CN111313942A - Mimo系统，mimo系统区分信号的方法及其移动终端 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种MIMO系统，MIMO系统区分信号的方法及其移动终端。本申请实施例提供的MIMO系统包括一主集天线，至少一分集天线，解调器和一相位变换器；所述主集天线和所述分集天线与所述相位变换器连接；所述相位变换器与所述解调器连接，移动终端利用相位变换器实时监测主集天线接收的主集信号和分集天线接收的分集信号的相位，通过改变分集信号的相位，使得主集天线接收的主集信号和分集天线接收的分集信号有明显区别，便于信号解调，从而提高MIMO系统的吞吐量。

Description

MIMO系统，MIMO系统区分信号的方法及其移动终端

技术领域

本申请涉及移动通信技术领域，具体涉及MIMO系统，MIMO系统区分信号的方法及其移动终端。

背景技术

随着科技的进步和社会的发展，无线通信技术越来越成熟，移动终端的使用人群也越来越多，移动通信在传输速率、性能和系统业务容量等方面对无线通信系统提出了更高的要求，MIMO(Multiple Input Multiple Output，多输入多输出)系统由此产生，如图1所示，MIMO系统中包括发射端10和接收端20，发射端10包括发射端101和发射端102，接收端20包括接收端201和接收端202，发射端101和发射端102同时发射两路信号X1和X2，接收端201和接收端202同时接收信号X1和X2，发射端101和发射端102与接收端201和接收端202之间有四条信号传播路径，信道系数分别为1、-1、1、1，使得MIMO系统吞吐量翻倍，两路信号X1和X2经过空间传输到达接收端201和接收端202之后，信号的幅度，相位，时延等发生很大变化，接收端20可以明显区分两路信号X1和X2，但在对现有技术的研究和实践过程中，本发明的发明人发现，一些MIMO信道模型性能较差，使得移动终端经过空间传输接收端接收到的两路或多路信号没有明显差别，不利于信号解调，影响MIMO系统的吞吐量。

发明内容

本申请实施例提供一种MIMO系统，MIMO系统区分信号的方法及其移动终端，利用相位变换器调整分集天线接收的分集信号的相位，使得移动终端可以明显区分主集天线接收的主集信号和分集信号，提高MIMO系统的吞吐量。

本申请实施例提供一种MIMO系统，包括：

一主集天线，至少一分集天线，解调器和一相位变换器；

所述主集天线和所述分集天线与所述相位变换器连接；

所述相位变换器与所述解调器连接。

可选的，在本申请的一些实施例中，所述主集天线用于接收和发送主集信号，所述分集天线用于接收分集信号，所述相位变换器用于实时监测所述主集天线接收的主集信号的相位和分集信号的相位，动态调整所述分集信号的相位或所述主集信号的相位。

