專利名稱：一種多天線系統(tǒng)的天線模式切換裝置及切換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通訊領(lǐng)域，尤其涉及一種多天線系統(tǒng)的天線;漢式切換裝 置及切換方法。
背景技術(shù)：
MIMO (Multiple-InputMultiple-Output,多入多出)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的SISO (Single-Input Single-Output,單入單出)系統(tǒng)相比，可以提供極大的容量增 益。實際使用的多天線系統(tǒng)一般分為三種天線模式波束形成(Beamforming, 簡稱BF),發(fā)射分集(Transmit Diversity,簡稱TD)和空間復用(Spatial Multiplexing,筒稱SM)。由于上述三種模式的主要功能及目標不太一致， 因此在實際的正交頻分復用多天線系統(tǒng)中，必須在此三種^^莫式中進行選"l奪以 達到最佳的性能。最佳的多天線系統(tǒng)的天線模式的切換原則應(yīng)該是以信道容 量和系統(tǒng)的誤碼率來衡量的，因此切換的方法應(yīng)該與信道的情況密切相關(guān)， 基于信道狀況，傳輸機需選擇最佳的傳輸技術(shù)以克服信道所造成的損失。
但是現(xiàn)有技術(shù)中對于如何在以上三種天線模式中進行選擇和切換還沒 有一個明確的技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中多天線系統(tǒng)的不足，提 出 一種在波束形成、發(fā)射分集和空間復用三種天線模式中進行選擇和切換的 裝置及切換方法。
為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種多天線系統(tǒng)的天線模式切換方法， 應(yīng)用于支持空間復用和波束形成天線模式的多天線系統(tǒng)中，其特征在于，該 方法包含如下步驟
A:在接收端估計信道矩陣H;
B:若信道矩陣H的最大奇異值、JH)與除該最大奇異值外的其它奇異
值、(H)的比值k, 二^H^1的最小值min(kj)小于或等于設(shè)定的準信道條件數(shù)
入，(H)
下限閱值kSM,則將天線模式切換至空間復用模式；
C:若上述min(ki)大于或等于設(shè)定的準信道條件數(shù)上限閾值kBF,則將 天線^f莫式切換至波束形成^t式；
其中，ki不等于l, i=l，....， N-l, N為發(fā)送天線數(shù)和接收天線數(shù)中的最 小值。
此外，該多天線系統(tǒng)還支持發(fā)射分集天線模式，若所述min(ki)大于所述 ksM且小于所述k^,則執(zhí)行如下操作
D:根據(jù)所述信道矩陣H,分別計算空間復用、發(fā)射分集和波束形成三 種天線模式的錯誤率PSM, PTD， Pbf;
E:在PSM， PTD， PBF中選擇小于或等于設(shè)定的目標錯誤率的錯誤率， 計算其對應(yīng)的頻譜效率值，并從中選取最大的頻譜效率值所對應(yīng)的天線模
式，切換至該天線模式；
所述錯誤率為誤符號率，誤碼率，誤塊率中的一種；所述目標錯誤率 為與錯誤率對應(yīng)的目標誤符號率，目標誤碼率，目標誤塊率中的一種。
此外，所述ksM的取值范圍為0.6x 2 《kSM《2.5x 2*;所述1cbf的取
n n
1直范圍為5 x 2T《kBF< 15 x 2了。
此外，所述準信道條件數(shù)下限閾值1^^=2*;所述準信道條件數(shù)上限閾 值kBF =2^x10。
此外，將天線模式切換至空間復用模式后還包含如下步驟將所述小于
或等于所述"m的k,的個數(shù)確定為發(fā)送碼流數(shù)。
此外，在所述步驟A之前還包含如下步驟將多天線系統(tǒng)的初始天線 模式設(shè)置為發(fā)射分集模式。
本發(fā)明還提供一種多天線系統(tǒng)的天線模式切換方法，應(yīng)用于支持空間復
