CN111030738A - 一种mimo天线的优化方法及移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种MIMO天线的优化方法及移动终端。所述MIMO天线的优化方法包括：所述MIMO天线至少包括一主集天线和一分集天线，所述主集天线和所述分集天线接收多个信号，比较所述多个信号的信道系数，所述信道系数相同的信号为相同信号，解调区别信号，所述区别信号与所述相同信号的信道系数不同。本方案降低了MIMO通讯系统在通讯过程中由于空间信道系数一样带来的自干扰问题，提高了MIMO传输的能力，提高MIMO吞吐量性能。

Description

一种MIMO天线的优化方法及移动终端

技术领域

本发明涉及天线技术领域，具体涉及一种MIMO天线的优化方法及移动终端。

背景技术

MIMO(Multi Input Multi Output，多输入多输出)技术作为5G通讯一个重要技术手段，越来越多的在设计时被当做重要指标进行考量。MIMO技术是指能在不增加带宽的情况下，成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率。MIMO技术中，接收机和发射机同时配置多个天线进行通讯，如图1所示，发射端同2个天线同时发射X1和X2两个信号，吞吐量翻倍；MIMO性能的好坏，非常依赖于MIMO信道模型的质量，即两路信号通过空间传输后，并被终端的2个天线接收后，手机芯片对两路信号可明显区分；MIMO信道模型由基站天线的方向图，空间传输环境以及终端天线的方向图一起构成；MIMO理论正是利用了这些信号在空间传输时造成的幅度，相位，时延方面的变化，来达到多天线传输多路信号的目的。

MIMO技术要求作为接收端的2个或多个天线互不相干，这样在接收基站多个天线的来波时才能将各个来波明显区分，MIMO性能才能达到理论最大吞吐量值。实际情况下，由于受到产品外观以及尺寸的限制，发射端和终端的体积都比较小，发射端的多个MIMO天线和接收端的多个MIMO天线之间的相对关系几乎一样，所以造成两路传输信号在达到终端时时延，幅度，相位特性几乎一样，这对接收机的MIMO性能产生了影响，有时性能甚至不如SISO系统。详细来说，MIMO算法即依赖于解信号与信道质量参数(图1中的+1、-1)组成的方程组，方程组为Y1＝X1-X2，Y2＝X1+X2，求解此二元一次方程组，同时传输X1和X2两个信息，吞吐量翻倍；如果信道质量参数完全一样，即方程组变为Y1＝X1+X2，Y2＝X1+X2，则方程组无解，信号无法解调，系统误码率激增，造成通讯质量下降。因此，怎样降低MIMO通讯系统在通讯过程中由于空间信道系数一样带来的自干扰问题，对MIMO性能进行优化，即一个设计难题。

