专利名称：用于改善mimo系统通信状况的系统和方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，具体而言，涉及一种用于改善MIMO系统通信状况的系统和一种用于改善MIMO系统通信状况的方法。
背景技术：
MIMO (Multiple Input Multiple Output,多入多出)技术广泛应用于 4G 或 WLAN系统中。MIMO利用多根天线同时发送或接收多条空间流，从而提高系统容量，并且可以改善信道衰落多通信的影响，降低误码率。在传统的MMO通信系统中，如图I所示，包括一对收发信机，其中，终端侧的收发 信机设置有Nt个发送天线，基站侧设置有Nr个接收天线组成，使用S条空间流实现终端侧向基站侧的数据传送，S=min (Nt,Nr),因而Nt和Nr的数量越多，获得的天线分集增益也就越大，对接收的改善效果也就越明显。对于传统的MMO系统，终端侧或基站侧只有一个收发信机处理多路天线的信号，而收发信机的复杂度随天线个数几何倍增长，天线个数越多，算法越复杂。因此，受限于芯片实现的面积和成本，无法将天线数量做得过多，因此当前成熟的MMO商业芯片Nt或Nr的个数小于4个。由于天线数量有限，限制了天线分集所获得的增益，造成终端与基站间上下行无线链路不对称，影响信号的有效覆盖范围。因此，需要一种新的技术方案，可以解决MMO系统上下行链路不平衡的问题，从而提高系统的接收性能，改善系统的通信状况。
发明内容
本发明正是基于上述问题，提出了一种新的技术方案，可以解决MMO系统上下行链路不平衡的问题，从而提高系统的接收性能，改善系统的通信状况。有鉴于此，本发明提出了一种用于改善MMO系统通信状况的系统，所述MMO系统的终端侧和基站侧分别通过各自设置的收发信机实现信号收发，其中，所述基站侧通过设置的多台收发信机，同时接收来自所述终端侧的发射信号，则所述基站侧还包括第一信号比较单元，用于检测每台收发信机接收到的信号，并从中选择最优终端信号，以供所述基站侧的上层应用使用。在该技术方案中，利用多组收发信机扩充天线数量，在获得多天线分集增益的同时，没有增加单个收发信机的复杂度，成本低廉，并且不受成熟商用收发信机芯片天线数量的限制，可以根据系统需求任意扩充天线数量。通过设置多组收发信机，从而利用更多数量的天线来增加接收到的信号的可选择性，以便从众多天线接收到的信号中选择出最优信号，提高系统的接收性能。在上述技术方案中，优选地，所述第一信号比较单元包括信号检测子单元，用于获取每台收发信机的接收信号的特征参数，其中，所述特征参数包括以下至少之一或其组合信号强度、信噪比、误码率、信道编码中的指定特征字、校验和、通信协议中定义的指令；参数比较子单元，用于按照预设的判断规则对每台收发信机的接收信号的特征参数进行比较，从中选择出所述最优终端信号。在该技术方案中，通过对所有收发信机接收到的信号的特征参数进行对比，得到最优的终端信号，从而保证系统的最优接收性能。其中，信号的特征参数可以是信号强度、信噪比、误码率、信道编码中的指定特征字、校验和、通信协议中定义的指令中的任意一种，或者同时使用其中的多种特征综合判断，从而保证对最优信号的准确判断。 在上述技术方案中，优选地，所述第一信号比较单元包括处理器或可编程逻辑器件。在该技术方案中，可以使用处理器选择出最优终端信号，也可以使用可编程逻辑器件来实现。在上述技术方案中，优选地，所述基站侧还包括第一发射控制单元，用于控制所述基站侧利用所述最优终端信号对应的收发信机向所述终端侧发射通信信号。·在该技术方案中，对于某一终端，系统会记录为其选择出的最优终端信号对应的收发信机，并把此收发信机作为最优收发信机；由于信号的传输的相互的，因而当基站向终端发送信号时，同样可以选择对应于该终端的最优收发信机发射信号，使得到达终端处的信号质量最优。在上述技术方案中，优选地，所述终端侧也通过设置的多台收发信机接收来自所述基站侧的发射信号，则所述终端侧还包括第二信号比较单元，用于对所述终端侧接收到的信号进行比较，以选择其中的最优基站信号以供处理；以及第二发射控制单元，用于控制所述终端侧利用所述最优基站信号对应的收发信机向所述基站侧发射通信信号。在该技术方案中，同样可以在终端侧设置多台收发信机接收基站的发射信号，并从中选择出最优信号，以保证接收到的信号质量；同时，通过使用对应此最优信号的收发信机向基站发射信号，从而一方面确保节省终端侧的电量消耗(仅最优信号对应的收发信机进行发送，其他收发信机不发送)，另一方面能够使得到达基站侧的信号质量最优，改善系统的通信状况。