用，發(fā)射分集和波束形成天線模式的多天線系統(tǒng)中，其特征在于，該方法包 含如下步驟
Al:在接收端估計信道矩陣H;
Bl:根據(jù)所述信道矩陣H，分別計算空間復用、發(fā)射分集和波束形成三 種天線模式的錯誤率PSM， PTD， PBF;
CI:在Psm, PTD, PBF中選擇小于或等于設(shè)定的目標錯誤率的錯誤率，
計算其對應(yīng)的頻譜效率值，并從中選取最大的頻譜效率值所對應(yīng)的天線模 式，切換至該天線模式；
所述錯誤率為誤符號率，誤碼率，誤塊率中的一種；所述目標錯誤率 為與錯誤率對應(yīng)的目標誤符號率，目標誤碼率，目標誤塊率中的一種。
此外，所述步驟Al和B1之間還包含如下步驟
A2:計算所述信道矩陣H的最大奇異值UH)與除該最大奇異值外的
其它奇異值、(H)的比值k, = ^ffi;
人，(H)
當ki中的最小值min(ki)大于設(shè)定的準信道條件數(shù)下限閾值ksM且小于設(shè) 定的準信道條件數(shù)上限閾值kBF時，執(zhí)行所述步驟Bl和CI;
其中，ki不等于l; i=l,....， N-l, N為發(fā)送天線數(shù)和接收天線數(shù)中的最 小值；
kSM的耳又值范圍為0.6 x 2了《kSM < 2.5 x 2T; k朋的取值范圍為5 x 2 <kBF< 15 x 2魯。
本發(fā)明還提供一種多天線系統(tǒng)的天線^t式切換裝置，應(yīng)用于支持空間復 用和波束形成天線模式的多天線系統(tǒng)中，其特征在于，該裝置包含配置模 塊，信道矩陣估計模塊，準信道條件數(shù)計算模塊，天線模式判決模塊；其中，
配置模塊用于設(shè)置準信道條件數(shù)下限閾值kSM和準信道條件數(shù)上限閾值
200710149817.5
說明書第4/ll頁
信道矩陣估計模塊用于在接收端估計并輸出信道矩陣H;
準信道條件數(shù)計算模塊用于根據(jù)信道矩陣估計模塊輸出的信道矩陣H 的最大奇異值、ax (H)與除該最大奇異值外的其它奇異值、(H)的比值計算并
輸出準信道條件數(shù)<formula>formula see original document page 10</formula>
天線模式判決模塊用于根據(jù)準信道條件數(shù)計算模塊輸出的準信道條件 數(shù)ki的最小值min(ki)選擇天線模式若min(ki)小于或等于配置模塊設(shè)定的 準信道條件數(shù)下限閾值k^，則將天線模式切換至空間復用模式；若min(ki) 大于或等于配置模塊設(shè)定的準信道條件數(shù)上限閾值k^ ,則將天線模式切換 至波束形成模式；
其中，kj不等于l， i二l，....， N-l, N為發(fā)送天線數(shù)和接收天線數(shù)中的最 小值。
此外，該多天線系統(tǒng)還支持發(fā)射分集天線模式，所述天線模式切換裝置 還包含錯誤率計算模塊，頻語效率計算模塊；其中，
所述配置模塊還用于設(shè)置目標錯誤率；
錯誤率計算模塊用于在所述min(ki)大于所述k爆且小于所述kBF時，根據(jù) 所述信道矩陣H,分別計算并輸出空間復用、發(fā)射分集和波束形成三種天線 模式的錯誤率PSM, PTD, PBF;
頻譜效率計算模塊用于在錯誤率計算模塊輸出的PSM, PTD， Pbf中逸捧 小于或等于配置模塊設(shè)定的目標錯誤率的錯誤率，計算并輸出其對應(yīng)的頻語 效率值；
所述天線模式判決模塊還用于從頻譜效率計算模塊輸出的頻譜效率值 中選取最大值，并選擇該最大的頻譜效率值所對應(yīng)的天線模式，切換至該天 線模式；
所述錯誤率為誤符號率，誤碼率，誤塊率中的一種；所述目標錯誤率 為與錯誤率對應(yīng)的目標誤符號率，目標誤碼率，目標誤塊率中的一種。
此外，所述配置模塊設(shè)置的準信道條件數(shù)下限閾值kSM和準信道條件數(shù)
上卩艮閾《直kBF的取^直范圍為0.6 x 2T <kSM<2.5 x 5 x 2T《kBF《15 x 2了。 此外，所述配置模塊將準信道條件數(shù)下限閾值kSM和準信道條件數(shù)上限