发明内容

本发明实施例提供一种MIMO天线的优化方法及移动终端，降低MIMO通讯系统在通讯过程中由于空间信道系数一样带来的自干扰问题。

本发明实施例提供的一种MIMO天线的优化方法，包括：

所述MIMO天线至少包括一主集天线和一分集天线；

所述主集天线和所述分集天线接收多个信号；

比较所述多个信号的信道系数，所述信道系数相同的信号为相同信号；

解调区别信号，所述区别信号与所述相同信号的信道系数不同。

可选的，在本发明的一些实施例中，所述解调区别信号，包括：

解调主集天线区别信号，所述主集天线区别信号的信道系数与所述相同信号的信道系数不同；

解调分集天线区别信号，所述分集天线区别信号的信道系数与所述相同信号的信道系数不同。

可选的，在本发明的一些实施例中，所述解调区别信号，包括：

所述解调区别信号的方式具体包括正弦波幅度解调、正弦波角度解调和共振解调技术。

可选的，在本发明的一些实施例中，所述解调区别信号之前，包括：

对所述区别信号进行射频前端处理，滤波处理，模数转换处理。

可选的，在本发明的一些实施例中，所述比较所述多个信号的信道系数，包括：

获取所述多个信号的信号特性参数；

根据所述信号特性参数生成所述信道系数。

可选的，在本发明的一些实施例中，所述信号特性参数包括相位、幅度、时延。

可选的，在本发明的一些实施例中，所述主集天线和所述分集天线接收多个信号，包括：

所述多个信号经过空间传输，所述空间传输环境具体包括多径时延，来波功率的角度散布，交叉极化特性，多普勒频移特性。

相应的，本发明实施例提供的一种MIMO天线的优化装置，包括：

接收单元，用于主集天线和分集天线接收信号；

比较单元，用于比较所述信号的信道系数；

解调单元，用于解调分集天线区别信号和主集天线区别信号。

可选的，在本发明的一些实施例中，所述比较单元，包括：

获取模块，用于获取所述多个信号的信号特性参数，根据所述信号特性参数生成所述信道系数。

此外，本发明实施例还提供了一种移动终端，其特征在于，所述移动终端包括上述的MIMO天线的优化装置。

本发明实施例的MIMO天线优化方法，其中MIMO天线至少包括一主集天线和一分集天线，主集天线和分集天线接收多个信号，在芯片内部比较接收的多个信号的信道系数，信道系数相同的信号为相同信号，解调区别信号，区别信号与所述相同信号的信道系数不同。本方案将主集信号和分集信号严格区分开，降低了MIMO通讯系统在通讯过程中由于空间信道系数一样带来的自干扰问题，提高了MIMO传输的能力，提高MIMO吞吐量性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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是本发明背景技术提供的MIMO天线技术的示意图；

图2是本发明实施例提供的一种MIMO天线的优化方法的流程示意图；

图3是本发明实施例提供的一种MIMO天线的优化装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的移动终端的结构示意图。

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，本领域技术人员在没有作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MIMO天线的设计方法及移动终端。本发明实施例的移动终端可以为手机、平板电脑、笔记本电脑等设备。

以下分别进行详细说明。需说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对实施例优选顺序的限定。

一种MIMO天线的优化方法，包括：所述MIMO天线至少包括一主集天线和一分集天线，所述主集天线和所述分集天线接收多个信号，比较所述多个信号的信道系数，所述信道系数相同的信号为相同信号，解调区别信号，所述区别信号与所述相同信号的信道系数不同。

如图2所示，该方法的具体流程可以如下：

101、所述MIMO天线至少包括一主集天线和一分集天线。

例如，本发明实施例的移动终端中设置MIMO天线，其中MIMO天线至少包括一主集天线和一分集天线，主集天线和分集天线都用来接收发射端发射的信号。

其中，对于主集天线和分集天线的设置并没有严格的要求，通常把同时实现发射和接收的一个天线叫主集天线，另外一个只实现接收的天线叫分集天线。

可选的，发射端可以为基站，接收端可以为手机、电脑等移动终端。

102、所述主集天线和所述分集天线接收多个信号。

例如，发射端向发射端设置的MIMO天线发射多个信号，多个信号经过空间传输，最终到达移动终端的MIMO天线上并被其接收。主集天线上接收的信号称为主集信号，分集天线上接收的信号称为分集信号。

其中，多个信号在空间传输过程中，会经过不同路径，不同建筑物，云层，大气等反射或折射，到达移动终端的MIMO天线时的信号，其信号特性参数已经有很大不同。其中空间传输环境包括多径时延，来波功率的角度散布，交叉极化特性，多普勒频移特性等等，MIMO理论正是利用了这些信号在空间传输过程中造成的幅度，相位，时延方面的变化，来达到多天线传输多路信号的目的。

103、比较所述多个信号的信道系数，所述信道系数相同的信号为相同信号。

例如，主集天线和分集天线接收的信号进入到芯片内部进行解调之前，芯片内部会对所有信号的信号特性参数进行测量，不同的信号的特性参数不同，芯片内部可以据此区分不同的信号。根据测量得到的信号特性参数生成信号的信道系数，即将接收的信号的差异量化为信道系数之间的差异，在芯片内部对生成的信道系数进行比较，信道系数相同的信号为相同信号，信道系数不相同的信号为不同的信号。

其中，主集天线所接收的信号中，有部分信号在经过空间传输后与分集天线所接收的信号中的部分信号的信道系数相同，则此部分信号为相同信号，其余信道系数不相同的主集信号为不同的信号；分集天线所接收的信号中，有部分信号在经过空间传输后与主集天线所接收的信号中的部分信号的信道系数相同，则此部分信号为相同信号，其余信道系数不相同的分集信号为不同的信号；

