CN1516370A - 一种自适应空时闭环发射分集方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应空时闭环发射分集方法及其系统，在每一个时隙中，待发射的符号进行空时编码并输出两路信号；分别放大后送至两组天线，将两路信号发送给移动终端，移动终端估计来自各根天线的各径信号，计算出第一组天线和第二组天线的功率并加以比较，并获得FBI比特，通过上行信道传输至基站，基站将FBI比特存储到延迟线中；将延迟线中的FBI比特恢复成功率比值；根据功率比值计算出第一组天线和第二组天线发射功率的权重，并调整两根天线的发射功率。采用了本发明，能够自适应调整两组发射天线的发射功率，与开环方式相比，分集增益更大。

Description

一种自适应空时闭环发射分集方法及其系统

技术领域

本发明涉及空时发射分集技术，尤其涉及一种以自适应方式实时调整信号发射功率的空时发射分集方法及其装置。

背景技术

在基于码分多址(Code Division Multiple Access，CDMA)方式的第三代(3G，Third Generation)移动通信系统宽带CDMA(WCDMA，Wideband CDMA)制式中，由于同一小区中不同的用户和邻近小区的不同用户在同一时间内共享同一段频段，因此，用户彼此之间存在干扰，这些干扰限制了系统容量和信息传送速率。为了提高系统容量，可采用多种分集方法，如多径分集、空间分集以及天线分集等技术。在采用分集技术的系统内，同一信息内容存在有多个不同形式的独立拷贝，这些独立拷贝被接收机接收后，根据极大似然(MaximumLikelihood，ML)原理，充分利用信息的冗余特性，加以一定的特殊处理，可大大减少传输信息的误比特率，并降低无线数据传输所需的能量，从而减少对用户间的彼此干扰。可见，分集技术能有效地提高系统容量。

半导体技术的发展，使得多于两天线的发射分集成为可能；随着发射天线数目的增加，所获分集增益更大。在现有CDMA标准中，四天线发射分集主要有开环空时发射分集方法(Open-loop STTD)，在该发射分集方法中，由于缺乏对当前无线信道的信息，导致两组发射天线总是以等功率的方式进行发射，不能对时变的无线信道进行自适应的调整，因而存在一定的性能损失。

发明内容

为解决上述问题，本发明目的在于提出一种自适应空时闭环发射分集方法，能够自适应调整两组发射天线的发射功率，提高分集增益。

本发明的另一个目的在于提出一种实现上述自适应空时闭环发射分集方法的系统。

为实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种自适应空时闭环发射分集方法，至少包括以下步骤：

在每一个时隙中，

a、基站将待发射的符号进行空时编码并输出两路信号；

b、两路信号分别放大后送至两组天线，每组天线由两根天线组成，第一组天线和第二组天线中的两根天线之间以固定的相差将两路信号发送给移动终端，并且两组天线相差保持时间相同；

c、移动终端估计来自各根天线的各径信号，获得分别对应两组天线的复合信道响应；

d、根据复合信道响应计算出第一组天线和第二组天线的功率并加以比较，如果第一组天线的功率大于第二组天线的功率，则反馈信号(FeedBackIndication，FBI)比特为1，否则为0；

e、FBI比特通过上行信道传输至基站，基站将最近收到的不少于1个FBI比特存储到延迟线中；

f、根据预先确定的FBI比特与功率比值的映射关系，将延迟线中的FBI比特恢复成功率比值；

g、根据功率比值计算出第一组天线和第二组天线发射功率的权重，并调整两根天线的发射功率。

步骤a进一步包括：待发射符号按照每两个符号为单元块进行编码，输出两路信号，一路与输入符号相同，另一路为输入符号共轭的逆序并且第一个符号取反。

步骤b中所述两组信号放大采用的放大因子都为1；所述固定相差为π。

步骤c中所述获得分别对应两组天线的复合信道响应采用以下公式：

其中α为对应第一组天线的复合信道响应，β为对应第二组天线的复合信道响应，K为无线信道传输的径数，h_1k和h_2k为第一组天线各径无线信道响应，h_3k和h_4k为第二组天线各径无线信道响应，和ψ为固定相差，j为虚部符号。