N N
閾l直kBF^殳置為kSM=2T， kBF=27xl0。
此外，所述天線模式判決模塊還用于在將天線模式切換至空間復用模式 后將小于或等于所述、M的ki的個數(shù)確定為發(fā)送碼流數(shù)。
此外，所述配置模塊還用于將多天線系統(tǒng)的初始天線模式設(shè)置為發(fā)射分 集模式。
本發(fā)明還提供一種多天線系統(tǒng)的天線模式切換裝置，應(yīng)用于支持空間復 用，發(fā)射分集和波束形成天線模式的多天線系統(tǒng)中，其特征在于，該裝置包 含配置模塊，信道矩陣估計模塊，錯誤率計算模塊，頻譜效率計算模塊， 天線模式判決模塊；其中，
配置模塊用于設(shè)置目標錯誤率；
信道矩陣估計模塊用于在接收端估計并輸出信道矩陣H;
錯誤率計算模塊用于根據(jù)信道矩陣估計模塊輸出的所述信道矩陣H,分 別計算并輸出空間復用、發(fā)射分集和波束形成三種天線模式的錯誤率PSM, Ptd, Pbf;
頻譜效率計算模塊用于在錯誤率計算模塊輸出的PSM, PTD, Pbf中逸捧
小于或等于配置模塊設(shè)定的目標錯誤率的錯誤率，計算并輸出其對應(yīng)的頻鐠
效率值；
天線模式判決模塊用于從頻譜效率計算模塊輸出的頻譜效率值中選取 最大值，并選擇該最大的頻譜效率值所對應(yīng)的天線模式，切換至該天線模式；
所述錯誤率為誤符號率，誤碼率，誤塊率中的一種；所述目標錯誤率 為與錯誤率對應(yīng)的目標誤符號率，目標誤碼率，目標誤塊率中的一種。 此外，該裝置還包含準信道條件數(shù)計算模塊；其中，
所述配置模塊還用于設(shè)置準信道條件數(shù)下限閾值k^和準信道條件數(shù)上
P艮閾j直k即；
準信道條件數(shù)計算模塊用于根據(jù)所述信道矩陣估計模塊輸出的信道矩 陣H的最大奇異值、JH)與除該最大奇異值外的其它奇異值X,(H)的比值計
算并輸出準信道條件數(shù)ki=^=^;
入,(H)
所述天線模式判決模塊當ki中的最小值min(ki)大于配置模塊設(shè)定的準 信道條件數(shù)下限閾值kSM且小于配置模塊設(shè)定的準信道條件數(shù)上限閾值kBF 時，從所述頻譜效率計算模塊輸出的頻鐠效率值中選取最大值，并選擇該最 大的頻譜效率值所對應(yīng)的天線模式，切換至該天線模式。
其中，ki不等于l; i=l，....， N-l, N為發(fā)送天線^t和接收天線^t中的最 小值；
kSM的耳又值范圍為0.6 x 27《kSM《2.5 x 27; kBF的取值范圍為5 x 2 《kBF《15 x 2*。
本發(fā)明通過采用兩級判斷模式進行天線切換模式判定，加快了天線模式 的選擇和切換速度，提高了天線模式的選擇和切換的準確度。


圖1是本發(fā)明實施例多天線系統(tǒng)的天線模式切換方法流程圖2是本發(fā)明實施例多天線系統(tǒng)的天線模式切換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細描述。
圖1是本發(fā)明實施例多天線系統(tǒng)的天線模式切換方法流程圖。如圖1所 示，該方法包含如下步f^:
101:將初始天線模式設(shè)置為發(fā)射分集模式；
實際上，初始天線模式可以設(shè)置為上述三種模式中的任意一種，但是由
于在初始狀態(tài)下，無法確定系統(tǒng)當前最佳的天線模式，而在空間復用和波束 形成之間進行天線模式切換的切換損失較大，因此將初始天線模式設(shè)置為發(fā) 射分集模式，以在信息不足的情況下最大程度減小切換損失。
102:設(shè)置準信道條件數(shù)下限閾值"M和準信道條件數(shù)上限閾值kBF;并 設(shè)定系統(tǒng)的目標誤符號率SERT的佳；
其中，上述準信道條件數(shù)下限閾值KSM和準信道條件數(shù)上限閾值kRF根據(jù) 大量仿真與分析得出，其取值范圍為