可选的，在本申请的一些实施例中，所述解调器包括调制解调器和无线电收发两用机。

可选的，在本申请的一些实施例中，所述相位变换器与所述解调器连接，包括：

所述相位变换器用主集馈线和分集馈线与所述解调器连接，所述主集馈线用于传输主集信号，所述分集馈线用于传输分集信号。

相应的，本申请实施例还提供一种MIMO系统区分信号的方法，包括：

利用相位变换器测量主集信号的相位和分集信号的相位；

计算所述主集信号和所述分集信号的相位差；

确定所述相位差介于45度和负45度之间；

改变所述分集信号的相位，作为区别分集相位。

可选的，在本申请的一些实施例中，所述利用相位变换器测量所述主集信号和所述分集信号的相位，包括：

将所述主集信号和所述分集信号传输给相位变换器。

可选的，在本申请的一些实施例中，所述确定所述相位差介于45度和负45度之间，包括：

确定所述相位差大于45度或小于负45度；

不改变所述主集信号的相位和所述分集信号的相位。

可选的，在本申请的一些实施例中，所述改变所述分集信号的相位，包括：

使所述分集信号的相位增加正90度或负90度。

可选的，在本申请的一些实施例中，所述改变所述分集信号的相位，作为区别分集相位，包括：

改变所述主集信号的相位，作为区别主集相位；

计算所述区别分集相位和所述区别主集相位的差值；

确定所述差值大于45度或小于负45度。

此外，本申请实施例还提供一种移动终端设备，包括MIMO系统任一项的组成。

本申请实施例提供一种MIMO系统，MIMO系统区分信号的方法及其移动终端，移动终端的MIMO系统中在分集天线和主集天线与解调器之间设置了一个相位变换器，用于实时监测所述主集天线接收的主集信号的相位和分集信号的相位，动态调整所述分集信号的相位或所述主集信号的相位，在MIMO系统区分信号的方法中，主集天线将接收到的主集信号传输至相位变换器，分集天线将接收到的分集信号也传输至相位变换器，相位变换器测量主集信号的相位和分集信号的相位，并计算主集信号和分集信号的相位差，若相位差大于45度或小于负45度，不改变主集信号的相位和分集信号的相位，若相位差介于45度和负45度之间，则使所述分集信号的相位增加正90度或负90度，使得移动终端可以明显区分主集天线接收的主集信号和分集信号，提高MIMO系统的吞吐量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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是本申请实施例提供的MIMO信道信号传输场景示意图；

图2是本申请实施例提供的MIMO信道信号空间传输场景示意图；

图3是本申请实施例提供的MIMO系统结构示意图；

图4是本申请实施例提供的MIMO系统区分信号的方法的流程图；

图5是本申请实施例提供的终端的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供一种MIMO系统，MIMO系统区分信号的方法及其移动终端。其中该系统可以集成在终端中，该终端可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手表等设备。

例如，如图2所示，在MIMO信道中，基站同时发送两路或多路信号，两路或多路信号会在空间中传输，经过建筑楼，森林树木等障碍物，从而被移动终端接收，一些MIMO信道模型性能较差，使得移动终端经过空间传输接收端接收到的两路或多路信号没有明显差别，不利于信号解调，影响MIMO系统的吞吐量，所以移动终端的主集天线和分集天线接收到基站传输的两路或多路信号时，为了更好的区分主集天线接收的主集信号和分集天线接收的分集信号，在主集天线和分集天线与解调器之间连接一个相位变换器，用于实时监测所述主集天线接收的主集信号的相位和分集信号的相位，动态调整所述分集信号的相位或所述主集信号的相位，主集天线将接收到的主集信号传输至相位变换器，分集天线将接收到的分集信号也传输至相位变换器，相位变换器测量主集信号的相位和分集信号的相位，并计算主集信号和分集信号的相位差，若相位差介于45度和负45度之间，则使所述分集信号的相位增加正90度或负90度，从而达到信号区分的目的。

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。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图3，本申请实施例提供一种MIMO系统。

所述MIMO系统包括分集天线301，主集天线302，相位变换器303，解调器304，分集馈线305和主集馈线306，所述分集天线301和天线302与所述相位变换器303连接，所述相位变换器303与所述解调器304连接。

在一些实施例中，所述相位变换器303用分集馈线305和主集馈线306与所述解调器304连接，所述分集馈线305用于向所述解调器304传输分集信号，所述主集馈线306用于向所述解调器304传输主集天线302接收的主集信号，所述主集天线302用于接收和发送主集信号，所述分集天线301用于接收分集信号，所述相位变换器303用于实时监测所述主集天线接收的主集信号的相位和分集信号的相位，动态调整所述分集信号的相位或所述主集信号的相位，所述解调器307用于解调主集信号和分集信号。

在一些实施例中，所述相位变换器303与解调器304之间可以只连接一条馈线，该馈线既可以向解调器304传输改变相位的分集信号，也可以向解调器304传输主集信号，从而使得解调器304对分集信号和主集信号进行解调。

在一些实施例中，解调器307包括调制解调器和无线电收发两用机。在4G网络中，移动终端包括一条主集天线和一条分集天线，主集天线和分集天线都和相位变换器303连接，在5G网络中，移动终端包括一条主集天线和4条分集天线，主集天线和这4条分集天线都连接在一个相位变换器303上。

本实施例将从MIMO系统的角度进行描述，该MIMO系统具体可以集成在终端设备中，该终端设备可以包括笔记本电脑、平板电脑、智能手机以及智能手表等。

一种MIMO系统区分信号的方法，包括：利用相位变换器测量主集信号的相位和分集信号的相位；计算所述主集信号和所述分集信号的相位差；确定所述相位差介于45度和负45度之间；改变所述分集信号的相位，作为区别分集相位。