其中，信号特性参数包括信号的相位、幅度、时延，即信号在MIMO模型里最重要的三项指标。

104、解调区别信号，所述区别信号与所述相同信号的信道系数不同。

例如，本发明实施例中，将信道系数与相同信号的信道系数不同的信号定义为区别信号，区别信号分为主集天线区别信号和分集天线区别信号，在移动终端的芯片内部解调主集天线区别信号和分集天线区别信号。

其中，主集天线接收的信号包括主集天线区别信号和相同信号，主集天线区别信号即信道系数与相同信号的信道系数不同的主集信号；分集天线接收的信号包括分集天线区别信号和相同信号，分集天线区别信号即信道系数与相同信号的信道系数不同的分集信号。

其中，在芯片内部，对于主集天线接收的信号，只对主集天线区别信号进行解调处理，与分集天线的信道系数相同的部分信号则不进行解调处理，这样主集天线去除了与分集天线上的信号信道系数相同的信号，即去除了MIMO方程无解的部分，保留了信道系数与分集天线上的信号信道系数不同的信号；对于分集天线接收的信号，只对分集天线区别信号进行解调处理，与主集天线的信道系数相同的部分信号则不进行解调处理，这样分集天线去除了与主集天线上的信号信道系数相同的信号，即去除了MIMO方程无解的部分，保留了信道系数与主集天线上的信号信道系数不同的信号；严格区分开了分集信号与主集信号，提升了MIMO的吞吐量性能。

其中，解调是从携带信息的已调信号中恢复消息的过程。在各种信息传输或处理系统中，发送端用所欲传送的消息对载波进行调制，产生携带这一消息的信号，接收端必须恢复所传送的消息才能加以利用，这就是解调。

其中，解调区别信号的方式包括正弦波幅度解调、正弦波角度解调和共振解调技术。正弦波幅度解调是从携带消息的调幅信号中恢复消息的过程；正弦波角度解调是从带有消息的调角波中恢复消息的过程；共振解调技术是振动检测技术的发展和延伸，它从振动检测技术中分离并发展起来，在发展中融入声学、声发射、应变、应力检测而拓宽了其对于工业故障诊断的服务领域。

其中，在解调区别信号之前，要对区别信号进行射频前端处理，滤波处理以及模数转换处理。

为了更好地实施以上方法，本发明实施例还可以提供一种MIMO天线的优化装置，该装置具体可以集成在网络设备中，该网络设备可以是移动终端等设备。

例如，如图3所示，该装置可以包括接收单元301、比较单元302、解调单元303，如下：

(1)接收单元301

接收单元301，用于主集天线和分集天线接收信号。

例如，移动终端的接收单元201，分为主集天线接收模块和分集天线接收模块，主集天线接收模块接收经过空间传输到达主集天线的信号，分集天线接收模块接收经过空间传输到达分集天线的信号。

(2)比较单元302

比较单元302，用于比较所述信号的信道系数。

例如，移动终端芯片内部的比较单元302对主集天线和分集天线接收的所有信号的信道系数进行对比，部分主集信号的信道系数与部分分集信号的信道系数相同，则这两部分信号为相同信号，信道系数不同的信号为不同的信号。

其中，比较单元302还包括获取模块，获取模块用于获取主集天线和分集天线所接收的信号的特性参数，根据信号特性参数生成信号的信道系数，信号特性参数包括相位、幅度、时延。

其中，比较单元302对接收单元301所接收的所有信号进行对比，将信道系数与相同信号的信道系数不同的信号定义为区别信号，区别信号分为主集天线区别信号和分集天线区别信号。

(3)解调单元303

解调单元303，用于解调分集天线区别信号和主集天线区别信号。

例如，移动终端芯片内部的解调单元303对区别信号进行解调处理，解调区别信号的方式包括正弦波幅度解调、正弦波角度解调和共振解调技术，在解调区别信号之前，对区别信号进行射频前端处理，滤波处理以及模数转换处理。

其中，解调主集天线区别信号即解调信道系数与分集信号的信道系数不同的主集信号，对信道系数与分集信号的信道系数相同的信号则不进行解调处理；解调分集天线区别信号即解调信道系数与主集信号的信道系数不同的分集信号，对信道系数与主集信号的信道系数相同的信号则不进行解调处理；通过解调单元303的解调处理，去除了MIMO方程无解的部分，严格区分开了分集信号与主集信号，提升了MIMO的吞吐量性能。

