CN1925356B - 一种应用于实际mimo系统的天线失衡保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种应用于实际MIMO系统的天线失衡保护方法，该方法可以有效改善实际MIMO系统中由接收端射频单元不稳定或硬件设备突发故障等引起的天线失衡所造成的系统性能恶化。具体做法为：在MIMO系统的接收端附加天线失衡判决单元和天线失衡保护单元，针对给定的天线失衡指标，对所有接收天线的数据进行分析，比较各接收天线的失衡指标和预先设置的失衡阈值，判决是否存在失衡天线，若不存在失衡天线，则直接传输各接收天线的数据进行后续的数据检测和处理过程；若存在失衡天线，则用某根非失衡天线的数据或多根非失衡天线的数据加权合并后的结果替换失衡天线的数据，传输调整复制后的数据进行后续的数据检测和处理过程。该方法通过简单的多天线判决和替换操作，可以有效屏蔽实际MIMO系统中接收端天线失衡的影响，保证系统性能的稳定性。

Description

一种应用于实际MIMO系统的天线失衡保护方法

技术领域

本发明涉及无线通信系统的实现方法，尤其涉及第三代(3G)移动通信系统、超三代(B3G)移动通信系统或第四代(4G)移动通信系统中多天线接收端的失衡保护方法。

背景技术

近年来，随着无线通信网络和技术的不断发展，人们对高速率、高质量的业务需求显著增长，但与此同时，急剧增加的业务需求与有限带宽资源之间的矛盾日益突出。多天线传输/多输入多输出(MIMO：Multiple Input Multiple Output)作为一种充分利用空域资源的技术，以其有效提高系统数据传输速率和频谱效率、改善通信质量等特点而成为未来无线通信系统中被广泛关注和采用的技术。同时，随着大规模集成电路和片上设计等硬件开发技术的发展以及具有高速处理能力的芯片的问世，应用多天线技术的无线通信系统已经能够具体实现。但在实际的MIMO系统中，对于接收端多根天线分别接收到的数据，其特性往往由于射频通路的不一致、器件不稳定或硬件设备突发故障等因素而存在差异，即出现天线间的失衡，这将难以充分发挥多天线接收的优势，影响接收性能。因此，有必要研究一种在实际MIMO系统的接收端对抗天线失衡的方法，以便在接收天线出现失衡时保证系统性能的稳定。

发明内容

本发明提出了一种应用于实际MIMO系统的天线失衡保护方法，该方法可以有效改善实际MIMO系统中由接收端射频单元不稳定或硬件设备突发故障等引起的天线失衡所造成的系统性能恶化。

根据本发明，提供了一种应用于实际MIMO系统的天线失衡保护方法，其中在实际MIMO系统的接收端附加天线失衡判决单元和天线失衡保护单元，

所述方法包括步骤：

天线失衡判决单元根据各天线接收信号的相对信噪比对接收天线上的数据进行分析，比较各接收天线的相对信噪比和预先设置的失衡阈值，判决是否存在失衡天线，其中，所述各接收天线的相对信噪比为各接收天线上信号的绝对信噪比与所有接收天线中信号的绝对信噪比最大值的差值；

当某一根接收天线或某几根接收天线的相对信噪比低于所述预先设置的失衡阈值时，则天线失衡判决单元判定存在失衡天线，否则判定不存在失衡天线；

如果不存在失衡天线，则天线失衡判决单元不启动天线失衡保护单元，直接传输各接收天线的数据，进行后续的检测译码过程；

如果存在失衡天线，则天线失衡判决单元启动天线失衡保护单元，天线失衡保护单元利用其中一根非失衡天线的数据或多根非失衡天线的数据加权合并后的结果替换所述失衡天线的数据，传输调整复制后的数据进行后续的检测译码过程。

优选地，对接收天线上的数据进行分析包括：

针对所有接收天线的数据综合分析，或者针对每根接收天线的数据分别分析。

优选地，比较各接收天线的相对信噪比和预先设置的失衡阈值，判决是否存在失衡天线还包括步骤：

在天线相对信噪比低于失衡阈值时即刻判决存在失衡天线。

优选地，对于产生替换数据的非失衡天线的选择，在所有的非失衡天线中任意选取，或者选取具有最大相对信噪比的天线。

优选地，所述利用其中一根非失衡天线的数据或多根非失衡天线的数据加权合并后的结果替换所述失衡天线的数据的步骤还包括：

直接复制一根非失衡天线的数据或多根非失衡天线的数据加权合并后的结果到失衡天线上作为所述失衡天线的接收数据。

本发明的方法通过简单的多天线判决和替换操作，可以有效屏蔽实际MIMO系统中接收端天线失衡的影响，保证系统性能的稳定性。

具体实施方式

针对存在的问题，本发明提出了一种应用于实际MIMO系统的天线失衡保护方法。该方法在现有MIMO系统的接收端附加天线失衡判决单元和天线失衡保护单元，具体步骤包括：

在天线失衡判决单元内，根据给定的天线失衡指标(例如，各天线接收信号的频谱特性或各天线接收信号的相对信噪比等)对所有接收天线相应射频通路接收到的数据进行分析。

比较各接收天线的失衡指标和预先设置的失衡阈值，判决是否存在失衡天线。当某一根接收天线或某几根接收天线的天线失衡指标超出失衡阈值的范围时，则判定存在失衡天线；否则，判定不存在失衡天线。