如图4所示，MIMO系统区分信号的方法的具体流程如下：

步骤401、利用相位变换器测量主集信号的相位和分集信号的相位。

例如，在MIMO信道中，基站同时向移动终端传输两路或多路信号，移动终端利用一主集天线和至少一分集天线接收基站传输的两路或多路信号，性能较差的MIMO信道模型，使得移动终端经过空间传输接收端接收到的两路或多路信号没有明显差别，因此，移动终端的MIMO系统中在分集天线与主集天线与解调器之间设置了一个相位变换器，实时监测所述主集天线接收的主集信号的相位和分集信号的相位，动态调整所述分集信号的相位或所述主集信号的相位，移动终端将主集天线接收的主集信号通过主集馈线传输至相位变换器，同样，移动终端也将分集天线接收的分集信号通过分集馈线传输至相位变换器，相位变换器首先测量接收到的分集信号和主集信号的相位。

其中，相位是对于一个波，特定的时刻在它循环中的位置：一种它是否在波峰、波谷或它们之间的某点的标度。相位描述信号波形变化的度量，通常以度作为单位，也称作相角。当信号波形以周期的方式变化，波形循环一周即为360度。

步骤402、计算所述主集信号和所述分集信号的相位差。

例如，相位变换器测量出主集信号和分集信号的相位之后，移动终端利用相位变换器计算分集信号和主集信号的相位差。

其中，相位差又称“相角差”、“相差”、“周相差”或“位相差”。两个作周期变化的物理量的相之间的差值。它为正值时称前者超前于后者，为负值时则滞后于后者。它为零或π的偶数倍时，两物理量同相；为π的奇数倍时则称反相。

可选的，移动终端利用相位变换器计算分集信号和主集信号的相位差，可以用主集信号的相位减去分集信号的相位，若主集信号的相位大于分集信号的相位，则主集信号和分集信号的相位差是正的，若主集信号的相位小于分集信号的相位，则主集信号和分集信号的相位差是负的。

可选的，移动终端利用相位变换器计算分集信号和主集信号的相位差。可以用分集信号的相位减去主集信号的相位，若主集信号的相位大于分集信号的相位，则主集信号和分集信号的相位差是负的，若主集信号的相位小于分集信号的相位，则主集信号和分集信号的相位差是正的。

步骤403、确定所述相位差介于45度和负45度之间。

例如，相位变换器将负360度至360度划分成三个角度区间，即负360度至负45度、负45度至45度和45度至360度，相位变换器计算出主集信号和分集信号的相位差之后，判断相位差所处的角度区间，确定主集信号和分集信号的相位差介于45度和负45度之间，获取该主集信号和分集信号。

步骤404、改变所述分集信号的相位，作为区别分集相位。

例如，相位变换器确定主集信号和分集信号的相位差介于45度和负45度之间后，相位变换器获取该主集信号和分集信号，不改变主集信号的相位，改变该分集信号的相位，使得该分集信号的相位增加正90度或负90度，作为区别分集相位，从而使得分集信号和主集信号具有明显差别，然后将主集信号和分集信号分别传输给解调器。

可选的，相位变换器确定主集信号和分集信号的相位差介于45度和负45度之间后，相位变换器获取该主集信号和分集信号，不改变主集信号的相位，改变该分集信号的相位，使得分集信号的相位正向或负向增加一定的角度，确保主集信号和分集信号的相位差大于45度或小于负45度。

可选的，若相位变换器确定主集信号和分集信号的相位差大于45度或小于负45度，则相位变换器不改变主集信号和分集信号的相位，直接将主集信号和分集信号传输给解调器。

可选的，若相位变换器确定主集信号和分集信号的相位差介于45度和负45度之间后，相位变换器获取该主集信号和分集信号，不改变分集信号的相位，改变主集信号的相位，使得该主集信号的相位增加正90度或负90度，作为区别主集相位，从而使得分集信号和主集信号具有明显差别，然后将主集信号和分集信号分别传输给解调器。

可选的，相位变换器确定主集信号和分集信号的相位差介于45度和负45度之间后，相位变换器获取该主集信号和分集信号，不改变分集信号的相位，改变该主集信号的相位，使得主集信号的相位正向或负向增加一定的角度，确保主集信号和分集信号的相位差大于45度或小于负45度，使得分集信号和主集信号具有明显差别。

