專利名稱：無線通信系統(tǒng)中基于時分雙工的信號發(fā)射和接收方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)中的信號發(fā)射和接收方法。
在無線通信中，衰落的無線信道是阻礙有效通信實現(xiàn)的主要因素之一。為此，研究者提出了多天線發(fā)射/接收的技術，“在衰落環(huán)境下，使用多元天線的無線通信多層空時結構(G J Foschini，″Layered space-timearchitecture for wireless communication in fading environment when usingmulti-element antennas″，Bell Labs Technical Journal，pp.41-59，Autumn1996.)一文中就公開了上述技術，該技術可以在獨立的平坦衰落信道假設下，保證高效率的高速數(shù)據(jù)傳輸通信。然而，由于無線通信相互之間干擾的影響，多天線接收的信干噪比并不很高；此外，由于無線接收的多個信道也不能隨時保持相互獨立，在每一個接收的單位時間內，互相之間仍然有較大的干擾，加上天線互相耦合等因素，多天線同時發(fā)射/接收的方法在實現(xiàn)上仍然存在效率被嚴重降低的問題。
為達到上述目的，本發(fā)明提供的無線通信系統(tǒng)中基于時分雙工的信號發(fā)射和接收方法，包括下述步驟步驟1在基站側和移動臺側分別設置多個天線，所述多個天線按照各個天線接收到的噪聲相互獨立的原則設置；步驟2移動臺測量本側不同接收天線上的接收信號，選定其中的一根天線，作為上行發(fā)射天線，在下一個上行發(fā)射時刻，以該選定的天線作為發(fā)射天線，在上行發(fā)射時間段內上行發(fā)射信號；步驟3基站根據(jù)在本側多根天線上接收到的移動臺的信號，選定其中的一根天線，作為下行發(fā)射天線，在下一個下行發(fā)射時刻，在下行發(fā)射時間段內向移動臺發(fā)射信號。
步驟2所述移動臺測量的不同天線上的接收信號，為基站發(fā)射的導頻信號，也可以為基站發(fā)射的廣播信號，還可以為基站向該移動臺發(fā)射的專用信道信號。
步驟2和步驟3中所述的選定其中的一根天線為選擇接收信號強度或者信噪比最高的天線。
步驟3所述基站在發(fā)射信號時，當基站側多根天線信號的信道強相關時，同時選擇基站側的多根天線發(fā)射同樣的信號，通過對不同天線做不同的加權，實現(xiàn)該信號的定向發(fā)射。
步驟1所述多個天線按照各個天線接收到的噪聲相互獨立的原則設置，對于基站側，相鄰天線間距離大于或等于 對于移動臺側，相鄰天線之間的距離不小于 其中，a為基站的服務扇區(qū)角度，λ為載波波長。
也可以將基站側和移動臺側的相鄰天線之間的距離都設置為大于或等于1/2載波波長。
本發(fā)明采用天線單發(fā)射、多接收的方法進行無線信號的發(fā)射和接收，與現(xiàn)有的多天線發(fā)射、接收方法相比，不需要多個信號信道相互獨立的條件，因此能夠實用的環(huán)境更為廣泛，在分集天線和智能天線中都可以得到應用。此外，由于采用單天線發(fā)射，發(fā)射信號的相互干擾降低，不僅接收處理簡單、能夠獲得盡可能高的信干(噪)比，而且信號能量傳輸效率較高，因此更適于在無線環(huán)境中應用。此外，本發(fā)明方法由于采用單天線發(fā)射，因此沒有多發(fā)射天線的信號在接收天線上進行同步的需求，更易于實現(xiàn)。
以兩根接收天線為例，在其接收到的噪聲相互獨立時，對于單發(fā)射天線的發(fā)射信號而言，兩個接收天線上的接收信號可以下列表示式表示 其中，r1和r2分別是天線1和天線2上的接收信號，S是單天線發(fā)射的符號，假設符號能量為ES，h1和h2則分別是該符號到達兩根接收天線時所經歷的衰落信道，n1和n2則是兩根天線接收的噪聲。
按照現(xiàn)有的多天線發(fā)射和接收無線信號的方法，假設h1和h2是已知(或者已經估計)的平坦衰落信道，并且在信號接收的短時間內是不變或者緩慢變化的(這里不要求兩個信道是相互獨立的)，并且假設兩根天線接收的噪聲n1和n2是高斯噪聲，噪聲功率為σ2。從前面的討論可以知道，當兩根天線相距超過載波波長的一半時，這兩個噪聲信號相互獨立。對天線的接收信號進行最大比合并，則合并后的信號r=h1*r1+h2*r2=(|h1|2+|h2|2)S+(h1*n1+h2*n2)---(2)]]>得到的信號的信噪比為SNR=(|h1|2+|h2|2)2ES|h1|2σ2+|h2|2σ2=(|h1|2+|h2|2)ESσ2---(3)]]>原來兩根接收天線的信噪比分別為|h1|2ESσ2,|h2|2ESσ2,]]>則由公式(3)可知，接收信號的信噪比得到了增強。由于信噪比的增強不需要信號信道獨立的條件，而只需要噪聲相互獨立的條件；這一條件，在無線環(huán)境中容易得到滿足，例如，在設置多天線時，只要不同天線相距超過載波波長的一半即可基本得到滿足，無論是在基站側，還是在移動終端側。
下面對本發(fā)明的實施作進一步詳細的描述。