步骤d中所述计算第一组天线和第二组天线的功率采用以下公式： $1=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\left|\left({\mathrm{\α}}_k\right)\right|}^2,$ $P2=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\left|{\mathrm{\β}}_k\right|}^2,$ 其中P₁为第一组天线的功率，P₂为第二组天线的功率。

步骤g中计算第一组天线和第二组天线发射功率的权重采用以下公式：

其中，W₁为第一组天线发射功率的权重，W₂为第二组天线发射功率的权重，R为功率比值。

一种自适应空时闭环发射分集系统包括：位于基站的空时编码模块、两组由两根天线组成的天线组、解码器，位于移动终端的信道估计模块、编码器，所述空时编码模块对待发射符号进行编码，输出信号通过所述天线组发送给移动终端，所述信道估计模块对各径信号进行估计，所述编码器计算两组天线的功率并加以比较，输出FBI比特，通过上行信道发给所述解码器，解码器得出两组天线的发射功率的权重，并调整两组天线发射功率。

所述解码器进一步包括延迟线模块、功率比值产生器、权重计算器，FBI比特存储到所述延迟线模块，所述功率比值产生器从所述延迟线模块获得FBI比特，恢复出所述功率比值发给所述权重计算器，所述权重计算器输出天线发射功率权重。

所述延迟线模块包括不少于1个存储单元，用于存储最近发来的FBI比特。

采用了本发明，由于可以实时获得不少于1个FBI比特，因此在没有增加处理延迟的同时，可以提高量化精度，自适应地调整天线组的发射功率，从而提高自适应空时发射分集系统的性能。

附图说明

图1为本发明自适应空时发射分集系统的组成结构示意图；

图2为本发明两组天线相差示意图；

图3为本发明FBI比特产生流程图；

图4为本发明FBI解码装置结构示意图；

图5为FBI比特与功率比值的映射关系示意图；

图6为本发明与开环STTD的分集性能对比示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明的具体实现方式。

图1所示为本发明的自适应空时闭环发射分集方案。首先待发射的符号由空时编码模块101按照如下规则进行空时编码，输入符号按照每2个符号(S₁，S₂)为单元块进行编码，输出两路信号：一路保持与输入块相同(S₁，S₂)，另一路为输入共扼的逆序，并且第一个输出符号取反，即输出(-S₂ ^*，S₁ ^*)。该两路输出分别放大后送至两组天线，其中天线Aa和Ab构成第一组天线，天线Ac和Ad构成第二组天线。放大因子和按照现有标准均为1；在第一组天线中，天线Aa和Ab之间的相差由现有标准确定为π，并且每一相差值至少保持两个符号；同样在第二组天线中，天线Ac和Ad之间的相差亦由现有标准确定为π，并且每一相差值保持时间与与第一组天线相同，如图2所示。

在移动终端的接收机中，相应反馈信号生成按照如下方法产生：首先经过信道估计模块102对来自各天线的各多径信号h_1k，h_2k，h_3k和h_4k进行估计，并且按照如下公式计算两“复合”信道响应：

该两各径复合响应输入至FBI编码器103中，进行如图3所示的编码过程：首先分别计算出复合信道1的接收功率 $P1=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\left|{\mathrm{\α}}_k\right|}^2$ 以及复合信道2的接收功率 $P2=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\left|{\mathrm{\β}}_k\right|}^2,$ 如果复合信道1的功率P1大于复合信道2的功率P2，那么输出FBI比特为1，否则输出FBI比特为0。该过程每时隙进行一次。FBI比特经过上行信道传输后，送至基站，由基站收集并进行处理，据此决定每一天线的发射功率权重。

基站接收的FBI比特由FBI解码器104进行处理，图4表示了FBI比特解码过程：基站接收到FBI比特后，将最近的若干FBI比特储存至延迟线105中，其中L表示延迟线的长度；根据L位最新的FBI比特，由功率比值产生器106恢复出功率比值R，图5分别给出了L＝1、2、3时FBI比特到功率比值R的映射关系；并将该功率比值R送至权重计算器107中，权重计算器107接收到功率比值R后，根据下列公式1计算出两发射天线发射功率的权重w1和w2：