相应的，本发明实施例还提供一种移动终端，如图4所示，该移动终端可以包括射频(RF，Radio Frequency)电路401、包括有一个或一个以上计算机可读存储介质的存储器402、输入单元403、显示单元404、传感器405、音频电路406、无线保真(WiFi，WirelessFidelity)模块407、包括有一个或者一个以上处理核心的处理器408、以及电源409等部件。本领域技术人员可以理解，图4中示出的移动终端结构并不构成对移动终端的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。其中：

RF电路401可用于收发信息或通话过程中，信号的接收和发送，特别地，将基站的下行信息接收后，交由一个或者一个以上处理器408处理；另外，将涉及上行的数据发送给基站。通常，RF电路401包括但不限于天线、至少一个放大器、调谐器、一个或多个振荡器、用户身份模块(SIM，Subscriber Identity Module)卡、收发信机、耦合器、低噪声放大器(LNA，Low Noise Amplifier)、双工器等。此外，RF电路401还可以通过无线通信与网络和其他设备通信。所述无线通信可以使用任一通信标准或协议，包括但不限于全球移动通讯系统(GSM，Global System of Mobile communication)、通用分组无线服务(GPRS，GeneralPacket Radio Service)、码分多址(CDMA，Code Division Multiple Access)、宽带码分多址(WCDMA，Wideband Code Division Multiple Access)、长期演进(LTE，Long TermEvolution)、电子邮件、短消息服务(SMS，Short Messaging Service)等。

存储器402可用于存储软件程序以及模块，处理器408通过运行存储在存储器402的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。存储器402可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据移动终端的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器402可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。相应地，存储器402还可以包括存储器控制器，以提供处理器408和输入单元403对存储器402的访问。

输入单元403可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与用户设置以及功能控制有关的键盘、鼠标、操作杆、光学或者轨迹球信号输入。具体地，在一个具体的实施例中，输入单元403可包括触敏表面以及其他输入设备。触敏表面，也称为触摸显示屏或者触控板，可收集用户在其上或附近的触摸操作(比如用户使用手指、触笔等任何适合的物体或附件在触敏表面上或在触敏表面附近的操作)，并根据预先设定的程式驱动相应的连接装置。可选的，触敏表面可包括触摸检测装置和触摸控制器两个部分。其中，触摸检测装置检测用户的触摸方位，并检测触摸操作带来的信号，将信号传送给触摸控制器；触摸控制器从触摸检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给处理器408，并能接收处理器408发来的命令并加以执行。此外，可以采用电阻式、电容式、红外线以及表面声波等多种类型实现触敏表面。除了触敏表面，输入单元403还可以包括其他输入设备。具体地，其他输入设备可以包括但不限于物理键盘、功能键(比如音量控制按键、开关按键等)、轨迹球、鼠标、操作杆等中的一种或多种。

显示单元404可用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息以及终端的各种图形用户接口，这些图形用户接口可以由图形、文本、图标、视频和其任意组合来构成。显示单元404可包括显示面板，可选的，可以采用液晶显示器(LCD，Liquid Crystal Display)、有机发光二极管(OLED，Organic Light-Emitting Diode)等形式来配置显示面板。进一步的，触敏表面可覆盖显示面板，当触敏表面检测到在其上或附近的触摸操作后，传送给处理器408以确定触摸事件的类型，随后处理器408根据触摸事件的类型在显示面板上提供相应的视觉输出。虽然在图4中，触敏表面与显示面板是作为两个独立的部件来实现输入和输入功能，但是在某些实施例中，可以将触敏表面与显示面板集成而实现输入和输出功能。

移动终端还可包括至少一种传感器405，比如光传感器、运动传感器以及其他传感器。具体地，光传感器可包括环境光传感器及接近传感器，其中，环境光传感器可根据环境光线的明暗来调节显示面板的亮度，接近传感器可在终端移动到耳边时，关闭显示面板和/或背光。作为运动传感器的一种，重力加速度传感器可检测各个方向上(一般为三轴)加速度的大小，静止时可检测出重力的大小及方向，可用于识别手机姿态的应用(比如横竖屏切换、相关游戏、磁力计姿态校准)、振动识别相关功能(比如计步器、敲击)等；至于终端还可配置的陀螺仪、气压计、湿度计、温度计、红外线传感器等其他传感器，在此不再赘述。