<formula>formula see original document page 13</formula>
本實施例中的優(yōu)選值為
kSM = 2了 ； kBF = x 10 , N=min(T, R);
T和R分別為發(fā)送天線凄t和接收 天線數(shù)。
上述目標誤符號率SERT為系統(tǒng)設(shè)定的可容忍的誤符號率，即在該誤符 號率下，系統(tǒng)可以正常工作。
103:在當前天線模式下，在接收端估計信道矩陣H;
104:根據(jù)上述信道矩陣H,釆用公式1計算各準信道條件數(shù)K的值， 得到準信道條件數(shù)集合K;
(公式l) : <formula>formula see original document page 13</formula>
其中，λmax(H)為信道矩陣H的最大奇異值(singular value );
λi(H)為除λmax (H)以外的其它信道矩陣H的奇異值；i=l， ......， N-l,
N=min(T,R)。
準信道條件數(shù)集合K={ki}, i=l,....， N-l。
105:對準信道條件數(shù)集合K中的最小準信道條件數(shù)min(ki)進行判斷 若min(ki)≤ksM, i=l，....， N-l;則執(zhí)行下一步； 若min(ki)≥kBF， i=l,....， N-l;則跳轉(zhuǎn)至步驟107;
若k腿<min(ki)< kBF;則跳轉(zhuǎn)至步驟108;
106:選擇空間復用的天線模式及與之相應(yīng)的調(diào)制編碼方式；并且在空 間復用天線模式下進一步判斷發(fā)送碼流的個數(shù)；本方法結(jié)束。
發(fā)送碼流的個數(shù)為準信道條件數(shù)集合K中的準信道條件數(shù)ki滿足條件: K $kSM的個數(shù)；即當準信道條件數(shù)集合K中的準信道條件數(shù)ki小于等于kSM 的個數(shù)為n時，使用n個發(fā)送碼流。
當min(ki)^"M時，表明信道條件比較好；而在信道條件較好的情況下， 采用空間復用的天線模式能更有效地^提升系統(tǒng)的頻-潛效率。
107:選^^波束形成的天線4莫式及與之相應(yīng)的調(diào)制編碼方式；本方法結(jié)束。
當min(ki)2k^時，表明信道條件比較差；而在信道條件較差的情況下， 釆用波束形成的天線模式能更有效地提升系統(tǒng)的頻譜效率。
108:根據(jù)當前的信道矩陣H,使用公式2， 3, 4分別計算空間復用、 發(fā)射分集和波束形成三種天線模式的誤符號率PsM， PTD, Pbf:
(公式2) : <formula>formula see original document page 14</formula>
其中，Es為發(fā)射總功率，N。為噪聲功率，R為接收天線數(shù)，人偷(H)為 信道矩陣H的最小奇異值，d,為發(fā)送與接收信號的最小歐氏距離。Q )為 高斯Q函數(shù)，可以通過查表獲得函數(shù)值。
(公式3 ) : <formula>formula see original document page 14</formula>
其中，Rate為空時編碼速率，H為信道矩陣，闊L為信道矩陣的F范數(shù),
為加性高斯白噪聲信道下的錯誤概率函數(shù)，其他參數(shù)同公式2 。 對于不同的調(diào)制方式，上述加性高斯白噪聲信道下的錯誤概率函數(shù)，即
g(x),與上述高斯Q函^:,即Q(x)，具有不同的對應(yīng)關(guān)系。例如，在QPSK (四相相移鍵控)調(diào)制方式下，g(x)和Q(x)滿足以下對應(yīng)關(guān)系 g(x) = l-(l-Q(x))2。
(公式4) :<formula>formula see original document page 15</formula>其中，eR和eT分別為接收端的到達角和發(fā)送端的離開角，a'(ej為eK下 的陣列天線的方向向量的轉(zhuǎn)置，oc(eT)為eT下的陣列天線的方向向量，R為 接收天線數(shù)，T為發(fā)送天線數(shù)，其他參數(shù)同公式2和公式3。