在上述技术方案中，优选地，位于所述基站侧和所述终端侧的每台收发信机上设置有多个天线，每个天线为定向天线或全向天线。在该技术方案中，针对实际情况或使用需求的不同，每台收发信机可以采取不同形式的天线，可以是定向天线，也可以是全向天线或者是两者的混合，从而使收发信机拥有最佳的收发性能。根据本发明又一方面，还提供了一种用于改善MMO系统通信状况的方法，所述MIMO系统的终端侧和基站侧分别通过各自设置的收发信机实现信号收发，则所述方法包括所述基站侧通过设置的多台收发信机，同时接收来自所述终端侧的发射信号；检测每台收发信机接收到的信号，并从中选择最优终端信号，以供所述基站侧的上层应用使用。在该技术方案中，利用多组收发信机扩充天线数量，在获得多天线分集增益的同时，没有增加单个收发信机的复杂度，成本低廉，并且不受成熟商用收发信机芯片天线数量的限制，可以根据系统需求任意扩充天线数量。通过设置多组收发信机，从而利用更多数量的天线来增加接收到的信号的可选择性，以便从众多天线接收到的信号中选择出最优信号，提高系统的接收性能。
在上述技术方案中，优选地，选择所述最优终端信号的步骤包括获取每台收发信机的接收信号的特征参数，并按照预设的判断规则对每台收发信机的接收信号的特征参数进行比较，从中选择出所述最优终端信号，其中，所述特征参数包括以下至少之一或其组合信号强度、信噪比、误码率、信道编码中的指定特征字、校验和、通信协议中定义的指令。在该技术方案中，通过对所有收发信机接收到的信号的特征参数进行对比，得到最优的终端信号，从而保证系统的最优接收性能。其中，信号的特征参数可以是信号强度、信噪比、误码率、信道编码中的指定特征字、校验和、通信协议中定义的指令中的任意一种，或者同时使用其中的多种特征综合判断，从而保证对最优信号的准确判断。在上述技术方案中，优选地，还包括所述基站侧利用所述最优终端信号对应的收发信机向所述终端侧发射通信信号。在该技术方案中，对于某一终端，系统会记录为其选择出的最优终端信号对应的收发信机，并把此收发信机作为最优收发信机；由于信号的传输的相互的，因而当基站向终 端发送信号时，同样可以选择对应于该终端的最优收发信机发射信号，使得到达终端处的
信号质量最优。在上述技术方案中，优选地，还包括所述终端侧通过设置的多台收发信机接收来自所述基站侧的发射信号，并对接收到的信号进行比较，以选择其中的最优基站信号以供处理；以及所述终端侧利用所述最优基站信号对应的收发信机向所述基站侧发射通信信号。在该技术方案中，同样可以在终端侧设置多台收发信机接收基站的发射信号，并从中选择出最优信号，以保证接收到的信号质量；同时，通过使用对应此最优信号的收发信机向基站发射信号，从而一方面确保节省终端侧的电量消耗(仅最优信号对应的收发信机进行发送，其他收发信机不发送)，另一方面能够使得到达基站侧的信号质量最优，改善系统的通信状况。通过以上技术方案，可以解决MMO系统上下行链路不平衡的问题，从而提高系统的接收性能，改善系统的通信状况。
图I示出了传统MMO系统的结构示意图；图2示出了根据本发明的实施例的用于改善MMO系统通信状况的系统的框图；图3和图4示出了根据本发明的实施例的用于改善MMO系统通信状况的方法流程图；图5示出了根据本发明的一个实施例的MMO系统的结构示意图；图6示出了根据本发明的另一个实施例的MIMO系统的结构示意图。
具体实施例方式为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。图2示出了根据本发明的实施例的用于改善MIMO系统通信状况的系统的框图。如图2所示，本发明的实施例的用于改善MMO系统通信状况的系统200，所述MIMO系统由基站侧202与一个或多个终端侧204实现无线通信，终端侧204和基站侧202分别通过各自设置的收发信机实现信号收发，其中，所述基站侧202通过设置的多台收发信机，同时接收来自每个所述终端侧204的发射信号，则所述基站侧202还包括第一信号比较单元2022，用于检测每台收发信机接收到的信号，并从中选择最优终端信号，以供所述基站侧202的上层应用使用。