CN101686072A - 天线分集方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种天线分集方法和装置，应用于包括8天线的长期演进高级***，其中，上述方法包括：设置空时编码矩阵见右式，其中，S1和S2为编码前的符号，编码矩阵的行表示相邻时刻或相邻频域，列表示权值向量，其中，权值1和权值2为由基站预先设定或自适应产生的权值；根据编码矩阵进行编码，获得分集处理后的符号为Y(见上式)，其中，Y＝W*S，W为波束形成权值矩阵(见上式)，W1为第一个波束的权值向量，维数为1×8，W2为第二个波束的权值向量，维数为8×1。本发明在不增加额外的导频开销的同时，能够获得较好的分集增益。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种天线分集方法和装置。
背景技术
在长期演进(Long-Term Evolution，简称为LTE)***中，下行定义了发射天线为2天线时的分集方式为空频分组编码(SpaceFrequency Block Codes，简称为SFBC)，编码矩阵如式1所示：
下行还定义了4天线时的分集方式为频率切换分集(SFBC+Frequency Switch Time Division，简称为SFBC+FSTD)，编码矩阵为式2所示：
在长期演进高级(LTE-Advanced)***中，为了提高下行的数据传输速率和频谱利用率，下行最多可使用8根发射天线，但是在相关技术中，并没有提供8天线下的分集方式。
发明内容
针对相关技术没有提供8天线下的分集方式的问题而提出本发明，为此，本发明旨在提供一种天线分集方法和装置，以解决上述问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种天线分集方法。
根据本发明的天线分集方法，应用于包括8天线的长期演进高级***，上述方法包括：设置编码矩阵：
或
其中，S1和S2为编码前的符号，所述编码矩阵的行表示相邻时刻或相邻频域，列表示权值向量，其中，权值1和权值2为由基站预先设定或自适应产生的权值；根据所述编码矩阵进行编码，获得分集处理后的符号为
其中，Y＝W*S，W为波束形成权值矩阵，
W1为第一个波束的权值向量，维数为1×8，W2为第二个波束的权值向量，维数为8×1。
根据本发明的另一个方面，提供了一种天线分集装置。
根据本发明的天线分集装置，应用于包括8天线的长期演进高级***，装置包括：设置模块，用于设置编码矩阵：
或
其中，S1和S2为编码前的符号，编码矩阵的行表示相邻时刻或相邻频域，列表示权值向量，其中，权值1和权值2为由基站预先设定或自适应产生的权值；编码模块，用于根据设置模块设置的编码矩阵进行编码，获得分集处理后的符号为其中，Y＝W*S，W为波束形成权值矩阵，
W1为第一个波束的权值向量，维数为1×8，W2为第二个波束的权值向量，维数为8×1。
通过本发明，在LTE-Advanced***中8天线下行分集仍采用两天线的Alamouti分集编码矩阵，再乘以不同的权值，对应到不同的波束上发送出去，解决了相关技术没有提供8天线下的分集方式的问题，在不增加额外的导频开销的同时，能够获得较好的分集增益。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的天线分集方法的流程图；
图2是根据本发明实施例一的天线分集方法的示意图；
图3是根据本发明实施例二的天线分集方法的示意图；
图4是根据本发明实施例三的天线分集方法的示意图；
图5是根据本发明实施例四的天线分集方法的示意图；
图6是根据本发明实施例的天线分集装置的结构框图。
具体实施方式
功能概述
在相关技术中，提出了Beamforming和Alamouti(人名，阿拉某提)结合的多天线处理方法，通过理论分析和仿真验证都证明将分集输出信号分别送入独立的波束形成阵列，与Alamouti分集相比可以获得6dB的增益，其中，Alamouti分集的编码矩阵为
S1和S2为编码前的符号，通过Alamouti编码后，行对应相邻时刻或者相邻频率，列代表不同的发射天线。