109:計算上述PsM, PTD, PBF中小于或等于目標誤符號率SERT的誤符 號率所對應(yīng)的頻語效率值，從中選取最大的頻譜效率值所對應(yīng)的誤符號率及 天線模式，切換至該天線模式；
例如，假設(shè)PsM, PTD, P朋都小于或等于SERT,即都滿足設(shè)定的目標誤 符號率，則分別計算三種誤符號率對應(yīng)的頻譜效率值ti(Psm)、 ti( Ptd)和 "(Pbf);若其中的最大值為n(PsM),則將天線模式切換為空間復用；若其中 的最大值為r)( PTD)，則將天線模式切換為發(fā)射分集；若其中的最大值為 t!(Pbf)，則將天線^t式切換為波束形成。
至此完成了天線模式的選擇和切換。以上步驟103至109可以周期重復 執(zhí)行，使天線模式可以隨著信道的實時變化情況進行自適應(yīng)調(diào)整。
由上可知，本發(fā)明采用兩級判斷模式進行天線切換模式判定，第一級判 斷基于最小準信道條件數(shù)，僅對最小準信道條件數(shù)與準信道條件數(shù)下限閾值 kSM或準信道條件數(shù)上限閾值kBF的大小關(guān)系進行判斷，并根據(jù)判斷結(jié)果從空 間復用和波束形成天線模式中選擇一種；僅當最小準信道條件數(shù)在準信道條
件數(shù)下限閾值k,M和準信道條件數(shù)上限閾值k^之間時進行第二級判斷，第二 級判斷基于誤符號率，在三種可能的天線模式中選擇頻譜效率最高的一種。 采用這種兩級判斷模式，減少了計算量，加快了天線模式的選擇和切換速度。 無論是基于最小準信道條件數(shù)的判斷還是基于誤符號率的判斷都采用了最 大頻譜效率準則，提高了天線模式切換的有效性。
圖2是本發(fā)明實施例多天線系統(tǒng)的天線模式切換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如
圖2所示，天線模式切換裝置包含配置模塊，信道矩陣估計模塊，準信道 條件數(shù)計算模塊，天線模式判決模塊；誤符號率計算模塊，頻譜效率計算模 塊。其中，
配置模塊用于設(shè)置準信道條件數(shù)下限閾值kSM和準信道條件數(shù)上限閾值 kBF，目標誤符號率；
準信道條件數(shù)下限閾值k，和準信道條件數(shù)上限閾值k^的取值范圍為
t N N N N
0.6 x 2T《kSM《2.5 x 22—; 5 x 2Y《kBF "5 x 。優(yōu)選地，kSM =2T ,
kBF = 22 xlO 。
信道矩陣估計模塊用于在接收端估計并輸出信道矩陣H;
準信道條件數(shù)計算模塊用于根據(jù)信道矩陣估計模塊輸出的信道矩陣H 的最大奇異值、JH)與除該最大奇異值外的其它奇異值、(H)的比值計算并 輸出準信道條件數(shù)k,^1^;
天線模式判決模塊用于根據(jù)準信道條件數(shù)計算模塊輸出的準信道條件 數(shù)kj的最小值min(ki)選擇天線模式若min(kj)小于或等于配置模塊設(shè)定的 準信道條件數(shù)下限閾值k,M,則將天線模式切換至空間復用模式；若min(kO 大于或等于配置模塊設(shè)定的準信道條件數(shù)上限閾值k^ ,則將天線模式切換 至波束形成模式；
其中，kj不等于l, i=l,....， N-l, N為發(fā)送天線數(shù)和接收天線數(shù)中的最 小值。
誤符號率計算模塊用于在所述min(ki)大于所述k側(cè)且小于所述kBF時，根 據(jù)所述信道矩陣H,分別計算并輸出空間復用、發(fā)射分集和波束形成三種天
線模式的誤符號率PSM, PTD, PBF;
頻譜效率計算模塊用于在誤符號率計算模塊輸出的PSM, PTD， Pbf中逸 擇小于或等于配置模塊設(shè)定的目標誤符號率的誤符號率，計算并輸出其對應(yīng)
的頻:潛效率值；
所述天線模式判決模塊還用于從頻鐠效率計算模塊輸出的頻譜效率值 中選取最大值，并選擇該最大的頻i普效率值所對應(yīng)的天線模式，切換至該天
