CN101483468A - 一种通过极化天线传输数据的方法及装置 - Google Patents

一种通过极化天线传输数据的方法及装置 Download PDF

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CN101483468A CNA2008100557077A CN200810055707A CN101483468A CN 101483468 A CN101483468 A CN 101483468A CN A2008100557077 A CNA2008100557077 A CN A2008100557077A CN 200810055707 A CN200810055707 A CN 200810055707A CN 101483468 A CN101483468 A CN 101483468A
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poliarizing
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蔡月民
桑东升
徐红艳
郑银香
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China Academy of Telecommunications Technology CATT
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Datang Mobile Communications Equipment Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种通过极化天线传输数据的方法，用于实现通过多组极化天线传输数据，得到分集增益。所述方法为：网络侧获得需要发送的数据；网络侧依据极化天线的组数，采用不同的信道化码对需要通过不同组极化天线发送的数据进行扩频，对需要通过一组极化天线发送的数据进行波束赋形，并通过所述极化天线发送扩频后的数据；所述极化天线为至少两组。本发明还公开了一种用于实现所述方法的装置和***。

Description

一种通过极化天线传输数据的方法及装置
技术领域
本发明涉及通信领域，特别是涉及通过极化天线传输数据的方法及装置。
背景技术
双极化天线是一种新型天线技术，组合了+45°和-45°两个极化方向相互正交的天线，同时工作在收发双工模式下，每个小区仅需一组双极化天线。双极化天线允许***采用极化分集接收技术，其原理是利用±45°极化方向之间的不相关性，两者之间的不相关性程度决定了分集接收的好坏。由于±45°为正交极化，因此可以有效保证分集接收，其极化分集增益约为5dB，比单极化天线通常采用的空间分集提高约2dB。此外，单极化天线的空间分集接收效果和两副接收天线的位置有关，天线覆盖正方向为最佳，逐渐向两边减弱，导致小区实际覆盖范围缩小。采用极化分集代替空间分集技术，分集增益和天线位置几乎没有关系，覆盖主方向和边缘处的差别很小(该差别由于反射面宽度导致±45°正交效果变差引起)，因此可以有效改善边缘处的接收效果，保证覆盖范围。
波束赋形技术广泛应用于移动通信***，采用波束赋形技术的阵列天线一般被称为智能天线。智能天线通过波束赋形，将主波束对准期望用户进行收发信号，提高了接收端的接收功率。智能天线也可以根据干扰信号的空间特征，通过调整各天线单元的加权系数，将阵列天线方向的零陷对准干扰用户，这样可以降低来自干扰用户的信号功率。在小区边缘，由于波束赋形提高了接收端的接收功率，所以小区的覆盖范围得到了扩展。但在无线信道变化较快的场景，会使***性能严重恶化。
综上，目前尚无多组极化天线同时为用户提供服务的解决方案，并且直接应用现有技术，则***性能不理想。
发明内容
本发明实施例提供一种通过极化天线传输数据的方法及装置，用于实现通过多组极化天线传输数据，得到分集增益。
一种通过极化天线传输数据的方法，包括以下步骤：
网络侧获得需要发送的数据；
网络侧依据极化天线的组数，采用不同的信道化码对需要通过不同组极化天线发送的数据进行扩频，对需要通过一组极化天线发送的数据进行波束赋形，并通过所述极化天线发送扩频后的数据；所述极化天线为至少两组。
一种通过极化天线传输数据的方法，包括以下步骤：
终端侧与至少两组极化天线建立连接并接收数据；所述数据中，来自一组极化天线的数据经过波束赋形，来自不同组极化天线的数据是采用不同的信道化码进行扩频的；
所述终端侧采用不同的信道估计窗对所述数据进行检测及数据合并。
一种网络侧设备，包括：
第一接口模块，用于获得需要发送的数据；
