专利名称：一种多天线传输系统及方法
技术领域：
本发明属于移动通信技术领域，具体涉及一种多天线传输系统及方法。
背景技术：
多输入多输出(MIMO,Multiple-Input Multiple-Out-put))技术通过多根天线发送多个数据流可以利用有限的通信资源来实现更高的数据传输速率和频谱利用率。空间调制技术(SM，Spatial Modulation)将固定数量的信息比特映射成一个符号，并通过一根发射天线进行发送，与此同时，其它的天线都静默，这样避免了 MIMO系统中存在的信道间干扰及发射天线同步的问题，并且由于一部分输入数据由发射天线序号表示而不需要再发生，从而增加了系统的频谱利用率。以上系统结合天线选择技术从多个收发天线中选择与收发射频链路相匹配的最佳天线进行接收或发射，使得多天线系统中的每一个射频链路都能工作在最佳状态，从而能使MIMO系统获得最大的系统容量。现有的天线选择系统的结构示意图如图I所示，可以看出在发送端和接收端中，每根天线上都有做相同处理的射频链路，造成了射频链路的冗余，在一定程度上提高了系统成本和复杂度。
发明内容
本发明的目的是解决现有的多天线传输系统中发送端射频链路冗余的问题，针对该问题提出了一种多天线传输系统。本发明的技术方案是一种多天线传输系统，所述系统的发送端包括数据分流模块、空间调制模块、单载波调制模块、插入循环前缀模块、D/A转换模块、第一射频链路模块和第一天线选择模块，其中，数据分流模块用于将待发送的信息比特流分成两路，一路为控制天线序号的信息，另一路为数据信息比特；空间调制模块用于解析控制天线序号的信息得到天线序号并将天线序号发送到第一天线选择模块；单载波调制模块用于依次对数据信息比特进行单载波调制；插入循环前缀模块用于对调制后的信号插入循环前缀；D/A转换模块用于将插入循环前缀后的数字信号转化为模拟信号；第一射频链路模块用于将接收到的模拟信号调制上射频，并发送到第一天线选择模块；第一天线选择模块根据得到的天线序号选择发送天线，将第一射频链路模块上传来的数据经选择的发送天线发送。作为一种优选方案，所述系统的接收端包括第二天线选择模块、第二射频链路模块、A/D转换模块、去除循环前缀模块、单载波解调模块和最大似然检测模块，其中，第二天线选择模块用于随机选择一根接收天线上接收的数据传输到第二射频链路模块；第二射频链路模块用于将接收到的数据从射频转换为基带信号；A/D转换模块用于将基带信号转换为数字信号；去除循环前缀模块用于将数字信号的循环前缀去除；单载波解调模块用于解调去除循环前缀后的信号得到数据比特信息；最大似然检测模块用于对解调出数据比特信息进行估计得到最终的输出数据。为了解决上述问题，本发明还提出了一种多天线传输方法，发送端的发送过程包括如下步骤(2)将待发送的信息比特流分成两路，一路为控制天线序号的信息，另一路为数据信息比特；(3)解析控制天线序号的信息得到天线序号并将天线序号发送到第一天线选择模块；(4)对数据信息比特依次进行单载波调制、插入循环前缀、D/A转换，然后将处理后的信号经第一射频链路调制上射频，并发送到第一天线选择模块；(5)第一天线选择模块根据得到的天线序号选择发送天线，将第一射频链路上传来的数据经选择的指定发送天线发送。作为一种优选方案，接收端的接收过程包括如下步骤(6)第二天线选择模块随机选择一根接收天线上接收的数据传输到第二射频链路；(7)第二射频链路将接收到的数据从射频转换为基带信号，并依次进行A/D转换、 去除循环前缀、单载波解调得到数据比特信息；(8)对解调得到数据比特信息并进行最大似然检测，得到最终的输出数据。本发明的有益效果本发明通过将原始空间的数据分流，提出了一种多天线传输系统和方法。本发明的方法和系统通过数据分流将待发送的信息比特流分成两路，一路控制天线序号的信息直接发送到天线选择模块，另一路数据信息比特经调制及射频处理后同样发送到天线选择模块，然后选择发送天线发送信息。因此，与现有方法相比减少了射频链的数目，降低了系统成本。