線模式。
此外，天線模式判決模塊還用于在將天線模式切換至空間復用模式后將
小于或等于所述k，的k,的個數(shù)確定為發(fā)送碼流數(shù)。
所述配置模塊還用于將多天線系統(tǒng)的初始天線模式設(shè)置為發(fā)射分集模式。
基于本發(fā)明的原理，在上述實施例的基礎(chǔ)上還可以進行多種變換。例如
在上述步驟108中，根據(jù)信道矩陣H,分別計算空間復用、發(fā)射分集和 波束形成三種天線模式的誤碼率或誤塊率；
并且在步驟109中，計算上述三種誤碼率或誤塊率小于或等于目標誤碼 率或目標誤塊率所對應(yīng)的頻鐠效率值，從中選取最大頻譜效率值所對應(yīng)的誤 碼率或誤塊率及天線模式，切換至該天線模式；
也就是說在另一實施例中，使用誤碼率或誤塊率取代上一實施例中的誤 符號率，也可以達到相同的技術(shù)效果。根據(jù)矩陣H計算三種誤碼率/誤塊率 以及根據(jù)誤碼率/誤塊率計算對應(yīng)的頻譜效率的公式請參閱相關(guān)文檔。
權(quán)利要求
1、一種多天線系統(tǒng)的天線模式切換方法，應(yīng)用于支持空間復用和波束形成天線模式的多天線系統(tǒng)中，其特征在于，該方法包含如下步驟:A:在接收端估計信道矩陣H；B:若信道矩陣H的最大奇異值λmax(H)與除該最大奇異值外的其它奇異值λi(H)的比值的最小值min(ki)小于或等于設(shè)定的準信道條件數(shù)下限閾值kSM，則將天線模式切換至空間復用模式；C:若上述min(ki)大于或等于設(shè)定的準信道條件數(shù)上限閾值kBF，則將天線模式切換至波束形成模式；其中，ki不等于1，i＝1，....，N-1，N為發(fā)送天線數(shù)和接收天線數(shù)中的最小值。
2、 如權(quán)利要求1所述的多天線系統(tǒng)的天線模式切換方法，其特征在于， 該多天線系統(tǒng)還支持發(fā)射分集天線模式，若所述min(ki)大于所述、m且小于 所述"f,則執(zhí)行如下操作D:根據(jù)所述信道矩陣H,分別計算空間復用、發(fā)射分集和波束形成三 種天線模式的錯誤率PSM, PTD, Pbf;E:在PSM， Ptd， PBF中選擇小于或等于設(shè)定的目標錯誤率的錯誤率， 計算其對應(yīng)的頻譜效率值，并從中選取最大的頻譜效率值所對應(yīng)的天線模式，切換至該天線模式；所述錯誤率為誤符號率，誤碼率，誤塊率中的一種；所述目標錯誤率 為與錯誤率對應(yīng)的目標誤符號率，目標誤碼率，目標誤塊率中的一種。
3、 如權(quán)利要求1所述的多天線系統(tǒng)的天線模式切換方法，其特征在于， 所述kSM的取值范圍為0.6 x < kSM < 2.5 x 2^;所述kBF的取值范圍為 5 x 27《kBF《15 x 27。
4、 如權(quán)利要求1所述的多天線系統(tǒng)的天線模式切換方法，其特征在于， 所述準信道條件數(shù)下限閾值k SM = 2 * ;所述準信道條件數(shù)上限閾值 kBF =22 x10。
5、 如權(quán)利要求1所述的多天線系統(tǒng)的天線模式切換方法，其特征在于，將天線模式切換至空間復用模式后還包含如下步驟將所述小于或等于所述kSM的ki的個數(shù)確定為發(fā)送碼流數(shù)。
6、 如權(quán)利要求2所述的多天線系統(tǒng)的天線^t式切換方法，其特征在于， 在所述步驟A之前還包含如下步驟將多天線系統(tǒng)的初始天線模式設(shè)置為 發(fā)射分集模式。
7、 一種多天線系統(tǒng)的天線模式切換方法，應(yīng)用于支持空間復用，發(fā)射 分集和波束形成天線模式的多天線系統(tǒng)中，其特征在于，該方法包含如下步 驟Al:在接收端估計信道矩陣H;Bl:根據(jù)所述信道矩陣H,分別計算空間復用、發(fā)射分集和波束形成三 種天線模式的錯誤率PSM, PTD, PBF;Cl:在Psm, PTD, PBF中選擇小于或等于設(shè)定的目標錯誤率的錯誤率，計算其對應(yīng)的頻鐠效率值，并從中選取最大的頻譜效率值所對應(yīng)的天線模 式，切換至該天線模式；所述錯誤率為誤符號率，誤碼率，誤塊率中的一種；所述目標錯誤率 為與錯誤率對應(yīng)的目標誤符號率，目標誤碼率，目標誤塊率中的一種。
