隧道内外的1T1R通信模式的装置的示意图；

图3示出了根据本发明的一个实施方式的单天线支持发送分集技术的装置的示意图；

图4示出了根据本发明的另一实施方式的双侧单天线都支持发送分集技术的装置的示意图；

图5示出了根据本发明的另一实施方式的单天线支持发送分集技术的装置的示意图；以及

图6示出了根据本发明的另一实施方式的单天线支持发送分集技术的装置的示意图。

具体实施方式

要强调的是，实际应用中，天线与合分路器间的连接、天线与射频单元间的连接、合分路器与射频单元间的连接以及不同合分路器之间的连接等，通常不是端口直连，而要通过馈线等连接部件相连。因为这是本领域的公知常识，所以本发明在实施方式的描述中没有对该连接方式做详细说明，本发明中提到的“连接”、“相连”等概念，包括被连接的部件间通过馈线等连接部件相连。

本发明提供了在单天线场景下支持发送分集技术的装置和方法。根据本发明的实施方式，将来自可支持发送分集技术的具有mTnR个通道的射频单元的多个(例如，2个)射频口的数据进行合并，其中每个射频口的数据彼此正交并且包含相同的信息，单天线(例如，单漏缆)发送合并后的数据。当射频单元的任意一个射频口和/或射频通道和/或连接射频口的馈线发生故障后，该单天线仍能不中断地保持无线通信，提高了单天线场景下的无线通信质量。

图3中的部署场景可对应于图1的场景(图1中的漏缆可视为天线的一种)。图中，基站的射频单元RU1可支持2T2R(即2个发射通道和2个接收通道)通信模式。基站用一根天线A1来接收和/或发射数据(例如，基站所要覆盖的区域是隧道，而该隧道中只铺设了一根漏缆)，此处将天线A1称为第一天线。在图中所示的装置中，射频单元RU1的第一射频口P1和第二射频口P2都接在第一合分路器(从一个方向看是合路器，从另一个方向看是分路器)CB1的多端口一端的不同端口上。第一合分路器CB1的单端口一侧与天线A1相连。在发射数据时，设第一射频口P1和第二射频口P2的输出信号分别为S1和S2，根据发送分集的性质，信号S1和S2彼此正交，并且都携带了需要发射的全部信息。此时，第一合分路器CB1可被用作合路器，其单端口侧的输出信号S₁1为：

S₁1＝K₁*S1+K₂*S2

其中，K₁和K₂都是模大于0而小于1的复数。当射频单元RU1中的一条发射通道出现故障后，或者第一合分路器CB1与两个射频口相连的两条馈线中的一条出现故障，基站仍可通过第一天线A1传输数据。例如，第一合分路器CB1与第二射频口P2间的馈线发生故障和/或射频单元RU1中第二射频口P2所对应的发射通道发生故障，则仍有：

S₁1＝K₁*S1

因此，第一天线A1所覆盖的区域内的无线通信虽然可能出现通信质量下降的情况，但通信仍能被维持而不会中断。

图3所示的装置在接收信号时，合分路器CB1可被用作分路器，原理和发射时相似。第一射频口P1和第二射频口P2都可从第一天线A1接收数据，设第一合分路器CB1的单端口一侧的输入信号是S₁1，输入到射频口P1和P2的信号分别是S1和S2，则有：

S1＝C₁*S₁1

S2＝C₂*S₁1

其中，C₁和C₂都是模大于0小于1的复数。当射频单元RU1中的任一接收通道出现故障，或者第一合分路器CB1与两个射频接口相连的馈线中的一者出现故障，基站仍能接收到无线数据。一些射频单元的发射通道和接收通道的数目可能并不相等，例如4T2R或2T1R等。对于这类射频单元，本发明同样适用。这类射频单元的射频口的数目p等于发射通道数目m和接收通道p数目中较大的一个。为使描述简要，在后文中仅以发射方向为例对具体的信号传输进行说明。