在基于時分雙工無線通信系統(tǒng)中，首先在基站側和移動臺側分別設置多個天線，上述多個天線按照各個天線接收到的噪聲相互獨立的原則設置，具體可以采用下述方法設置基站側的天線相互距離，可以依據(jù)服務的扇區(qū)角度a大小而定，使得相鄰兩天線的距離不小于載波半波長×360度/a，即相鄰天線間距離大于或等于 也可以簡單設置為載波波長的一半；移動臺一側的相鄰天線的距離則不應小于載波波長一半，即相鄰天線之間的距離大于或等于 移動臺在接收基站廣播信息時，可以檢測多根接收天線所接收的信號的強度，在上行發(fā)射中，以前一時刻檢測到的信號最強的那一根天線作為發(fā)射天線，在上行發(fā)射時間段內發(fā)射上行信號，該信號可以為基站發(fā)射的導頻信號，也可以為基站發(fā)射的廣播信號，還可以為基站向該移動臺發(fā)射的專用信道信號?；驹诮邮盏接脩舻陌l(fā)射信號后，可以用判斷出來的接收信號最強的那一根天線作為下行發(fā)射天線，在下行發(fā)射時間段內向用戶發(fā)射下行數(shù)據(jù)。無論在基站側，還是在移動臺側，上述選定的一根發(fā)射天線為選擇接收信號強度最高或者信噪比(信干比)最高的天線。當然，單發(fā)射天線的選擇也可以根據(jù)其他的原則選定。
本發(fā)明所述方法不排除基站智能天線的使用?；驹谙滦邪l(fā)射中，如果多根天線存在完全相關或者強相關的情況，也可以用這多根天線實現(xiàn)定向發(fā)射。由于在定向發(fā)射中，多根天線發(fā)射的信號完全相同，所經歷的信道也基本相同，差別僅僅在于加權值的不同，從而形成空間上的定向發(fā)射，因此其效果仍然等同于單根天線發(fā)射。
權利要求
1.一種無線通信系統(tǒng)中基于時分雙工的信號發(fā)射和接收方法，包括下述步驟步驟1在基站側和移動臺側分別設置多個天線，所述多個天線按照各個天線接收到的噪聲相互獨立的原則設置；步驟2移動臺測量本側不同接收天線上的接收信號，選定其中的一根天線，作為上行發(fā)射天線，在下一個上行發(fā)射時刻，以該選定的天線作為發(fā)射天線，在上行發(fā)射時間段內發(fā)射信號；步驟3基站根據(jù)在本側多根天線上接收到的移動臺的信號，選定其中的一根天線，作為下行發(fā)射天線，在下一個下行發(fā)射時刻，在下行發(fā)射時間段內向移動臺發(fā)射信號。
2.根據(jù)權利要求1中所述的基于時分雙工的信號發(fā)射和接收方法，其特征在于步驟2所述移動臺測量的不同天線上的接收信號，為基站發(fā)射的導頻信號。
3.根據(jù)權利要求1中所述的基于時分雙工的信號發(fā)射和接收方法，其特征在于步驟2所述移動臺測量的不同天線上的接收信號，為基站發(fā)射的廣播信號。
4.根據(jù)權利要求1中所述的基于時分雙工的信號發(fā)射和接收方法，其特征在于步驟2所述移動臺測量的不同天線上的接收信號，為基站向該移動臺發(fā)射的專用信道信號。
5.根據(jù)權利要求1、2、3或4所述的基于時分雙工的信號發(fā)射和接收方法，其特征在于步驟2和步驟3中所述的選定其中的一根天線為選擇接收信號強度或者信噪比最高的天線。
6.根據(jù)權利要求5中所述的基于時分雙工的信號發(fā)射和接收方法，其特征在于步驟3所述基站在發(fā)射信號時，當基站側多根天線信號的信道強相關時，同時選擇基站側的多根天線發(fā)射同樣的信號，通過對不同天線做不同的加權，實現(xiàn)該信號的定向發(fā)射。
7.根據(jù)權利要求6中所述的基于時分雙工的信號發(fā)射和接收方法，其特征在于步驟1所述多個天線按照各個天線接收到的噪聲相互獨立的原則設置，對于基站側，相鄰天線間距離大于或等于 對于移動臺側，相鄰天線之間的距離大于或等于 其中，a為基站的服務扇區(qū)角度，λ為載波波長。
8.根據(jù)權利要求6中所述的基于時分雙工的信號發(fā)射和接收方法，其特征在于步驟1所述多個天線按照各個天線接收到的噪聲相互獨立的原則設置，基站側和移動臺側的相鄰天線之間的距離大于或等于 其中，λ為載波波長。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無線通信系統(tǒng)中基于時分雙工的信號發(fā)射和接收方法，該方法在基站側和移動臺側分別設置多個天線，所述多個天線按照各個天線接收到的噪聲相互獨立的原則設置，這樣，移動臺測量本側不同接收天線上的接收信號，選定其中的一根天線，作為上行發(fā)射天線，在下一個上行發(fā)射時刻，以該選定的天線作為發(fā)射天線，上行發(fā)射信號，基站也根據(jù)在本側多根天線上接收到的移動臺的信號，選定其中的一根天線，作為下行發(fā)射天線，在下一個下行發(fā)射時刻，向移動臺發(fā)射信號；采用上述方法可以提高高速數(shù)據(jù)的傳輸效率，并在信號接收端獲得盡可能高的信干(噪)比。
文檔編號H04B7/06GK1474608SQ02125818
公開日2004年2月11日 申請日期2002年8月5日 優(yōu)先權日2002年8月5日
發(fā)明者孫立新, 周雷, 陳月華, 李秀華 申請人:華為技術有限公司, 深圳市中興通訊股份有限公司