8、 如權(quán)利要求7所述的多天線系統(tǒng)的天線模式切換方法，其特征在于， 所述步驟Al和B1之間還包含如下步驟A2:計算所述信道矩陣H的最大奇異值UH)與除該最大奇異值外的其它奇異值、(H)的比值k, = 、a"H);入i(H)當kj中的最小值min(ki)大于設(shè)定的準信道條件數(shù)下限閾值"M且小于設(shè) 定的準信道條件數(shù)上限閾值k^時，執(zhí)行所述步驟Bl和CI;其中，ki不等于l; i=l,....， N-l， N為發(fā)送天線數(shù)和接收天線數(shù)中的最 小值； ksM的取值范圍為0.6x 2 《kSM<2.5 x 2^; kBF的: 又值范圍為5 x <kBF< 15 x 2T。
9、 一種多天線系統(tǒng)的天線模式切換裝置，應(yīng)用于支持空間復用和波束 形成天線模式的多天線系統(tǒng)中，其特征在于，該裝置包含配置模塊，信道 矩陣估計模塊，準信道條件數(shù)計算模塊，天線模式判決模塊；其中，配置模塊用于設(shè)置準信道條件數(shù)下限閾值kSM和準信道條件數(shù)上限闞值信道矩陣估計模塊用于在接收端估計并輸出信道矩陣H;準信道條件數(shù)計算模塊用于根據(jù)信道矩陣估計模塊輸出的信道矩陣H 的最大奇異值UH)與除該最大奇異值外的其它奇異值、(H)的比值計算并輸出準信道條件數(shù)k, =^L^;、(H)天線模式判決模塊用于根據(jù)準信道條件數(shù)計算模塊輸出的準信道條件 數(shù)ki的最小值min(ki)選擇天線模式若min(ki)小于或等于配置模塊設(shè)定的 準信道條件數(shù)下限閾值k，，則將天線模式切換至空間復用模式；若min(ki) 大于或等于配置模塊設(shè)定的準信道條件數(shù)上限閾值k^ ,則將天線模式切換 至波束形成模式；其中，ki不等于l, i=l,....， N-l, N為發(fā)送天線數(shù)和接收天線數(shù)中的最 小值。
10、 如權(quán)利要求9所述的多天線系統(tǒng)的天線模式切換裝置，其特征在 于，該多天線系統(tǒng)還支持發(fā)射分集天線模式，所述天線模式切換裝置還包含 錯誤率計算模塊，頻譜效率計算模塊；其中，所述配置模塊還用于設(shè)置目標錯誤率；錯誤率計算模塊用于在所述min(ki)大于所述、M且小于所述kBF時，根據(jù) 所述信道矩陣H,分別計算并輸出空間復用、發(fā)射分集和波束形成三種天線 模式的錯誤率PSM, PTD, PBF;頻譜效率計算模塊用于在錯誤率計算模塊輸出的PSM, PTD, Pbf中逸捧 小于或等于配置模塊設(shè)定的目標錯誤率的錯誤率，計算并輸出其對應(yīng)的頻譜 效率值；所述天線模式判決模塊還用于從頻語效率計算模塊輸出的頻譜效率值 中選取最大值，并選擇該最大的頻譜效率值所對應(yīng)的天線模式，切換至該天線模式；所述錯誤率為誤符號率，誤碼率，誤塊率中的一種；所述目標錯誤率 為與錯誤率對應(yīng)的目標誤符號率，目標誤碼率，目標誤塊率中的一種。
11、 如權(quán)利要求9所述的多天線系統(tǒng)的天線模式切換裝置，其特征在 于，所述配置模塊設(shè)置的準信道條件數(shù)下限閾值kSM和準信道條件數(shù)上限閾 ^Lk朋的耳又^直范圍為0.6 x 2T《kSM《2.5 x 2了； 5 x 2了《kBF《15 x 2了。
12、 如權(quán)利要求11所述的多天線系統(tǒng)的天線模式切換裝置，其特征在于，所述配置模塊將準信道條件數(shù)下限閾值kw和準信道條件數(shù)上限閾值k^n n設(shè)置為kSM=2￥， kBF=2TxlO。