图4示出了根据本发明一个实施方式的支持双侧单天线的2T2R模式的装置。图4中，2T2R模式的射频单元RU1要支持在不同的两个区域内的无线通信，并且对应于每个区域只能用一根天线来进行数据传输(例如，基站要覆盖两侧的两个隧道，其中每一个隧道中只铺设了一根漏缆)。如图所示，射频单元RU1的第一射频口P1和第二射频口P2分别连接在第一合分路器CB1的多端口一侧的不同端口上，第一合分路器CB1的单端口连接至第二合分路器CB2的单端口，第一天线A1和第二天线A2与第二合分路器CB2的多端口一侧的不同端口相连。设两个射频口的输出信号分别是S1和S2，则第一合分路器CB1(发射是被用作合路器)的单端口侧的输出信号为：

S₁1＝K₁*S1+K₂*S2

该信号被传输至第二合分路器CB2的单端口，则第二合分路器CB2的多端口一侧的输出中的一路为：

S₂1＝C₁*S₁1＝C₁*K₁*S1+C₁*K₂*S2

合分路器CB2的多端口一侧的输出中的另一路为：

S₂2＝C₂*S₁1＝C₂*K₁*S1+C₂*K₂*S2

其中C₁、C₂、K₁、K₂都是模大于0小于1的复数。因此当射频单元RU1中的一条通道出现故障后，或者第一合分路器CB1与两个射频口相连的两条馈线中的一条出现故障，第一天线A1和第二天线A2仍能为各自所覆盖的区域提供无线通信。也可将图4中的合分路器CB1和CB2封装成为一个合分路器，连接原理遵循上述描述，从发射方向看是先对信号进行合路再进行分路，从接收方向看是先对信号进行分路再进行合路，图4为了更清晰的显示本发明的原理，将其示意为两个部件。

图5示出了根据本发明的另一实施方式的单天线支持2T2R模式的装置的示意图。图5中的基站的覆盖区域中的一部分只支持第一天线A1(例如，基站所支持的部分区域是隧道区域，该隧道中仅铺设了一根漏缆，则第一天线A1可为单漏缆)，另一部分区域可支持第二天线A2和第二天线A3构成的双天线传输(例如，该部分区域为隧道外的区域)。仍以支持2T2R模式的射频单元RU1为例进行说明。射频单元RU1的第一射频口P1的输出信号连接至第二合分路器CB3的单端口，第二射频口P2的输出信号连接至第二合分路器CB4的单端口。如图所示，第二合分路器CB3的多端口侧的一个端口连接至第二天线A2，其多端口侧的另一个端口连接至第一合分路器CB1的多端口侧的一个端口；第二合分路器CB4的多端口侧的一个端口连接至第二天线A3，其多端口侧的另一个端口连接至第一合分路器CB1的多端口侧的另一个端口。设第一射频口P1的输出信号为S1，第二射频口P2的输出信号为S2，第二合分路器CB3的多端口侧的输出的信号分别为S₃1和S₃2，第二合分路器CB4的多端口侧的输出信号分别为S₄1和S₄2，则有：

S₃1＝C₁*S1

S₃2＝C₂*S1

S₄1＝C₃*S2

S₄2＝C₄*S2

其中信号S₃1和S₄1可分别传输至第二天线A2和A3，以实现对于例如隧道外区域的双天线传输覆盖。而信号S₃2和S₄2被传输至第一合分路器CB1，第一合分路器CB1的单端口侧的输出为

S₁1＝K₁*S₃2+K₂*S₄2＝K₁*C₂*S1+K₂*C₄*S2

上述的C₁、C₂、C₃、C₄、K₁和K₂都是大于0小于1的复数。第一合分路器CB1的单端口侧的输出通过第一天线A1发射以支持对于例如隧道内区域的无线通信。第一天线A1所覆盖的区域和第二天线A2、A3所覆盖的区域不同。

