[发明专利]空间分集波束赋形和空间复用波束赋形的切换方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种空间分集波束赋形(Space Time Block Coding Beamforming，简称为STBC+BF)和空间复用波束赋形(Spatial Multiplexing Beamforming，简称为SM+BF)的切换方法及系统。

背景技术

波束赋形(Beamforming，简称为BF)是一种用于提高信干噪比、提升系统性能和增加系统的覆盖范围的技术，其基于自适应天线原理，利用天线阵列通过先进的信号处理算法分别对各天线单元进行加权处理，使阵列实时对准有用的信号方向，而在干扰方向形成零点以抑制干扰信号。如图1所示，信源经过信道编码调制后，乘以对应天线上的权值W_i发送出去，其中，i＝1，2，…，m，m为发送端的实际物理天线。经过波束赋形后，多根天线相当于一根虚拟的天线。

多输入多输出(Multi-In Multi-Out，简称为MIMO)技术是在发送端和接收端分别安置多个天线的通信系统，其主要分成两类。当发送端或接收端存在多个天线，且各个发送天线发送的数据集相同时，接收端对获得的多个分支的信号进行合并，从而提高链路的可靠性，这一类MIMO技术叫做空间分集(Space Time BlockCoding，简称为STBC)；另外，当发送端和接收端同时存在多个天 线时，由于MIMO信道等效成多个并行的信道，从而可以同时并行发送多个数据流，提高了数据的传输速率，这一类MIMO技术叫做空间复用(Spatial Multiplexing，简称为SM)。

MIMO和波束赋形相结合，形成具有两种技术优点的技术，其将发送端的天线分成多个子阵列，每个子阵列进行波束赋形处理形成一个波束，相当于一根虚拟的天线，而多个子阵列间的虚拟天线构成一个MIMO系统。它既能像波束赋形那样抑制干扰信号，又能像MIMO那样提高链路的可靠性或传输速率。图2示出了其中的一种MIMO波束赋形的发送端示意图，如图2所示，系统将天线分成n个子阵列，每个子阵列包含m根物理天线，当然，子阵列可以包含不同数目的物理天线。每个子阵列进行波束赋形处理，形成一个波束，即虚拟天线，多根虚拟天线间构成一个MIMO系统。当波束赋形与空间分集相结合时，称为空间分集波束赋形，即，STBC+BF；当波束赋形与空间复用相结合时，称为空间复用波束赋形，即，SM+BF。

同样的，STBC+BF可以提高链路的可靠性，通过它可以提高覆盖范围，当覆盖范围一定且接收端的误码率要求一定时，分集增益可以转化为数据传输速率的提高。SM+BF可以让每根发射天线发射不同的数据，通过它可以提升频谱效率，同样也可以提高数据传输速率。由于接收端的移动和无线信道的实时变化，有可能出现某些时刻使用STBC+BF能够带来更大的数据传输速率，而在另外一些时候使用SM+BF能够带来更高的数据传输速率的情况。因此，单独使用STBC+BF或者SM+BF都不能最大限度地利用有限的频带，然而，相关技术中尚未提出能够在STBC+BF与SM+BF之间实现自适应切换的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空间分集波束赋形和空间复用波束赋形的切换方法及系统，以解决相关技术尚未提出能够在STBC+BF与SM+BF之间实现自适应切换的方法的问题。

本发明的一个方面提供了一种空间分集波束赋形和空间复用波束赋形的切换方法，包括：在判决周期内，根据信道质量信息从预定数据发送模式中选择适合于当前用户的数据发送模式，其中，预定数据发送模式包括：空间分集波束赋形和空间复用波束赋形；使用选择的适合于当前用户的数据发送模式传输数据。

优选地，信道质量信息包括以下至少之一：预定信噪比、虚拟天线相关性、预定错误率，预定信噪比包括以下至少之一：信噪比SNR、信干噪比SINR、载干噪比CINR，预定错误率包括以下至少之一：误比特率、误包率。

优选地，在信道质量信息包括预定信噪比和预定错误率的情况下，根据信道质量信息从预定数据发送模式中选择适合于当前用户的数据发送模式包括：在当前用户的数据发送模式是空间分集波束赋形的情况下，判断预定信噪比是否大于预先设定的第一门限值，若是，则将当前用户的数据发送模式切换至空间复用波束赋形，否则，保持当前用户的数据发送模式不变；在当前用户的数据发送模式是空间复用波束赋形的情况下，判断比特误码率是否大于预先设定的第二门限值，若是，则将当前用户的数据发送模式切换至空间分集波束赋形，否则，保持当前用户的数据发送模式不变。