在该技术方案中，利用多组收发信机扩充天线数量，在获得多天线分集增益的同时，没有增加单个收发信机的复杂度，成本低廉，并且不受成熟商用收发信机芯片天线数量的限制，可以根据系统需求任意扩充天线数量。通过设置多组收发信机，从而利用更多数 量的天线来增加接收到的信号的可选择性，以便从众多天线接收到的信号中选择出最优信号，提高系统的接收性能。在上述技术方案中，优选地，所述第一信号比较单元2022包括信号检测子单元2022A，用于获取每台收发信机的接收信号的特征参数，其中，所述特征参数包括以下至少之一或其组合信号强度、信噪比、误码率、信道编码中的指定特征字、校验和、通信协议中定义的指令；参数比较子单元2022B，用于按照预设的判断规则对每台收发信机的接收信号的特征参数进行比较，从中选择出所述最优终端信号。在该技术方案中，通过对所有收发信机接收到的信号的特征参数进行对比，得到最优的终端信号，从而保证系统的最优接收性能。其中，信号的特征参数可以是信号强度、信噪比、误码率、信道编码中的指定特征字、校验和、通信协议中定义的指令中的任意一种，或者同时使用其中的多种特征综合判断，从而保证对最优信号的准确判断。在上述技术方案中，优选地，所述第一信号比较单元2022包括处理器或可编程逻辑器件。在该技术方案中，可以使用处理器选择出最优终端信号，也可以使用可编程逻辑器件来实现。在上述技术方案中，优选地，所述基站侧202还包括第一发射控制单元2024，用于控制所述基站侧202利用所述最优终端信号对应的收发信机向所述终端侧204发射通信信号。在该技术方案中，对于某一终端，系统会记录为其选择出的最优终端信号对应的收发信机，并把此收发信机作为最优收发信机；由于信号的传输的相互的，因而当基站向终端发送信号时，同样可以选择对应于该终端的最优收发信机发射信号，使得到达终端处的
信号质量最优。在上述技术方案中，优选地，每个所述终端侧204也通过设置的多台收发信机接收来自所述基站侧202的发射信号，则所述终端侧204还包括第二信号比较单元2042，用于对所述终端侧204接收到的信号进行比较，以选择其中的最优基站信号以供处理；以及第二发射控制单元2044，用于控制所述终端侧204利用所述最优基站信号对应的收发信机向所述基站侧202发射通信信号。
在该技术方案中，同样可以在终端侧设置多台收发信机接收基站的发射信号，并从中选择出最优信号，以保证接收到的信号质量；同时，通过使用对应此最优信号的收发信机向基站发射信号，从而一方面确保节省终端侧的电量消耗(仅最优信号对应的收发信机进行发送，其他收发信机不发送)，另一方面能够使得到达基站侧的信号质量最优，改善系统的通信状况。在上述技术方案中，优选地，位于所述基站侧202和所述终端侧204的每台收发信机上设置有多个天线，每个天线为定向天线或全向天线。在该技术方案中，针对实际情况或使用需求的不同，每台收发信机可以采取不同形式的天线，可以是定向天线，也可以是全向天线或者是两者的混合，从而使收发信机拥有最佳的接收性能。图3和图4示出了根据本发明的实施例的用于改善MMO系统通信状况的方法流 程图。如图3所示，根据本发明的实施例的一种用于改善MIMO系统通信状况的方法，所述MMO系统的终端侧和基站侧分别通过各自设置的收发信机实现信号收发，则所述方法包括步骤302，所述基站侧通过设置的多台收发信机，同时接收来自所述终端侧的发射信号；步骤304，检测每台收发信机接收到的信号，并从中选择最优终端信号，以供所述基站侧的上层应用使用。在该技术方案中，利用多组收发信机扩充天线数量，在获得多天线分集增益的同时，没有增加单个收发信机的复杂度，成本低廉，并且不受成熟商用收发信机芯片天线数量的限制，可以根据系统需求任意扩充天线数量。通过设置多组收发信机，从而利用更多数量的天线来增加接收到的信号的可选择性，以便从众多天线接收到的信号中选择出最优信号，提高系统的接收性能。在上述技术方案中，优选地，选择所述最优终端信号的步骤302包括获取每台收发信机的接收信号的特征参数，并按照预设的判断规则对每台收发信机的接收信号的特征参数进行比较，从中选择出所述最优终端信号，其中，所述特征参数包括以下至少之一或其组合信号强度、信噪比、误码率、信道编码中的指定特征字、校验和、通信协议中定义的指令。在该技术方案中，通过对所有收发信机接收到的信号的特征参数进行对比，得到最优的终端信号，从而保证系统的最优接收性能。其中，信号的特征参数可以是信号强度、信噪比、误码率、信道编码中的指定特征字、校验和、通信协议中定义的指令中的任意一种，或者同时使用其中的多种特征综合判断，从而保证对最优信号的准确判断。在上述技术方案中，优选地，还包括步骤306 :所述基站侧利用所述最优终端信号对应的收发信机向所述终端侧发射通信信号。在该技术方案中，对于某一终端，系统会记录为其选择出的最优终端信号对应的收发信机，并把此收发信机作为最优收发信机；由于信号的传输的相互的，因而当基站向终端发送信号时，同样可以选择对应于该终端的最优收发信机发射信号，使得到达终端处的