图I是现有的MIMO天线选择系统结构示意图。图2是本发明的多天线传输系统发送端的结构示意图。图3是本发明的多天线传输系统接收端的结构示意图。图4是本发明的多天线传方法的发送端的发送过程示意图。图5是本发明的多天线传方法的接收端的接收过程示意图。
具体实施例方式下面将结合附图，给出本发明的具体实施例。在阐述具体实施方式
之前，首先介绍其中所用的术语MMO系统可以通过空间复用和空间分集两种方式获得性能增益，但是这两种方式都会使得系统的硬件成本和复杂度得到提高。当系统使用多根发射接收天线，采用天线选择技术从多个收发天线中选择与收发射频链路相匹配的最佳天线进行接收或发射，使得多天线系统的每一个射频链路都能工作在最佳状态，因而能够使MMO系统获得最大的信道容量，同时降低了系统成本和复杂性，同时保留了 MIMO系统的优越性能。但是MIMO系统要求为每个收发天线配备相应的射频链路(包括低噪声放大器、 A/D转换器、D/A转换器等)。当基站用户很多时，系统硬件成本大幅度的增加，且给系统配置和维护带来困难。而天线选择的基本出发点是在所有的天线中选择一部分优良天线来使用，因此，本发明采用了一种将数据分流来控制天线选择开关的单射频链系统结构，能够在不影响性能的前提下，有效降低系统硬件成本。本发明的多天线传输系统发送端的结构示意图如图2所示，包括数据分流模块、 空间调制模块、单载波调制模块、第一射频链路模块和第一天线选择模块，其中，所述系统的发送端包括数据分流模块、空间调制模块、单载波调制模块、插入循环前缀模块、D/A转换模块、第一射频链路模块和第一天线选择模块，其中，数据分流模块用于将待发送的信息比特流分成两路，一路为控制天线序号的信息，另一路为数据信息比特；空间调制模块用于解析控制天线序号的信息得到天线序号并将天线序号发送到第一天线选择模块；单载波调制模块用于依次对数据信息比特进行单载波调制；插入循环前缀模块用于对调制后的信号插入循环前缀；D/A转换模块用于将插入循环前缀后的数字信号转化为模拟信号；第一射频链路模块用于将接收到的模拟信号调制上射频，并发送到第一天线选择模块；第一天线选择模块根据得到的天线序号选择发送天线，将第一射频链路模块上传来的数据经选择的发送天线发送。为了进一步降低系统的复杂度，系统的接收端结构示意图如图3所示，包括第二天线选择模块、第二射频链路模块、A/D转换模块、去除循环前缀模块、单载波解调模块和最大似然检测模块，其中，第二天线选择模块用于随机选择一根接收天线上接收的数据传输到第二射频链路模块；第二射频链路模块用于将接收到的数据从射频转换为基带信号；A/D转换模块用于将基带信号转换为数字信号；去除循环前缀模块用于将数字信号的循环前缀去除；单载波解调模块用于解调去除循环前缀后的信号得到数据比特信息；最大似然检测模块用于对解调出数据比特信息进行检测得到最终的输出数据。下面对发射机的发射过程和接收机的接收过程进行说明，具体工作原理如图4和图5所示。本发明的多天线传输方法，发送端的发送过程包括如下步骤(1)PSK&QAM调制；⑵数据分流；(3)控制天线序号选择的数据发送到天线选择控制开关；(4)带信息的数据经单载波调制并送到射频链路上；(5)选择好天线将数据发送。发射过程具体展开如下(1)PSK&QAM调制。用户的发送信息比特首先经过PSK或QAM调制形成调制符号。 图I中给出来的是BPSK的例子。假设发送端有T根发射天线，输入比特先转换成LXN的矩阵，L = Iog2⑴+Iog2 (Mary)，N是传输符号数，Mary是调制阶数。(2)将待发送的信息比特流分成两路，一路为控制天线序号的信息，Iog2⑴XN ； 另一路为数据信息比特，Iog2 (Mary) XN ；(3)解析控制天线序号的信息得到天线序号并将天线序号发送到第一天线选择模块；例如该例中，天线控制信息比特01发送到第一天线选择模块，此时开关将对准第二根天线。(4)对数据信息比特依次进行单载波调制、插入循环前缀、D/A转换，并将处理后的信号经第一射频链路调制上射频，并发送到第一天线选择模块；(5)第一天线选择模块根据得到的天线序号选择发送天线，将第一射频链路上传来的数据经选择的发送天线发送。假设接收机同步完美且信道信息已知，接收端的接收过程包括如下步骤(6)接收端选择天线进行数据接收；(7)经过单射频链恢复出基带数据；(8)通过最大似然检测出数据信息。接收过程具体展开如下(6)第二天线选择模块随机选择一根接收天线上接收的数据传输到第二射频链