本发明将结合波束形成和发射分集，设计8天线下LTE-Advanced***的分集方法，即，在LTE-Advanced***中8天线仍采用两天线的Alamouti分集编码矩阵，再乘以不同的权值，对应到不同的波束上发送出去。这样的分集方法比传统的波束形成有6dB的增益，比传统的2天线Alamouti编码有9dB的性能增益。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
方法实施例
根据本发明的实施例，提供了一种天线分集方法，应用于包括8天线的长期演进高级***，假设发送的符号为X＝[x1，x2，...，xN]。图1是根据本发明实施例的天线分集方法的流程图，如图1所示，该方法包括：
步骤S102，设置编码矩阵：
或
其中，S由X通过Alamouti编码对应生成，S1和S2为编码前的符号，编码矩阵的行表示相邻时刻或相邻频域，列表示权值向量，权值1和权值2为由基站预先设定或自适应产生的权值；
步骤S104，根据编码矩阵进行编码，获得分集处理后的符号为
其中，Y＝W*S，W为波束形成权值矩阵，
权值W为基站预先设定的固定值或通过信道信息自适应生成，W1为第一个波束的权值向量，维数为1×8，W2为第二个波束的权值向量，维数为8×1；可以根据编码矩阵进行空频分组编码(SFBC)，也可以根据编码矩阵进行空时分组编码(Space Time Block Codes，简称为STBC)；具体地，如果编码为空频分组编码，则在子载波1上发送S1和-S2*；在子载波2上发送S2和S1*；如果编码为空时分组编码，则在时刻1发送S1和S2；在时刻2发送-S2*和S1*。
通过该实施例，提供了8天线的分集方法，在LTE-Advanced***中8天线下行分集结合波束形成，将不同的符号对应不同的波束，解决了相关技术没有提供8天线下的分集方式的问题，在不增加额外的导频开销的同时，能够获得较好的分集增益。
下面将结合实例对本发明的具体实现过程进行详细描述。
实施例一
该实施例提供了在权值W为基站预先设定的固定值、编码为空频分组编码的情况下的天线分集方法，包括如下步骤：
如步骤S102所述，设置Alamouti编码矩阵：
其中，S1和S2为编码前的符号，编码矩阵的行表示相邻时刻或相邻频域，列表示权值向量，权值1和权值2为由基站预先设定的天线的权值；图2是根据本发明实施例一的天线分集方法的示意图，由该权值生成波束的形状和所发送的符号(即，上述编码前的符号)如图2所示，每个小区按照其覆盖范围的角度依次分成波束1、波束2、波束3、波束4四个波束，每两个波束一组，波束1和波束3组成第一组权值，波束2和波束4组成第二组权值；假设基站的覆盖区域为0°～120°，则波束1对准15°，波束2对准45°，波束3对准75°，波束4对准105°；
如步骤S104所述，根据编码矩阵进行编码，获得分集处理后的符号为
其中，Y＝W*S，W为波束形成权值矩阵，
W1为第一个波束的权值向量，维数为1×8，W2为第二个波束的权值向量，维数为8×1，该编码为空频分组编码，具体地，在子载波1上发送S1和-S2*，在子载波2上发送S2和S1*，其中，采用权值1发送S1和S2，采用权值2发送-S2*和S1*，如图2所示，在波束1上发送S1和S2，在波束2上发送-S2*和S1*，在波束3上发送S1和S2，在波束4上发送-S2*和S1*。
在该实施例中，第一组权值W1和第二组权值W2相互正交，使Alamouti编码的符号经过完全独立的信道，可获得最大的分集增益。
实施例二
该实施例提供了在权值W通过信道信息自适应生成、编码为空频分组编码的情况下的天线分集方法，包括如下步骤：
如步骤S102所述，设置Alamouti编码矩阵：
其中，S1和S2为编码前的符号，编码矩阵的行表示相邻时刻或相邻频域，列表示权值向量，权值1和权值2由用户根据上行信道信息自适应生成，其中，图3是根据本发明实施例二的天线分集方法的示意图，该权值产生波束的形状和所发送的符号如图3所示，每个小区分成波束1和波束2，波束1和波束2根据移动用户的波达角信息生成，其中，波束1对应能量最大的波达角方向，波束2对应能量次大的波达角方向；