信号质量最优。终端侧也可以设置多台收发信机，对来自基站侧的信号进行接收控制，其流程如图4所示，包括步骤402，所述终端侧通过设置的多台收发信机接收来自所述基站侧的发射信号，并对接收到的信号进行比较，以选择其中的最优基站信号以供处理；步骤404，所述终端侧利用所述最优基站信号对应的收发信机向所述基站侧发射通信信号。在该技术方案中，同样可以在终端侧设置多台收发信机接收基站的发射信号，并从中选择出最优信号，以保证接收到的信号质量；同时，通过使用对应此最优信号的收发信机向基站发射信号，从而一方面确保节省终端侧的电量消耗(仅最优信号对应的收发信机进行发送，其他收发信机不发送)，另一方面能够使得到达基站侧的信号质量最优，改善系统的通信状况。
在上述技术方案中，优选地，位于所述基站侧和所述终端侧的每台收发信机上设置有多个天线，每个天线为定向天线或全向天线。在该技术方案中，针对实际情况或使用需求的不同，每台收发信机可以采取不同形式的天线，可以是定向天线，也可以是全向天线或者是两者的混合，从而使收发信机拥有最佳的收发性能。图5示出了根据本发明的一个实施例的MIMO系统的结构示意图。如图5所示，在MMO系统的基站侧可以设置多组收发信机，同时接收某一终端的信号。每个收发信机设置有多根天线，由于不同收发信机的天线存在着空间、角度或者极化方式的分集，因此不同收发信机收到的信号强度、信噪比等参数不尽相同。各收发信机将收到的信号都送到基站侧判决器中，基站侧判决器根据各路收发信机收到的信号的特征参数(包括信号强度、信噪比、误码率、信道编码中的指定特征字、校验和、通信协议中定义的指令等中的任意一个或其组合)判断哪路收发信机收到的信号质量最优，将最优的信号送到系统上层应用中，并记录此收发信机是该终端的最优收发信机。在发送信号的时候，针对某一终端，选择该终端对应的最优收发信机进行信号发射，使得到达终端处的信号质量最优。以此算法通过选择不同的收发信机传输信号，实现了选择不同天线获得天线分集增益的目的，从而提高系统的接收性能，改善了系统链路不对称的问题，从而使系统的通信状况得到改善。图6示出了根据本发明的另一个实施例的MMO系统的结构示意图。除了如图5在基站侧设置多组收发信机，如图6所示，同样可以在MIMO系统的终端侧设置多组收发信机，则对于终端侧的所有收发信机接收到的来自基站侧的信号，通过终端侧判决器检测这些信号的质量，并从中选择出质量最优的信号，传递给上层应用使用。同时，当终端侧需要向基站侧发送信号时，也可以利用质量最优的信号对应的收发信机进行信号的发射。因此，对于终端侧和基站侧均设置多组收发信机的情况下，当终端侧和基站侧分别利用所有的收发信机完成一次信号收发之后，便可以分别确定与对方的最优收发信机，从而终端侧和基站侧可以直接使用各自确定的最优收发信机实现信号收发，而基站侧的其他收发信机可以用于与其他终端的信号收发，终端侧的其他收发信机则可以暂时不工作，这样，既能够确保在终端侧和基站侧之间的信号收发质量，又能够避免多个收发信机为终端侧带来过大的功耗损失。而如果终端侧为移动终端，随着终端侧的位置变化，可能导致信号收发出现问题，则可以通过对每次接收到的信号的质量进行检测，当该信号的特征参数不满足预设要求时，则重新开启多组收发信机，并从中重新选择出信号质量最优的收发信机。通过上述方式，从而避免终端侧的位置变化导致信号质量的下降。以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，考虑到相关技术中MMO系统上下行的链路不对称，影响信号的有效覆盖范围。因此，本发明提供了一种改善MMO系统通信状况的系统和方法。通过本发明的技术方案，可以针对MIMO系统的上下行链路不对称的问题，改善系统的通讯状况，提高系统性能。在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。以上所述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。