图6中的射频单元RU1支持4T4R模式的发射分集技术，其四个射频口分别为P1、P2、P3和P4。其中射频口P1和P2的两端与第一合分路器CB1的多端口侧的两个端口相连，第一合分路器CB1的单端口侧的端口与单天线(例如单漏缆)A1相连；射频口P3与第二天线A2相连，射频口P4与第二天线A3相连。第二天线A2和第二天线A3用于覆盖同一区域，第一天线A1所覆盖的区域与天线A2和A3所覆盖的区域不同。

需要强调的是，以上对各种实施方式的说明中，为了尽可能清楚的说明在单天线下支持发射分集技术的原理，按照器件在传输中起到的不同作用将不同合分路器分开示出。实际应用中，也可将若干个合分路器封装在一起。本公开中的所述的合分路器可以用电桥模块等可实现信号合路和/或分路的射频器件来代替。只要其依照本发明所公开的方式，仍然在本发明的保护范围内。

本领域的技术人员可以理解，本方案可扩展至支持mTnR(即m个发射通道和n个接收通道，本公开中的mTnR都是针对同一射频单元而言)模式的射频单元，其中m和n都是自然数，并且其中至少有一个大于1。

本发明中各种部件的命名仅是为了示例的目的，实际中具有相同或类似特征和功能的部件可能具有不同的名称。

尽管出于解释说明的目的已经公开了本发明的实施方式，但是应理解为本发明不限于此，并且本领域技术人员应理解各种不偏离本发明的范围和主旨的修改、增加和替代是可能的。相应地，任何和所有修改、变化或等效安排应考虑进本发明的范围，并且本发明的详细范围将通过随附的权利要求书公开。

Claims (10)

1.一种单天线支持发送分集技术的装置，所述装置包括：

具有m路发射通道和n路接收通道的射频单元，所述射频单元具有p个射频口，m和n都是自然数，并且m和n中至少有一个大于1，p与m和n中较大的数相等，其中来自射频单元的每个射频口的数据彼此正交并且包含相同的信息；以及

第一合分路器，所述第一合分路器的多端口侧的x个端口与所述射频单元的x个射频口相连，所述第一合分路器的单端口侧的单端口与第一天线相连，其中x是小于等于p并且大于1的整数，

其中，在发射数据时，所述第一合分路器的单端口侧的输出信号为其中，Si为第i个射频口的输出信号，K_i为模大于0而小于1的复数；在接收信号时，所述第一合分路器的单端口一侧的输入信号是S₁1，第i个射频口的输入信号为Si＝C_i*S₁1，i＝1,2,...p,i∈N，C_i为模大于0而小于1的复数。

2.一种单天线支持发送分集技术的装置，所述装置包括：

具有m路发射通道和n路接收通道的射频单元，所述射频单元具有p个射频口，m和n都是自然数，并且m和n中至少有一个大于1，p与m和n中较大的数相等，其中来自射频单元的每个射频口的数据彼此正交并且包含相同的信息；

第一合分路器，所述第一合分路器的多端口侧的x个端口与所述射频单元的x个射频口相连，其中x是小于等于p并且大于1的整数；以及

第二合分路器，所述第二合分路器的单端口侧的端口与所述第一合分路器的单端口侧的端口相连，所述第二合分路器的多端口侧的第一端口与第一天线相连，

其中，所述第一合分路器的单端口侧的输出信号为其中，Si为第i个射频口的输出信号，所述第二合分路器的多端口侧的第一端口的输出信号为S₂1＝C₁*S₁1，K_i、C₁为模大于0而小于1的复数。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第二合分路器的所述多端口侧的第二端口与第二天线相连，所述第一天线与所述第二天线所覆盖的无线通信区域不同。