波束赋形模块，用于对需要通过一组极化天线发送的数据进行波束赋形；
信道化码扩频模块，用于依据极化天线的组数，采用不同的信道化码对需要通过不同组极化天线发送的数据进行扩频；所述极化天线为至少两组；
第二接口模块，用于分别通过所述至少两组极化天线发送扩频后的数据。
一种终端侧设备，包括：
接口模块，用于与至少两组极化天线建立连接并接收数据；所述数据中，来自一组极化天线的数据经过波束赋形，来自不同组极化天线的数据是采用不同的信道化码进行扩频的；
检测模块，用于采用不同的信道估计窗对所述数据进行检测；
合并模块，用于对收到后的数据进行合并。
一种***，包括：
网络侧设备，用于获得需要发送的数据，依据极化天线的组数，采用不同的信道化码对需要通过不同组极化天线发送的数据进行扩频，对需要通过一组极化天线发送的数据进行波束赋形，并通过所述极化天线发送扩频后的数据；所述极化天线为至少两组；
至少两个终端侧设备，分别用于接收一组极化天线发送的数据。
另一种***，包括：
网络侧设备，用于获得需要发送的数据，依据极化天线的组数，采用不同的信道化码对需要通过不同组极化天线发送的数据进行扩频，对需要通过一组极化天线发送的数据进行波束赋形，并通过所述极化天线发送扩频后的数据；所述极化天线为至少两组；
终端侧设备，用于接收所述至少两组极化天线发送的数据。
本发明实施例通过将波束赋形与极化分集结合的方式，实现了多组极化天线的数据传输，并且减少了单一应用波束赋形和极化分集时的弊端。
附图说明
图1为本发明实施例中网络侧装置的结构图；
图2为本发明实施例中一种***的结构图；
图3为本发明实施例中另一种***的结构图；
图4为本发明实施例中终端侧设备的结构图；
图5为本发明实施例中网络侧通过多组极化天线发送数据的方法流程图；
图6为本发明实施例中终端侧通过多组极化天线接收数据的方法流程图；
图7为本发明实施例中向多个用户发送数据时的详细方法流程图；
图8为本发明实施例中波束赋形实现过程的示意图；
图9为本发明实施例中向一个用户发送数据时的详细方法流程图。
具体实施方式
本发明实施例将波束赋形和极化分集技术结合，实现多组极化天线为向用户传输数据，得到分集增益。
本发明实施例中的一组极化天线包括至少一根单极化方向的天线，多组极化天线之间的极化方向不同。
参见图1，本实施例提供一种网络侧设备，其包括第一接口模块101、波束赋形模块102、信道化码扩频模块103和第二接口模块104。该网络侧设备可以是基站(Node B或Evolved Node B)。
第一接口模块101用于与网络侧的其它设备连接，获得需要发送的数据。若网络侧设备包括用于生成数据的模块，则第一接口模块101也可以与该模块相连，获得需要发送的数据。
波束赋形模块102用于对需要通过一组极化天线发送的数据进行波束赋形。
信道化码扩频模块103用于依据极化天线的组数，采用不同的信道化码对需要通过不同组极化天线发送的数据进行扩频；所述极化天线为至少两组。
第二接口模块104包括至少两组极化天线，用于与终端侧设备连接，分别通过所述至少两组极化天线发送扩频后的数据。
波束赋形模块102与信道化扩频模块103前后关系不固定，可以第一接口模块101连接信道化扩频模块103，再连接波束赋形模块102。
网络侧设备还包括功率控制模块，用于控制各组极化天线的发射功率，本图未示出。
网络侧设备上的多组极化天线可分别连接多个终端侧设备，或者多组极化天线均连接到多个终端侧设备，则***结构也有所不同。
参见图2，本实施例中多组极化天线分别连接多个终端侧设备时的***包括网络侧设备和至少两个终端侧设备。
网络侧设备，用于获得需要发送的数据，依据极化天线的组数，采用不同的信道化码对需要通过不同组极化天线发送的数据进行扩频，对需要通过一组极化天线发送的数据进行波束赋形，并通过所述极化天线发送扩频后的数据。
至少两个终端侧设备，分别用于接收一组极化天线发送的数据。
参见图3，本实施例中多组极化天线均连接到多个终端侧设备时的***包括网络侧设备和终端侧设备。
网络侧设备，用于获得需要发送的数据，依据极化天线的组数，采用不同的信道化码对需要通过不同组极化天线发送的数据进行扩频，对需要通过一组极化天线发送的数据进行波束赋形，并通过所述极化天线发送扩频后的数据。
终端侧设备，用于接收所述至少两组极化天线发送的数据。
终端侧设备由于可以连接多组极化天线，则需要相应的处理模块。
参见图4，本实施例提供一种终端侧设备，其包括接口模块401、检测模块402和合并模块403。
接口模块401用于与至少两组极化天线建立连接并接收数据；所述数据中，来自一组极化天线的数据经过波束赋形，来自不同组极化天线的数据是采用不同的信道化码进行扩频的。
检测模块402用于采用不同的信道估计窗对所述数据进行检测。所述检测方式有多种，如最佳线性联合检测等。