并根据w1和w2调整两组发射天线发射功率。

采用了本发明，在与现有协议保持兼容的前提下，根据反馈回的有关当前无线信道的信息，自适应调整两组发射天线的发射功率，与开环方式相比，分集增益更大。图6给出了经计算机模拟后的本发明与四天线开环STTD发射分集性能比较，可以看出，应用本发明后的ASTTD在不同速度下性能比现有开环STTD发射分集性能要好。

以上所述仅为本发明较佳的具体实现方式，并非用于限制本发明的保护范围。

Claims (10)

1、一种自适应空时闭环发射分集方法，其特征在于至少包括以下步骤：

在每一个时隙中，

a、基站将待发射的符号进行空时编码并输出两路信号；

b、两路信号分别放大后送至两组天线，每组天线由两根天线组成，第一组天线和第二组天线中的两根天线之间以固定的相差将两路信号发送给移动终端，并且两组天线相差保持时间相同；

c、移动终端估计来自各根天线的各径信号，获得分别对应两组天线的复合信道响应；

d、根据复合信道响应计算出第一组天线和第二组天线的功率并加以比较，如果第一组天线的功率大于第二组天线的功率，则反馈信号(FeedBackIndication，FBI)比特为1，否则为0；

e、FBI比特通过上行信道传输至基站，基站将最近收到的不少于1个FBI比特存储到延迟线中；

f、根据预先确定的FBI比特与功率比值的映射关系，将延迟线中的FBI比特恢复成功率比值；

g、根据功率比值计算出第一组天线和第二组天线发射功率的权重，并调整两根天线的发射功率。

2、如权利要求1所述的自适应空时闭环发射分集方法，其特征在于步骤a进一步包括：待发射符号按照每两个符号为单元块进行编码，输出两路信号，一路与输入符号相同，另一路为输入符号共轭的逆序并且第一个符号取反。

3、如权利要求1所述的自适应空时闭环发射分集方法，其特征在于：步骤b中所述两组信号放大采用的放大因子都为1。

4、如权利要求1所述的自适应空时闭环发射分集方法，其特征在于：步骤b中所述固定相差为π。

5、如权利要求1所述的自适应空时闭环发射分集方法，其特征在于：步骤c中所述获得分别对应两组天线的复合信道响应采用以下公式：

其中α为对应第一组天线的复合信道响应，β为对应第二组天线的复合信道响应，K为无线信道传输的径数，h_1k和h_2k为第一组天线各径无线信道响应，h_3k和h_4k为第二组天线各径无线信道响应，和ψ为固定相差，j为虚部符号。

6、如权利要求1所述的自适应空时闭环发射分集方法，其特征在于：步骤d中所述计算第一组天线和第二组天线的功率采用以下公式： $P1=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\left|{\mathrm{\α}}_k\right|}^2,$ $P2=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\left|{\mathrm{\β}}_k\right|}^2,$ 其中P₁为第一组天线的功率，P₂为第二组天线的功率。

7、如权利要求1所述的自适应空时闭环发射分集方法，其特征在于：步骤g中计算第一组天线和第二组天线发射功率的权重采用以下公式：

其中，W₁为第一组天线发射功率的权重，W₂为第二组天线发射功率的权重，R为功率比值。

8、一种自适应空时闭环发射分集系统，其特征在于包括：位于基站的空时编码模块、两组由两根天线组成的天线组、解码器，位于移动终端的信道估计模块、编码器，所述空时编码模块对待发射符号进行编码，输出信号通过所述天线组发送给移动终端，所述信道估计模块对各径信号进行估计，所述编码器计算两组天线的功率并加以比较，输出FBI比特，通过上行信道发给所述解码器，解码器得出两组天线的发射功率的权重，并调整两组天线发射功率。

9、如权利要求8所述的自适应空时闭环发射分集系统，其特征在于：所述解码器进一步包括延迟线模块、功率比值产生器、权重计算器，FBI比特存储到所述延迟线模块，所述功率比值产生器从所述延迟线模块获得FBI比特，恢复出所述功率比值发给所述权重计算器，所述权重计算器输出天线发射功率权重。

10、如权利要求8所述的自适应空时闭环发射分集系统，其特征在于：所述延迟线模块包括不少于1个存储单元，用于存储最近发来的FBI比特。