相应的，本申请实施例还提供一种终端，如图5所示，该终端可以包括射频(RF，Radio Frequency)电路501、包括有一个或一个以上计算机可读存储介质的存储器502、输入单元503、显示单元504、传感器505、音频电路506、无线保真(WiFi，Wireless Fidelity)模块507、包括有一个或者一个以上处理核心的处理器508、电源509以及MIMO系统510等部件。本领域技术人员可以理解，图5中示出的终端结构并不构成对终端的限定，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501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508处理；另外，将涉及上行的数据发送给基站。通常，RF电路501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501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502可用于存储软件程序以及模块，处理器508通过运行存储在存储器502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502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502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502还可以包括存储器控制器，以提供处理器508和输入单元503对存储器502的访问。

输入单元503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503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508，并能接收处理器508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503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504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504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508以确定触摸事件的类型，随后处理器508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5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。

终端还可包括至少一种传感器505，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506、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506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506接收后转换为音频数据，再将音频数据输出处理器508处理后，经RF电路501以发送给比如另一终端，或者将音频数据输出至存储器502以便进一步处理。音频电路506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，终端通过WiFi模块507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5示出了WiFi模块507，但是可以理解的是，其并不属于终端的必须构成，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508是终端的控制中心，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502内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器502内的数据，执行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508可包括一个或多个处理核心；优选的，处理器508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508中。

终端还包括给各个部件供电的电源509(比如电池)，优选的，电源可以通过电源管理系统与处理器508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509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。

MIMO系统510包括分集天线，主集天线，相位变换器，解调器，分集馈线和主集馈线，所述分集天线和天线与所述相位变换器连接，所述相位变换器与所述解调器连接，解调器包括调制解调器和无线电收发两用机。

尽管未示出，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，终端中的处理器508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502中，并由处理器508来运行存储在存储器502中的应用程序，从而实现各种功能：利用分集天线和主集天线接收基站传输的两路或多路信号，利用相位变换器实时监测主集天线接收的主集信号和分集天线接收的分集信号，动态调整分集信号的相位或主集信号的相位，使得主集信号和分集信号有明显区别。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上对本申请实施例所提供的一种MIMO系统，MIMO系统区分信号的方法及其移动终端进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请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申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种MIMO系统，其特征在于，包括：

一主集天线，至少一分集天线，解调器和一相位变换器；

所述主集天线和所述分集天线与所述相位变换器连接；

所述相位变换器与所述解调器连接。

2.根据权利要求1所述的MIMO系统，其特征在于，所述主集天线用于接收和发送主集信号，所述分集天线用于接收分集信号，所述相位变换器用于实时监测所述主集天线接收的主集信号的相位和分集信号的相位，动态调整所述分集信号的相位或所述主集信号的相位。

3.根据权利要求1所述的MIMO系统，其特征在于，所述解调器包括调制解调器和无线电收发两用机。

4.根据权利要求1所述的MIMO系统，其特征在于，所述相位变换器与所述解调器连接，包括：

所述相位变换器用主集馈线和分集馈线与所述解调器连接，所述主集馈线用于传输主集信号，所述分集馈线用于传输分集信号。

5.一种MIMO系统区分信号的方法，其特征在于，包括：

利用相位变换器测量主集信号的相位和分集信号的相位；

计算所述主集信号和所述分集信号的相位差；

确定所述相位差介于45度和负45度之间；

改变所述分集信号的相位，作为区别分集相位。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述利用相位变换器测量所述主集信号和所述分集信号的相位，包括：

将所述主集信号和所述分集信号传输给相位变换器。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述确定所述相位差介于45度和负45度之间，包括：

确定所述相位差大于45度或小于负45度；

不改变所述主集信号的相位和所述分集信号的相位。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述改变所述分集信号的相位，包括：

使所述分集信号的相位增加正90度或负90度。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述改变所述分集信号的相位，作为区别分集相位，包括：

改变所述主集信号的相位，作为区别主集相位；

计算所述区别分集相位和所述区别主集相位的相位差；

确定所述相位差大于45度或小于负45度。

10.一种移动终端设备，其特征在于，包括权利要求1至4任一项所述的MIMO系统。

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