[发明专利]LTE多天线系统的传输模式自适应切换方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及LTE多天线输入多输出系统中的传输模式自适应切换方法及装置，属于无线通信的技术领域。

背景技术

LTE物理层采用正交频分多址OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）作为下行多址传输技术，这种技术适用于频率选择性信道和高数据率传输；其下行支持多天线技术，包括空间复用、发射分集、波束赋形，能获得较好的阵列增益、空间复用增益和分集增益。

根据LTE R9的物理层协议，通过高层信令半静态配置，用户终端UE可以被设置为8种不同的传输模式。这8种传输模式对应于不同的物理下行共享信道PDSCH（Physical Downlink Shared Channel）的数据处理过程，其实质是对应于不同的多输入多输出MIMO（Multiple In Multiple Out）方式，即传输分集、空间复用和波束赋形。由于不同MIMO模式的实现机制不同，其各自具有的特点与适用的场景也不同。

对于传输分集，其主要原理是利用空间信道的弱相关性，在相互独立的信道上传输多个数据副本，用于提高信号传输的可靠性，从而改善接收信号的信干噪比。由于传输分集模式在多信道上传输的数据是相同的，因此，无助于提高吞吐量。因此，传输分集模式适用于低信干噪比的区域，即小区边缘用户，能有效提高数据传输的质量。另外，在实现机制上，传输分集需要较大的天线间距，通常是大于2λ。

空间复用也是利用空间信道弱相关性的技术，但其与传输分集不同，其工作原理是在多个相互独立的空间信道上传输不同的数据流，因此可以有效提高数据传输的峰值速率。所以，空间复用适用于高低噪比的区域，即小区中心用户，能够提升吞吐量。

对于波束赋形，又不同于其他两种MIMO机制，它是利用空间信道强相关性的技术，因此需要小间距的天线阵列，通常是采用圆阵或小间距线性天线实现的。波束赋形技术能够采用强方向性的辐射方向图，提升用户的传输质量，因此，对于小区边缘的用户，能有效保证传输质量，从而增加覆盖范围。所以波束赋形主要用于提高系统容量或者覆盖范围，适用于小区边缘的用户。

为了进一步提升系统传输可靠性和传输效率，系统应该能够在不同的MIMO机制之间进行自适应地切换，以适应不同的传输信道状况，在不同的场景下能有效改善通信系统性能。

现有技术的多天线模式切换算法，例如：基于指数有效SINR映射EESM（Exponential Effective SIR Mapping ）的链路自适应和单天线速率控制PARC（Per Antenna Rate Control）相结合的空间复用和波束赋形间的切换，基于最小欧氏距离的空间复用和传输分集间的切换，这些方法的理论性很强，复杂度高，不易于在实际系统中实现。而且，现有文献中的自适应切换方法考虑了LTE系统中所有8种传输模式，在实际系统中并非全部适用，缺乏针对性和实用性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种用于LTE多天线系统的传输模式自适应切换方法及装置，涉及LTE R9下行的八种传输模式中的三种：传输分集（模式2）、开环空间复用（模式3）和双流波束赋形（模式8），分别对应三种MIMO机制：传输分集、空间复用和波束赋形。本发明提供的这三种传输模式的实施步骤操作简单、方便，其适用场景涵盖了基本的网络状态，适用广泛；而且，不同模式间的切换算法的复杂度低，在实际系统中容易实现。应用本发明方法的装置-基站结构简单、容易推广实现。

为了达到上述目的，本发明提供了一种长期演进LTE（Long Term Evolution）多天线系统中的传输模式自适应切换方法，其特征在于：所述方法是基站根据用户的信干噪比、移动速度和地理位置作为判断条件，自适应地为用户设置适宜的传输模式；包括下述操作步骤：

（1）基站初始化设置传输模式切换所涉及的多个参数，所述参数包括：轮询周期、模式间切换门限值、计数器门限值和用户移动速度门限值；

（2）基站为用户设置采用传输分集模式进行数据传输：