当接收天线中不存在失衡天线时，不启动天线失衡保护单元，直接传输各接收天线的数据进行后续的检测译码过程。

当接收天线中存在失衡天线时，启动天线失衡保护单元，用某根非失衡天线的数据或多根非失衡天线的数据加权合并后的结果替换失衡天线的数据(即直接复制到失衡天线上作为该失衡天线的接收数据)，传输调整复制后的数据进行后续的检测译码过程。

其中，对于各接收天线相应射频通路接收到的数据进行天线失衡指标的分析过程，可以综合所有接收天线进行，也可以每根接收天线分别进行；对于是否存在失衡天线的判决，可以在每次天线失衡指标超出失衡阈值时判决，也可以在一段时间内天线失衡指标持续超出失衡阈值时判决；对于产生替换数据的非失衡天线的选择，可以在所有的非失衡天线中任意选取，也可以通过给定的保护算法(例如，频谱特性畸变的程度最小或相对信噪比最大等)确定；对于失衡天线替换数据的产生，可以是某一根非失衡天线数据的直接复制，也可以是某几根非失衡天线数据加权合并后的结果。

当存在多根失衡天线时，用不同非失衡天线产生的数据替换各失衡天线的数据比用单根非失衡天线的数据替换各失衡天线的数据可以获得更好的系统性能。

此外，为保证MIMO系统中后续译码过程的顺利进行，该方法中可替换的最多失衡天线数应不大于接收天线数与发送天线数之差，即，设MIMO系统的发送天线数为M，接收天线数为N，可替换的最多失衡天线数为P，则P≤N-M。

下面结合实例来描述本发明提出的应用于实际MIMO系统的天线失衡保护方法。

本发明公开了一种采用天线失衡保护的MIMO系统接收端结构框架。

在实际MIMO系统的接收端附加天线失衡判决单元和天线失衡保护单元，以便针对各接收天线相应射频通路接收到的数据进行分析，从而判决是否存在失衡天线并采取天线失衡保护，系统接收端后续的模块单元与当前的MIMO系统相同。下面具体说明本发明所提出的实际MIMO系统中天线失衡保护方法的应用，此处设天线失衡指标为各接收天线的相对信噪比，失衡阈值为α，替换天线的保护算法为选取具有最大相对信噪比的天线，将该天线上的数据直接复制到所有失衡天线上。

在本发明中，MIMO系统中N根接收天线所对应的射频通路接收到的数据首先经过天线失衡判决单元，在该单元中针对N路信号分别进行信噪比简化估计(每帧统计一次)，得到各接收天线上信号的绝对信噪比单位为dB；以N根接收天线中最大的信噪比SNR_max为基准，计算各接收天线信号的相对信噪比

若所有接收天线的相对信噪比均大于失衡阈值α，则判定不存在失衡天线，不启动天线失衡保护单元，直接将N路数据传输到下一个模块，进行后续的检测译码过程；若某些接收天线的相对信噪比低于失衡阈值α，则判定存在失衡天线，启动天线失衡保护单元，将相对信噪比最大的接收天线上的数据直接复制到所有相对信噪比低于失衡阈值α的接收天线上，然后将新的N路数据(其中有P+1(1≤P≤N-M)路数据相等，均为相对信噪比最大的接收天线数据的复制)传输到下一个模块，进行后续的检测译码过程。

Claims (5)

1.一种应用于实际MIMO系统的天线失衡保护方法，其中在实际MIMO系统的接收端附加天线失衡判决单元和天线失衡保护单元，

其特征在于，所述方法包括步骤：

天线失衡判决单元根据各接收天线的相对信噪比对接收天线上的数据进行分析，比较各接收天线的相对信噪比和预先设置的失衡阈值，判决是否存在失衡天线，其中，所述各接收天线的相对信噪比为各接收天线上信号的绝对信噪比与所有接收天线中信号的绝对信噪比最大值的差值；

当某一根接收天线或某几根接收天线的相对信噪比低于所述预先设置的失衡阈值时，则天线失衡判决单元判定存在失衡天线，否则判定不存在失衡天线；

如果不存在失衡天线，则天线失衡判决单元不启动天线失衡保护单元，直接传输各接收天线的数据，进行后续的检测译码过程；

如果存在失衡天线，则天线失衡判决单元启动天线失衡保护单元，天线失衡保护单元利用其中一根非失衡天线的数据或多根非失衡天线的数据加权合并后的结果替换所述失衡天线的数据，传输调整复制后的数据进行后续的检测译码过程，其中被替换的最多失衡天线数不大于接收天线数与发送天线数之差。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对接收天线上的数据进行分析包括：

针对所有接收天线的数据综合分析，或者针对每根接收天线的数据分别分析。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，比较各接收天线的相对信噪比和预先设置的失衡阈值，判决是否存在失衡天线还包括步骤：

在天线相对信噪比低于失衡阈值时即刻判决存在失衡天线。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于产生替换数据的非失衡天线的选择，在所有的非失衡天线中任意选取，或者选取具有最大相对信噪比的天线。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述利用其中一根非失衡天线的数据或多根非失衡天线的数据加权合并后的结果替换所述失衡天线的数据的步骤还包括：

直接复制一根非失衡天线的数据或多根非失衡天线的数据加权合并后的结果到失衡天线上作为所述失衡天线的接收数据。