如步骤S104所述，根据编码矩阵进行编码，获得分集处理后的符号为
其中，Y＝W*S，W为波束形成权值矩阵，
W1为第一个波束的权值向量，维数为1×8，W2为第二个波束的权值向量，维数为8×1，该编码为空频分组编码，具体地，在子载波1的上发送S1和-S2*，在子载波2的上发送S2和S1*，其中，采用权值1发送S1和S2，采用权值2发送-S2*和S1*，如图3所示，在波束1上发送S1和S2，在波束2上发送-S2*和S1*。
在该实施例中，第一组权值W1和第二组权值W2相互正交，在Alamouti编码的符号(对S1和S2)发送过程中保持不变，并且经过完全独立的信道，在下一个Alamouti编码的符号对可自适应进行调整，获得最大的分集增益。
实施例三
该实施例提供了在权值W为基站预先设定的固定值、编码为空时分组编码的情况下的天线分集方法，包括如下步骤：
如步骤S102所述，设置Alamouti编码矩阵：
其中，S1和S2为编码前的符号，编码矩阵的行表示相邻时刻或相邻频域，列表示权值向量，权值1和权值2为由基站预先设定的天线的权值；图4是根据本发明实施例三的天线分集方法的示意图，由该权值生成波束的形状和所发送的符号(即，上述编码前的符号)如图4所示，每个小区按照其覆盖范围的角度依次分成波束1、波束2、波束3、波束4四个波束，每两个波束一组，波束1和波束3组成第一组权值，波束2和波束4组成第二组权值；假设基站的覆盖区域为0°～120°，则波束1对准15°，波束2对准45°，波束3对准75°，波束4对准105°；
如步骤S104所述，根据编码矩阵进行编码，获得分集处理后的符号为
其中，Y＝W*S，W为波束形成权值矩阵，
W1为第一个波束的权值向量，维数为1×8，W2为第二个波束的权值向量，维数为8×1，该编码为空频分组编码，具体地，在时刻1发送S1和-S2*，在时刻2发送S2和S1*，其中，采用权值1发送S1和S2，采用权值2发送-S2*和S1*，如图4所示，在波束1上发送S1和S2，在波束2上发送-S2*和S1*，在波束3上发送S1和S2，在波束4上发送-S2*和S1*。
在该实施例中，第一组权值W1和第二组权值W2相互正交，使Alamouti编码的符号经过完全独立的信道，可获得最大的分集增益。
实施例四
该实施例提供了在权值W通过信道信息自适应生成、编码为空时分组编码的情况下的天线分集方法，包括如下步骤：
如步骤S102所述，设置Alamouti编码矩阵：
其中，S1和S2为编码前的符号，编码矩阵的行表示相邻时刻，列表示权值向量，按照式1进行分集处理，权值W由用户根据上行信道信息自适应生成，其中，图5是根据本发明实施例四的天线分集方法的示意图，该权值产生波束的形状和所发送的符号如图5所示，每个小区分成波束1和波束2，波束1和波束2根据移动用户的波达角信息生成，其中，波束1对应能量最大的波达角方向，波束2对应能量次大的波达角方向；
如步骤S104所述，根据编码矩阵进行编码，获得分集处理后的符号为
其中，Y＝W*S，W为波束形成权值矩阵，
W1为第一个波束的权值向量，维数为1×8，W2为第二个波束的权值向量，维数为8×1，该编码为空频分组编码，具体地，在时刻1发送S1和-S2*，在时刻2发送S2和S1*，其中，在权值1上发送S1和S2，在权值2上发送-S2*和S1*，如图5所示，在波束1上发送S1和S2，在波束2上发送-S2*和S1*。
在该实施例中，第一组权值W1和第二组权值W2相互正交，在Alamouti编码的符号(对S1和S2)发送过程中保持不变，并且经过完全独立的信道，在下一个Alamouti编码的符号对可自适应进行调整，获得最大的分集增益。
装置实施例
根据本发明的实施例，提供了一种天线分集装置，应用于包括8天线的长期演进高级***。图6是根据本发明实施例的天线分集装置的结构框图，如图6所示，该装置包括：设置模块62和编码模块64，下面对上述结构进行详细描述。
设置模块62，用于设置编码矩阵：
或
其中，S1和S2为编码前的符号，编码矩阵的行表示相邻时刻或相邻频域，列表示权值向量，其中，权值1和权值2为由基站预先设定或自适应产生的权值。