4.一种单天线支持发送分集技术的装置，所述装置包括：

具有m路发射通道和n路接收通道的射频单元，所述射频单元具有p个射频口，m和n都是自然数，并且m和n中至少有一个大于1，p与m和n中较大的数相等，其中来自射频单元的每个射频口的数据彼此正交并且包含相同的信息；

x个第二合分路器，所述x个第二合分路器的单端口侧的端口与所述射频单元的x个所述射频口相连，其中x是小于等于p并且大于1的整数；以及

第一合分路器，所述x个第二合分路器中的每一者的多端口侧的第一端口与所述第一合分路器的多端口侧的端口相连，所述第一合分路器的单端口侧的端口与第一天线相连，

其中，所述第二合分路器中的每一者的多端口侧的第一端口的输出信号为S_i1＝C_i*Si，i＝1,2,...x,i∈N，Si为第i个射频口的输出信号，所述第一合分路器的单端口侧的输出信号为C_i、K_i为模大于0而小于1的复数。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述第二合分路器的所述多端口侧的第二端口与第二天线相连，所述第一天线所覆盖的区域与所述第二天线所覆盖的无线通信区域不同。

6.根据权利要求1～5中任意一个权利要求所述的装置，其中所述第一天线是单漏缆。

7.根据权利要求1～5中任意一个权利要求所述的装置，其中m＝n＝p＝x＝2或者m＝n＝p＝4并且x＝2。

8.一种单天线支持发送分集技术的方法，所述方法包括：

将来自射频单元的p个射频口中至少x个射频口的信号合并成一路信号，合并后的所述一路信号通过第一天线发射，所述合并后的所述一路信号为其中，Si为第i个射频口的输出信号，K_i为模大于0而小于1的复数，x是小于等于p并且大于1的整数；

将来自所述第一天线的信号分成至少一路信号并将分开后的所述至少一路信号传输至所述射频单元的至少一个射频口，所述分开后的所述至少一路信号为Si＝C_i*S₁1，i＝1,2,...p,i∈N，C_i为模大于0而小于1的复数；以及

其中用于输出数据的所述至少一个射频口的数目和用于输入数据的所述至少一个射频口的数目相同或不同，并且二者中的至少一者是大于1的整数，其中来自射频单元的每个射频口的数据彼此正交并且包含相同的信息。

9.一种单天线支持发送分集技术的方法，所述方法包括：

将来自射频单元的p个射频口中至少x个射频口的信号合并成一路信号，所述合并成一路信号为其中，Si为第i个射频口的输出信号，再将合并后的所述一路信号分成多路信号，所述多路信号中的一路通过第一天线发射，所述多路信号中的一路信号为S₂1＝C₁*S₁1，K_i、C₁为模大于0而小于1的复数，x是小于等于p并且大于1的整数；

将来自多个天线的信号合并成一路，再将合并后的信号分成至少一路信号，并将分开后的所述至少一路信号传输至所述射频单元的至少一个射频口，所述多个天线包括所述第一天线，所述至少一路信号为Si＝C_i*S₁1，i＝1,2,...p,i∈N，C_i为模大于0而小于1的复数；以及

其中用于输出数据的至少一个射频口的数目和用于输入数据的所述至少一个射频口的数目相同或不同，并且二者中的至少一者是大于1的整数，其中来自射频单元的每个射频口的数据彼此正交并且包含相同的信息。

10.一种单天线支持发送分集技术的方法，所述方法包括：

将来自射频单元的p个射频口中至少x个射频口中的每一者的信号分成多路信号，所述分成多路信号为S_i1＝C_i*Si，i＝1,2,...x,i∈N，Si为第i个射频口的输出信号，从所述至少一个射频口中的每一者对应的所述多路信号中选出一路，再将所选出的全部信号合并成一路后通过第一天线发射，所述合并成一路信号为C_i、K_i为模大于0而小于1的复数，x是小于等于p并且大于1的整数；

将来自所述第一天线的数据分成至少一路，并且其中每一路与来自其他天线的数据合并后被传输至一个射频口；

其中用于输出数据的至少一个射频口和用于输入数据的至少一个所述射频口的数目相同或不同，并且二者中的至少一者是大于1的整数，其中来自射频单元的每个射频口的数据彼此正交并且包含相同的信息。