合并模块403用于对收到后的数据进行合并。所述合并方式有多种，如最大比合并或选择合并等。
检测和合并的执行过程不固定，所以接口模块401也可以连接合并模块403再连接检测模块402。
下面通过流程对多组极化天线传输数据的方法进行介绍。
参见图5，本实施例中多组极化天线传输数据的网络侧主要方法流程如下：
步骤501：网络侧获得需要发送的数据。可以通过接收获得数据，也可以通过数据的生成从而获得。
步骤502：网络侧依据极化天线的组数，采用不同的信道化码对需要通过不同组极化天线发送的数据进行扩频，所述极化天线为至少两组。可以多组极化天线中，一个极化方向对应一个信道化码，也可以一组极化天线中的一个极化方向对应一个信道化码。
步骤503：网络侧对需要通过一组极化天线发送的数据进行波束赋形。
步骤504：网络侧通过所述极化天线发送扩频后的数据。
其中，步骤502和步骤503的执行顺序可以互换，即进行波束赋形，再进行扩频操作。
参见图6，本实施例中多组极化天线传输数据的终端侧主要方法流程如下：
步骤601：终端侧与至少两组极化天线建立连接并接收数据；所述数据中，来自一组极化天线的数据经过波束赋形，来自不同组极化天线的数据是采用不同的信道化码进行扩频的。
步骤602：所述终端侧采用不同的信道估计窗对所述数据进行检测。
步骤603：所述终端侧对收到后的数据进行合并。
其中，步骤602和步骤603的执行顺序可以互换。
网络侧可以通过多组极化天线一次向一个用户发送数据，也可以向多个用户发送数据；以及在向一个用户发送数据时，多组极化天线可以发送相同的数据也可以发送不同的数据。下面针对不同情况，选取两个典型实施例来详细描述多组极化天线传输数据的方法。
参见图7，网络侧通过多组极化天线向多个用户发送数据时的实现过程如下：
预先规定一组极化天线为一个用户提供服务，以两组极化天线为例进行说明。
步骤701：网络侧采用不同的信道化码分别为各用户的数据进行扩频，一个用户对应一组极化天线。例如，网络侧采用信道化码1对需要发送给用户1的数据1进行扩频，采用信道化码2对需要发送给用户2的数据2进行扩频。数据1与数据2在内容上可以相同。
步骤702：网络侧分别对两组极化天线上的信号进行波束赋形。需要计算波束赋形系数w，w计算可以采用特征值波束赋形法亦可以采用固定波束赋形的方法等，设两组极化天线波束赋形加权系数矢量分别为：w1＝[w11，w12，...，w1N]H和w2＝[w21，w22，...，w2N]H；将赋形系数w与相应天线发送的信号相乘，完成波束赋形。即用w1乘以扩频后的数据1，用w2乘以扩频后的数据2。其中w1i表示极化天线组1中的第i根天线的波束赋形加权系数，w2i表示极化天线组2中的第i根天线的波束赋形加权系数，参见图8所示的波束赋形过程的示意图，s(t)表示一路信号。
步骤703：网络侧为各组极化天线分配发射功率。分配功率的方式有多种，如均分、按照用户1和用户2的服务等级分配(等级高的功率强)等。本实施例依据w进行分配，w较大的对应较高的功率。
步骤704：网络侧按照已分配的功率，分别通过各组极化天线将数据发送给相应的用户。即网络侧通过极化天线组2将处理后的数据2发送给用户2，通过极化天线组1将处理后的数据1发送给用户1。
步骤705：用户接收自身对应的数据。
网络侧通过多组极化天线向多个用户发送数据，可提高***吞吐量。
参见图9，网络侧通过多组极化天线向一个用户发送数据时的实现过程如下：
预先规定多组极化天线可为一个用户提供服务，以两组极化天线为例进行说明。
步骤901：网络侧采用不同的信道化码分别为用户的各数据进行扩频。例如，网络侧采用信道化码1对用户的数据1进行扩频，采用信道化码2对用户的数据2进行扩频。数据1与数据2在内容上可以相同也可以不同。当不同时，数据1和数据2可以是不同子帧上的数据，也可以是不同码道上的数据。
步骤902：网络侧分别对两组极化天线上的信号进行波束赋形。
步骤903：网络侧为各组极化天线分配发射功率。可以根据数据的重要性分配功率，如重传数据重要性较高，为其分配较高的功率。
步骤904：网络侧按照已分配的功率，分别通过各组极化天线将数据发送给用户。
步骤905：用户从两组极化天线上接收数据。
步骤906：用户构造出不同极化天线组的***矩阵，采用不同的信道估计窗对各组极化天线上的数据进行检测。信道估计窗的数量与极化天线的组数(或信道化码的数量)相同。检测的方式有多种，如最佳线性联合检测等。
步骤907：用户对检测输出的数据进行合并。合并的方式有多种，如最大比合并或选择合并等。最大比合并是指：将各组极化天线对应的数据乘以预设的权重后相加。选择合并是指：针对一帧或一个码道等，只选择一组极化天线对应的数据。权重的设置或选择的依据可以是w的大小、功率的强弱等。该步骤可以得到合并分集增益。