权利要求
1.一种用于改善MIMO系统通信状况的系统，其特征在于，所述MIMO系统的终端侧和基站侧分别通过各自设置的收发信机实现信号收发，其中，所述基站侧通过设置的多台收发信机，同时接收来自所述终端侧的发射信号，则所述基站侧还包括 第一信号比较单元，用于检测每台收发信机接收到的信号，并从中选择最优终端信号，以供所述基站侧的上层应用使用。
2.根据权利要求I所述的用于改善MIMO系统通信状况的系统，其特征在于，所述第一信号比较单元包括 信号检测子单元，用于获取每台收发信机的接收信号的特征参数，其中，所述特征参数包括以下至少之一或其组合信号强度、信噪比、误码率、信道编码中的指定特征字、校验和、通信协议中定义的指令； 参数比较子单元，用于按照预设的判断规则对每台收发信机的接收信号的特征参数进行比较，从中选择出所述最优终端信号。
3.根据权利要求I所述的用于改善MIMO系统通信状况的系统，其特征在于，所述第一信号比较单元包括处理器或可编程逻辑器件。
4.根据权利要求I所述的用于改善MIMO系统通信状况的系统，其特征在于，所述基站侧还包括 第一发射控制单元，用于控制所述基站侧利用所述最优终端信号对应的收发信机向所述终端侧发射通信信号。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的用于改善MIMO系统通信状况的系统，其特征在于，所述终端侧也通过设置的多台收发信机接收来自所述基站侧的发射信号，则所述终端侧还包括 第二信号比较单元，用于对所述终端侧接收到的信号进行比较，以选择其中的最优基站信号以供处理；以及 第二发射控制单元，用于控制所述终端侧利用所述最优基站信号对应的收发信机向所述基站侧发射通信信号。
6.根据权利要求I至4中任一项所述的用于改善MMO系统通信状况的系统，其特征在于，位于所述基站侧和所述终端侧的每台收发信机上设置有多个天线，每个天线为定向天线或全向天线。
7.—种用于改善MIMO系统通信状况的方法，其特征在于，所述MIMO系统的终端侧和基站侧分别通过各自设置的收发信机实现信号收发，则所述方法包括 所述基站侧通过设置的多台收发信机，同时接收来自所述终端侧的发射信号； 检测每台收发信机接收到的信号，并从中选择最优终端信号，以供所述基站侧的上层应用使用。
8.根据权利要求7所述的改善MIMO系统通信状况的方法，其特征在于，选择所述最优终端信号的步骤包括 获取每台收发信机的接收信号的特征参数，并按照预设的判断规则对每台收发信机的接收信号的特征参数进行比较，从中选择出所述最优终端信号，其中，所述特征参数包括以下至少之一或其组合 信号强度、信噪比、误码率、信道编码中的指定特征字、校验和、通信协议中定义的指令。
9.根据权利要求7所述的改善MMO系统通信状况的方法，其特征在于，还包括 所述基站侧利用所述最优终端信号对应的收发信机向所述终端侧发射通信信号。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的改善MIMO系统通信状况的方法，其特征在于，还包括 所述终端侧通过设置的多台收发信机接收来自所述基站侧的发射信号，并对接收到的信号进行比较，以选择其中的最优基站信号以供处理；以及 所述终端侧利用所述最优基站信号对应的收发信机向所述基站侧发射通信信号。
全文摘要
本发明提出了一种用于改善MIMO系统通信状况的系统，所述MIMO系统的终端侧和基站侧分别通过各自设置的收发信机实现信号收发，其中，所述基站侧通过设置的多台收发信机，同时接收来自所述终端侧的发射信号，则所述基站侧还包括第一信号比较单元，用于检测每台收发信机接收到的信号，并从中选择最优终端信号，以供所述基站侧的上层应用使用。相应地，本发明还提供了一种用于改善MIMO系统通信状况的方法。通过本发明的技术方案，可以针对MIMO系统的上下行链路不对称的问题，改善系统的通讯状况，提高系统性能。
文档编号H04W24/02GK102946615SQ20121045865
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月14日 优先权日2012年11月14日
发明者陈龙 申请人:北京奇天揽胜科技有限公司