音频电路406、扬声器，传声器可提供用户与终端之间的音频接口。音频电路406可将接收到的音频数据转换后的电信号，传输到扬声器，由扬声器转换为声音信号输出；另一方面，传声器将收集的声音信号转换为电信号，由音频电路406接收后转换为音频数据，再将音频数据输出处理器408处理后，经RF电路401以发送给比如另一终端，或者将音频数据输出至存储器402以便进一步处理。音频电路406还可能包括耳塞插孔，以提供外设耳机与终端的通信。

WiFi属于短距离无线传输技术，移动终端通过WiFi模块407可以帮助用户收发电子邮件、浏览网页和访问流式媒体等，它为用户提供了无线的宽带互联网访问。虽然图4示出了WiFi模块407，但是可以理解的是，其并不属于移动终端的必须构成，完全可以根据需要在不改变发明的本质的范围内而省略。

处理器408是移动终端的控制中心，利用各种接口和线路连接整个手机的各个部分，通过运行或执行存储在存储器402内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器402内的数据，执行移动终端的各种功能和处理数据，从而对手机进行整体监控。可选的，处理器408可包括一个或多个处理核心；优选的，处理器408可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器408中。

移动终端还包括给各个部件供电的电源409(比如电池)，优选的，电源可以通过电源管理系统与处理器408逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。电源409还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电系统、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。

尽管未示出，移动终端还可以包括摄像头、蓝牙模块等，在此不再赘述。具体在本实施例中，移动终端中的处理器408会按照如下的指令，将一个或一个以上的应用程序的进程对应的可执行文件加载到存储器402中，并由处理器408来运行存储在存储器402中的应用程序，从而实现各种功能：

所述MIMO天线至少包括一主集天线和一分集天线，所述主集天线和所述分集天线接收多个信号，比较所述多个信号的信道系数，所述信道系数相同的信号为相同信号，解调区别信号，所述区别信号与所述相同信号的信道系数不同。

以上各个操作的具体实施可参见前面的实施例，在此不再赘述。

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可以通过指令来完成，或通过指令控制相关的硬件来完成，该指令可以存储于一计算机可读存储介质中，并由处理器进行加载和执行。为此，本发明实施例提供一种存储介质，由于该存储介质中所存储的多条指令，该指令能够被处理器进行加载，以执行本发明实施例所提供的任一种MIMO天线的优化方法中的步骤。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

以上对本发明实施例所提供的一种MIMO天线的优化方法及移动终端进行了详细介绍，本文中应用了具体的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 (10)

1.一种MIMO天线的优化方法，其特征在于，包括：

所述MIMO天线至少包括一主集天线和一分集天线；

所述主集天线和所述分集天线接收多个信号；

比较所述多个信号的信道系数，所述信道系数相同的信号为相同信号；

解调区别信号，所述区别信号与所述相同信号的信道系数不同。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述解调区别信号，包括：

解调主集天线区别信号，所述主集天线区别信号的信道系数与所述相同信号的信道系数不同；

解调分集天线区别信号，所述分集天线区别信号的信道系数与所述相同信号的信道系数不同。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述解调区别信号，包括：

所述解调区别信号的方式具体包括正弦波幅度解调、正弦波角度解调和共振解调技术。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述解调区别信号之前，包括：

对所述区别信号进行射频前端处理，滤波处理，模数转换处理。

5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述比较所述多个信号的信道系数，包括：

获取所述多个信号的信号特性参数；

根据所述信号特性参数生成所述信道系数。

6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述信号特性参数包括相位、幅度、时延。

7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述主集天线和所述分集天线接收多个信号，包括：

所述多个信号经过空间传输，所述空间传输环境具体包括多径时延，来波功率的角度散布，交叉极化特性，多普勒频移特性。

8.一种MIMO天线的优化装置，其特征在于，包括：

接收单元，用于主集天线和分集天线接收信号；

比较单元，用于比较所述信号的信道系数；

解调单元，用于解调分集天线区别信号和主集天线区别信号。

9.根据权利要求8所述的MIMO天线的优化装置，其特征在于，所述比较单元包括：

获取模块，用于获取所述多个信号的信号特性参数，根据所述信号特性参数生成所述信道系数。

10.一种移动终端，其特征在于，所述移动终端包括权利要求8至9所述的MIMO天线的优化装置。

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