其中，步骤906和907的执行顺序可以互换，即首先对***矩阵进行合并，减少***矩阵的大小，并且可以获得分集增益和交织增益，再进行数据检测，使得数据检测的复杂度得到降低。
用于实现本发明实施例的软件可以存储于软盘、硬盘、光盘和闪存等存储介质。
本发明实施例通过将波束赋形与极化分集结合的方式，实现了多组极化天线的数据传输，并且减少了单一应用波束赋形和极化分集时的弊端。若多组极化天线向多个用户传输数据，可提高***吞吐量；若多组极化天线向一个用户传输数据，可获得分集增益和交织增益。并且，由于本发明实施例实现了多组极化天线的数据传输，保证了天线之间的隔离度满足互调对天线间隔离度要求(≥30dB)，多组极化天线之间的空间间隔仅需20～30cm，因此移动基站可以不必兴建铁塔，只需要架一根直径20cm的铁柱，将双极化天线按相应覆盖方向固定在铁柱上即可。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1、一种通过极化天线传输数据的方法，其特征在于，包括以下步骤：
网络侧获得需要发送的数据；
网络侧依据极化天线的组数，采用不同的信道化码对需要通过不同组极化天线发送的数据进行扩频，对需要通过一组极化天线发送的数据进行波束赋形，并通过所述极化天线发送扩频后的数据；所述极化天线为至少两组。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述至少两组极化天线发送相同或不同的数据。
3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述不同的数据为不同用户的数据；或者，所述不同的数据为同一用户的不同数据。
4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述同一用户的不同数据为不同子帧数据；或者，所述同一用户的不同数据为不同码道上的数据。
5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述数据为同一用户的数据时，所述用户采用不同的信道估计窗对接收到的数据进行检测及数据合并。
6、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少两组极化天线采用等功率或不等功率发送扩频后的数据。
7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，当以不等功率发送扩频后的数据时，分配功率的方式包括：
组内极化天线采用波束赋形时，依据赋形权值的大小分配功率；或者
所述数据为不同用户的数据时，依据用户的服务等级分配功率。
8、一种通过极化天线传输数据的方法，其特征在于，包括以下步骤：
终端侧与至少两组极化天线建立连接并接收数据；所述数据中，来自一组极化天线的数据经过波束赋形，来自不同组极化天线的数据是采用不同的信道化码进行扩频；
所述终端侧采用不同的信道估计窗对所述数据进行检测及数据合并。
9、一种网络侧设备，其特征在于，包括：
第一接口模块，用于获得需要发送的数据；
波束赋形模块，用于对需要通过一组极化天线发送的数据进行波束赋形；
信道化码扩频模块，用于依据极化天线的组数，采用不同的信道化码对需要通过不同组极化天线发送的数据进行扩频；所述极化天线为至少两组；
第二接口模块，用于分别通过所述至少两组极化天线发送扩频后的数据。
10、一种终端侧设备，其特征在于，包括：
接口模块，用于与至少两组极化天线建立连接并接收数据；所述数据中，来自一组极化天线的数据经过波束赋形，来自不同组极化天线的数据是采用不同的信道化码进行扩频的；
检测模块，用于采用不同的信道估计窗对所述数据进行检测；
合并模块，用于对收到后的数据进行合并。
11、一种***，其特征在于，包括：
网络侧设备，用于获得需要发送的数据，依据极化天线的组数，采用不同的信道化码对需要通过不同组极化天线发送的数据进行扩频，对需要通过一组极化天线发送的数据进行波束赋形，并通过所述极化天线发送扩频后的数据；所述极化天线为至少两组；
至少两个终端侧设备，分别用于接收一组极化天线发送的数据。
12、一种***，其特征在于，包括：
网络侧设备，用于获得需要发送的数据，依据极化天线的组数，采用不同的信道化码对需要通过不同组极化天线发送的数据进行扩频，对需要通过一组极化天线发送的数据进行波束赋形，并通过所述极化天线发送扩频后的数据；所述极化天线为至少两组；
终端侧设备，用于接收所述至少两组极化天线发送的数据。
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