[实用新型]一种单用户和多用户多输入输出模式的自适应切换装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及无线通信技术领域，具体涉及一种单用户和多用户多输入输出模式的自适应切换装置。 

背景技术

无线通信技术的发展日新月异，越来越多的无线服务进入到我们的生活中，随之对数据传输速率也提出了越来越高的要求。但是无线资源的匮乏成了制约无线通信发展的瓶颈。充分利用宝贵的频谱资源，提高频谱资源的利用率，已经成为无线通信研究的热点问题。多输入多输出（MIMO）技术在不增加频谱资源和天线的发送功率的前提下，能够实现容量的线性增长，已经成为无线通信的核心技术。从同一个时频资源块服务的用户数角度来说，可以分为单用户多输入多输出（SU-MIMO）和多用户多输入多输出（MU-MIMO）。如图1所示的SU-MIMO，这种模式可以快速的增加单个用户的数据速率，其优点是信令简单，易于工程部署和系统性能较好。对于如图2所示的MU-MIMO，这种模式是来自不同用户设备的数据流混合，使得基站有更多的机会将用户设备配对，增加用户之间的信息共享，从而增加系统的容量增益。在不同的信道条件下，SU-MIMO和MU-MIMO的频谱效率也不同。SU-MIMO和MU-MIMO的频谱效率与多种因素有关，如信道的状态、调制模式、量化误差、反馈延迟及多普勒频移等。由于SU-MIMO和MU-MIMO都是在特定的信道环境下才能达到较高的系统性能，因此考虑到信道的时变性，使用单一的模式不能实时满足系统的需求，这样势必会造成系统性能的下降。对于单用户和多用户模式切换的方法提案有许多种（如上海贝尔实验室2011年5月12日公开的基于自适应隐性反馈的模式切换，北京邮电大学提出的基于比例公平性（PF）的模式切换），但是对于切换时会出现的问题没有进行深入考虑，在设定的切换点或者小区的边界会频繁的进行模式切换，这样势必会造成系统的不稳定和系统负担，对终端用户的服务质量造成非常大的影响，比如终端用户的耗电量过大，服务达不到预期的要求等。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提出一种性能稳定，响应时间小、系统负担小的一种单用户和多用户多输入输出模式的自适应切换装置。 

由于在不同的信干噪比（SINR）条件下，SU-MIMO和MU-MIMO的频谱效率也不同。SU-MIMO模式和MU-MIMO模式的频谱效率与多种因素有关，如信道的状态、调制模式、量化误差、反馈延迟及多普勒频移等。SU-MIMO模式 和MU-MIMO模式都是在特定的信道环境下才能达到较高的系统性能。因此，为了能够实现SU-MIMO和MU-MIMO模式的自适应切换，本实用新型拟通过对当前信号环境进行估计计算出两种模式下的SINR，之后通过SINR查表获得所匹配的调制方式和误码率，最后通过计算和比较两种模式频谱效率，将频谱效率较大的模式作为该信道环境下的最优模式。 

为解决上述问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的： 

本实用新型一种单用户和多用户多输入输出模式的自适应切换装置，包括发射端和接收端，其中发射端包括模式切换模块和调制与编码模块，其中模式切换模块设有SU-MIMO和MU-MIMO两种模式，其不同之处是，还包括有一自适应单元，该自适应单元主要由信道估计模块、查表匹配模块、频谱效率计算模块、模式选择模块和模式切换模块组成；其中信道估计模块的输出端依次经由查表匹配模块、频谱效率计算模块与模式选择模块相连，模式选择模块的输出端分别连接发射端的模式切换模块和调制与编码模块；其中 

信道估计模块，测量通信链路的信道信息，并根据该信道信息计算SU-MIMO模式下的平均的信干噪比和MU-MIMO模式下的单个用户的信干噪比； 

查表匹配模块，根据计算的SU-MIMO模式下的平均的信干噪比和MU-MIMO模式下的单个用户的信干噪比，通过查表分别确定与上述两种信干噪比相匹配的调制编码方式，同时根据调制编码方式的等级确定当前的误码率； 

频谱效率计算模块，根据得到的调制编码方式和对应的误码率，分别计算SU-MIMO和MU-MIMO两种模式下的频谱效率； 

模式选择模块，通过比较SU-MIMO模式和MU-MIMO模式下的频谱效率将多输入多输出模式指示设定为频谱效率较高的模式所对应的模式编号； 

模式切换模块，根据多输入多输出模式指示进行模式切换并调整调制编码方式。 

为了避免乒乓效应，上述方案所述自适应单元还包括有切换保护模块，模式选择模块的输出端经由该切换保护模块分别与发射端的模式切换模块和调制与编码模块连接；该切换保护模块，根据容限机制确定是否进行模式切换。