编码模块64，连接至设置模块62，用于根据设置模块62设置的编码矩阵进行编码，获得分集处理后的符号为
其中，Y＝W*S，W为波束形成权值矩阵，
W1为第一个波束的权值向量，维数为1×8，W2为第二个波束的权值向量，维数为8×1。
优选地，编码模块64用于以以下两种编码方式进行编码，具体描述如下：
(1)编码模块64用于以空频分组编码的方式进行编码，编码模块64还包括：第一发送子模块，用于按照如下方式进行编码发送操作：在子载波1上发送S1和-S2*；在子载波2上发送S2和S1*。
(2)编码模块64用于以空时分组编码的方式进行编码，编码模块64还包括：第二发送子模块，用于按照如下方式进行编码发送操作：在时刻1发送S1和S2；在时刻2发送-S2*和S1*。
通过本发明的以上实施例，在LTE-Advanced***中8天线下行分集结合波束形成，将不同的符号对应不同的波束，解决了相关技术没有提供8天线下的分集方式的问题，在不增加额外的导频开销的同时，能够获得较好的分集增益。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种天线分集方法，应用于包括8天线的长期演进高级***，
其特征在于，所述方法包括：
设置编码矩阵：
或
其中，S1和S2为编码前的符号，所述编码矩阵的行表示相邻时刻或相邻频域，列表示权值向量，其中，权值1和权值2为由基站预先设定或自适应产生的权值；
根据所述编码矩阵进行编码，获得分集处理后的符号
其中，Y＝W*S，W为波束形成权值矩阵，
W1为第一个波束的权值向量，维数为1×8，W2为第二个波束的权值向量，维数为8×1。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述编码为空频分组编码，根据所述编码矩阵进行空时分组编码包括：
在子载波1上发送S1和-S2*；
在子载波2上发送S2和S1*。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述权值W为基站预先设定的固定值。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述权值W通过信道信息自适应生成。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述第一组权值W1和所述第二组权值W2相互正交。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述编码为空时分组编码，根据所述编码矩阵进行空时分组编码包括：
在时刻1发送S1和S2；
在时刻2发送-S2*和S1*。
7.一种天线分集装置，应用于包括8天线的长期演进高级***，其特征在于，所述装置包括：
设置模块，用于设置编码矩阵：
或
其中，S1和S2为编码前的符号，所述编码矩阵的行表示相邻时刻或相邻频域，列表示权值向量，其中，权值1和权值2为由基站预先设定或自适应产生的权值；
编码模块，用于根据所述设置模块设置的所述编码矩阵进行编码，获得分集处理后的符号为
其中，Y＝W*S，W为波束形成权值矩阵，
W1为第一个波束的权值向量，维数为1×8，W2为第二个波束的权值向量，维数为8×1。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述编码模块用于以空频分组编码的方式进行编码，所述编码模块还包括：
第一发送子模块，用于按照如下方式进行编码发送操作：在子载波1上发送S1和-S2*；在子载波2上发送S2和S1*。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述编码模块用于以空时分组编码的方式进行编码，所述编码模块还包括：
第二发送子模块，用于按照如下方式进行编码发送操作：在时刻1发送S1和S2；在时刻2发送-S2*和S1*。
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