[发明专利]一种实现多天线系统切换的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及通讯领域的多输入多输出天线技术，尤其涉及一种多天线系统中基于空间信道特征实现系统切换的方法和装置。

背景技术

为了适应未来通信的要求，需要不断提高无线传输的系统容量和频谱利用率。因此追求尽可能高的频谱利用率已成为当前一个充满挑战的问题。贝尔实验室提出的一种分层空时码系统模型一垂直贝尔实验室分层空时码(V-BLAST，Vertical Bell Laboratories LayeredSpace-Time coding)是能够有效提高无线频谱利用率的主要方案之一。

该系统是一种空分复用系统，通过串并转换将单个数据流分解为多个子数据流，各子数据流独立进行编码/调制，并从多个天线同时发送出去；在接收端，同样用多个天线接收数据，然后用V-BLAST方法检测出每个天线发送的数据流，再经并串转换，恢复出原始数据流。当满足分集的阈值时，数据率随BLAST系统的发送和接收天线的数量增长，且所提供的信道容量能接近理论上限值。

需要说明的是，V-BLAST结构中的多输入多输出(MIMO，Multiple-Input Multiple-Output)无线信道总被假设为平衰落。然而，在高速无线多媒体通信场合，由于V-BLAST结构中的发射天线数不可能不切实际地一直增加，因此单纯依赖V-BLAST结构中的空域解复用操作(即矢量编码)将无法保持MIMO无线信道的平衰落性，即MIMO无线信道将不可避免地具有频率选择性。毫无疑问，对于频率选择性V-BLAST结构而言，平衰落V-BLAST结构将难有用武之地。

另外V-BLAST方法受信道相关性的影响较大，在相关系数大于0.4以后系统的误码性能急剧恶化。然而在实际的无线传输系统，信道的相关系数由许多因素决定，如取决于收发天线的物理参数、天线之间的距离、空间散射体的分布等。因此，在实际应用情况信道往往是相关的，这样也在一定程度上限制了V-BLAST结构的应用。

克服V-BLAST结构的缺陷，使其具有更广泛的适用性一直是研究人员努力的方向。一种可行的方法是将正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)技术引入V-BLAST结构，克服空域解复用操作等局限性。如文献[WU Xiao-jun，LI Xing，WANG Ji-long.Blind estimation of frequency-selective channels for V-BLAST OFDM system.JOURNALOF CHINA INSTITUTE OF COMMUNICATIONS，2004，25(10)]采用联合空频解复用操作，给出一种贴标签型延迟分集V-BLAST OFDM系统结构。该结构能够赋予V-BLAST OFDM系统以旋转不变性质。但是该结构异常复杂，难以在实际系统中实现。

发明内容

本发明目的是为了克服上述多输入多输出V-BLAST系统的缺点，解决采用单一V-BLAST难以应对各种复杂通信环境的问题，提出一种基于信道特征识别的多天线切换实现方法和装置。

本发明的核心思想是，根据阵列接收信号的相关矩阵和发射信号的相关矩阵特性，将通信环境分为不相关衰落信道、半相关衰落信道和全相关衰落信道等类型的信道，针对不同类型的信道采用相应的OFDM方式或V-BLAST空时处理方式。

本发明具体是这样实现的：

一种实现多天线系统切换的方法，包括如下步骤：

第一步，接收端信道估计，通过信道估计生成信道质量测量值信息，且给出反映信道特征值的信道矩阵；

第二步，根据接收端信道估计的信息，进行通信信道状态信息反馈；

第三步，根据通信信道状态信息，进行信道的相关矩阵特征的估计，利用分解Rayleigh分量进行识别；

第四步，根据信道的相关矩阵特征，实时选择调制方式和空时处理方式，并进行相应方式的实施。

所述第一步中，

所述信道质量测量值信息，以链路的总信噪比形式给出；

所述反映信道特征值的信道矩阵，包含每对发射和接收天线之间信道响应关系。

所述第三步，包括如下步骤：

(1)得到信道的发射相关矩阵和接收相关矩阵；

(2)分解多输入多输出信道的Rayleigh分量，所述分量用Rayleigh衰落信道随机矩阵，信道的发射相关矩阵和接收相关矩阵表示；

(3)根据分解Rayleigh分量得到的参数判断信道类型并对信道分类，识别：