13、 如權(quán)利要求9所述的多天線系統(tǒng)的天線模式切換裝置，其特征在 于，所述天線模式判決模塊還用于在將天線模式切換至空間復用模式后將小 于或等于所述、m的k,的個數(shù)確定為發(fā)送碼流數(shù)。
14、 如權(quán)利要求IO所述的多天線系統(tǒng)的天線模式切換裝置，其特征在 于，所述配置模塊還用于將多天線系統(tǒng)的初始天線模式設(shè)置為發(fā)射分集模 式。
15、 一種多天線系統(tǒng)的天線模式切換裝置，應(yīng)用于支持空間復用，發(fā)射 分集和波束形成天線模式的多天線系統(tǒng)中，其特征在于，該裝置包含配置 模塊，信道矩陣估計模塊，錯誤率計算模塊，頻譜效率計算模塊，天線模式 判決模塊；其中，配置模塊用于設(shè)置目標錯誤率；信道矩陣估計模塊用于在接收端估計并輸出信道矩陣H;錯誤率計算模塊用于根據(jù)信道矩陣估計模塊輸出的所述信道矩陣H,分 別計算并輸出空間復用、發(fā)射分集和波束形成三種天線模式的錯誤率PSM, Ptd, Pbf;頻譜效率計算模塊用于在錯誤率計算模塊輸出的PSM， PTD, Pbf中逸捧小于或等于配置模塊設(shè)定的目標錯誤率的錯誤率，計算并輸出其對應(yīng)的頻譜效率值；天線模式判決模塊用于從頻譜效率計算模塊輸出的頻譜效率值中選取 最大值，并選擇該最大的頻譜效率值所對應(yīng)的天線模式，切換至該天線模式；所述錯誤率為誤符號率，誤碼率，誤塊率中的一種；所述目標錯誤率 為與錯誤率對應(yīng)的目標誤符號率，目標誤碼率，目標誤塊率中的一種。
16、如權(quán)利要求15所述的多天線系統(tǒng)的天線模式切換裝置，其特征在于，該裝置還包含準信道條件數(shù)計算模塊；其中，所述配置模塊還用于設(shè)置準信道條件數(shù)下限閾值ksM和準信道條件數(shù)上 限閾值"F;準信道條件數(shù)計算模塊用于根據(jù)所述信道矩陣估計模塊輸出的信道矩 陣H的最大奇異值UH)與除該最大奇異值外的其它奇異值、(H)的比值計算并輸出準信道條件數(shù)k,<formula>formula see original document page 6</formula>所述天線模式判決模塊當ki中的最小值min(kO大于配置模塊設(shè)定的準 信道條件數(shù)下限閾值kSM且小于配置模塊設(shè)定的準信道條件數(shù)上限閾值kBF 時，從所述頻譜效率計算模塊輸出的頻譜效率值中選取最大值，并選擇該最 大的頻譜效率值所對應(yīng)的天線模式，切換至該天線模式。其中，ki不等于l; i=l,....， N-l, N為發(fā)送天線數(shù)和接收天線數(shù)中的最 小值；kSM的取值范圍為0.6 x 2*《kSM《2.5 x 2*; kBF的取值范圍為5 x 2 《kBF《15 x 2T 。
全文摘要
一種多天線系統(tǒng)的天線模式切換方法，應(yīng)用于支持空間復用和波束形成天線模式的多天線系統(tǒng)中，包含如下步驟A在接收端估計信道矩陣H；B若信道矩陣H的最大奇異值λ_max(H)與除該最大奇異值外的其它奇異值λ_i(H)的比值k_i＝λ_max(H)/λ_i(H)的最小值min(k_i)小于或等于設(shè)定的準信道條件數(shù)下限閾值k_SM，則將天線模式切換至空間復用模式；C若上述min(k_i)大于或等于設(shè)定的準信道條件數(shù)上限閾值k_BF，則將天線模式切換至波束形成模式；其中，k_i不等于1，i＝1，…，N-1，N為發(fā)送天線數(shù)和接收天線數(shù)中的最小值。本發(fā)明通過采用兩級判斷模式進行天線切換模式判定，加快了天線模式的選擇和切換速度，提高了天線模式的選擇和切換的準確度。
文檔編號H04B7/04GK101383646SQ20071014981
公開日2009年3月11日 申請日期2007年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月5日
發(fā)明者郝東來 申請人:中興通訊股份有限公司