路；假设选择的是第j根接收天线，第j根接收天线接收到的信息为y; = Zhaox;+ z;, Xi
为第i根天线发送的信息，
权利要求
1.一种多天线传输系统，所述系统的发送端包括空间调制模块、单载波调制模块、插入循环前缀模块、D/A转换模块和第一射频链路模块，其特征在于，还包括数据分流模块和第一天线选择模块，其中，数据分流模块用于将待发送的信息比特流分成两路，一路为控制天线序号的信息，另一路为数据信息比特；空间调制模块用于解析控制天线序号的信息得到天线序号并将天线序号发送到第一天线选择模块；单载波调制模块用于依次对数据信息比特进行单载波调制；插入循环前缀模块用于对调制后的信号插入循环前缀；D/A转换模块用于将插入循环前缀后的数字信号转化为模拟信号；第一射频链路模块用于将接收到的模拟信号调制上射频，并发送到第一天线选择模块；第一天线选择模块根据得到的天线序号选择发送天线，将第一射频链路模块上传来的数据经选择的发送天线发送。
2.根据权利要求I所述的多天线传输系统，其特征在于，所述系统的接收端包括第二天线选择模块、第二射频链路模块、A/D转换模块、去除循环前缀模块、单载波解调模块和最大似然检测模块，其中，第二天线选择模块用于随机选择一根接收天线上接收的数据传输到第二射频链路模块；第二射频链路模块用于将接收到的数据从射频转换为基带信号；A/D转换模块用于将基带信号转换为数字信号；去除循环前缀模块用于将数字信号的循环前缀去除；单载波解调模块用于解调去除循环前缀后的信号得到数据比特信息；最大似然检测模块用于对解调出数据比特信息进行估计得到最终的输出数据。
3.一种多天线传输方法，其特征在于，发送端的发送过程包括如下步骤(2)将待发送的信息比特流分成两路，一路为控制天线序号的信息，另一路为数据信息比特；(3)解析控制天线序号的信息得到天线序号并将天线序号发送到第一天线选择模块；(4)对数据信息比特依次进行单载波调制、插入循环前缀、D/A转换，然后将处理后的信号经第一射频链路调制上射频，并发送到第一天线选择模块；(5)第一天线选择模块根据得到的天线序号选择发送天线，将第一射频链路上传来的数据经选择的指定发送天线发送。
4.根据权利要求3所述的多天线传输方法，其特征在于，接收端的接收过程包括如下步骤(6)第二天线选择模块随机选择一根接收天线上接收的数据传输到第二射频链路；(7)第二射频链路将接收到的数据从射频转换为基带信号，并依次进行A/D转换、去除循环前缀、单载波解调得到数据比特信息；(8)对解调得到数据比特信息并进行最大似然检测，得到最终的输出数据。
全文摘要
本发明公开了一种多天线传输系统及方法。所述系统的发送端包括空间调制模块、单载波调制模块、插入循环前缀模块、D/A转换模块和第一射频链路模块，其特征在于，还包括数据分流模块和第一天线选择模块；本发明的方法通过数据分流将待发送的信息比特流分成两路，一路控制天线序号的信息直接发送到天线选择模块，另一路数据信息比特经调制及射频处理后同样发送到天线选择模块，然后选择发送天线发送信息。因此，与现有方法相比减少了射频链的数目，降低了系统成本。
文档编号H04L1/00GK102594522SQ20121007624
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月21日 优先权日2012年3月21日
发明者刘皓, 周彬, 李少谦, 王瑾, 肖悦 申请人:电子科技大学