[發明專利]3D空間多天線無線通信系統

有效

• 申請號: 201210103860.9
• 申請日: 2012-04-11
• 公開（公告）號: CN102611485A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 李宏;李革
• 申請（專利權）人: 蘇州英菲泰爾電子科技有限公司
• 主分類號: H04B7/04
• 分類號: H04B7/04
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及一種無線通信系統，尤其涉及一種3D空間多天線無線通信系統，屬于無線通信技術領域。

背景技術

多天線發射和接收(MIMO)技術已成為無線通信的重要發展方向。通過在發射端和接收端分別采用多個射頻收發模塊，每個模塊接收到的數據分別通過模數轉換，輸進基帶處理模塊，進行信號處理和解調；發射數據經過調制、分配給不同射頻模塊，再通過數模轉換，用多個射頻模塊發射出去。多天線技術實現了提升數據傳輸速率、提高無線傳輸的可靠性、減輕信道衰落的影響。例如，第三代無線移動通信技術WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000、第四代無線移動通信技術LTE、無線寬帶接入技術WiFi?(802.11n)均采用多天線技術傳輸。

在提升數據傳輸速率方面，多天線技術利用空間信道正交疊加的無線傳輸方式，通過在3D空間產生等效的多個獨立傳輸信道，達到增加傳輸速率的目的。例如，在發射端和接收端分別采用四個射頻模塊，最高可以提高四倍傳輸速率。但是，多天線技術也帶來了功耗和成本的上升。

在提高無線傳輸可靠性和減輕信道衰落影響方面，多天線技術利用空間分集，利用3D空間多個獨立不相關的傳輸信道，保證了平均傳輸速率的可靠性，從而減輕信道衰落的影響。同樣，多天線技術用于分集發射接收帶來功耗和成本的上升。

在許多功耗和成本敏感的實際應用中，產品對功耗和成本非常敏感，采用多個射頻收發模塊是不可接受的。但是，單天線接收模塊又達不到系統要求的性能，對低成本、低功耗、高性能多天線收發提出了挑戰。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種3D空間多天線無線通信系統，不增加成本和功耗，實現了多天線技術空間的最優分集的無線數據傳輸。

為解決上述技術問題，一種3D空間多天線無線通信系統，其特征是，通信雙方分為管理端和用戶端，分別采用單一的射頻發射接收模塊，每個單一射頻發射接收模塊連接多個天線，多個天線置放在3D空間中的不同位置，應對于不同位置、不同極化的發射接收。

每個單一的射頻發射接收模塊連接的天線數量為2-8根。

所述天線間的距離大于0.25倍天線發射的無線電波的波長。

所述多個天線分別設置在相互收發數據的所述用戶端和管理端，用戶端包括N個天線，管理端包括M個天線，

所述用戶端還包括采集數據的傳感器、第一無線收發系統、用于天線選擇的第一開關、第一開關控制模塊；?

所述管理端還包括用于轉發收到數據的網絡接口、第二無線收發系統、用于天線選擇的第二開關、第二開關控制模塊。

所述傳感器將需要的數據采集進入所述第一無線收發系統，

所述第一開關控制模塊接收來自所述第一無線收發系統的指令，控制所述第一開關，指定選擇的天線，?

所述第一開關用于連接選擇的用戶端天線，斷開未選擇的用戶端天線連接，用選擇的指定天線實現用戶端數據的發射接收；

所述網絡用于轉發來自用戶端所述傳感器的數據到指定的網絡地址；

所述第二開關控制模塊接收來自所述第二無線收發系統的指令，控制所述第二開關，選擇指定的天線，所述第二開關用于連接選擇的管理端的天線，斷開未選擇的管理端的天線連接，用指定的天線實現管理端數據的發射接收。

天線的選擇遵循天線對選擇協議，即一個管理端和一個用戶端的天線，指定規定的時間點，用每個天線對事先已知的信號實現發射接收，在管理端評估每個天線對發射接收的性能，從中選出發射接收性能最好的天線對，分別通知管理端和用戶端，分別用選定的天線進行發射接收。

所述天線對選擇協議步驟為：

1）天線搜索請求：管理端向用戶端發送信令，申請用戶端開始天線選擇，信令包括管理端的配置信息，包括天線數、發射數據選擇；

2）天線搜索回復：用戶端回復管理端，向管理端發送信令，信令包括用戶端的配置信息，包括天線數、發射數據選擇；

3）天線對評估信號傳輸：用戶端分別在每個天線上發射指定的評估信號，用于管理端分別在每個天線上接收，開展性能評估；

4）天線對選擇：管理端分別用每個天線，接收用戶端在每個天線上發射出來的指定的評估信號，計算出所有可能天線對的組合的性能，從中選擇最優的天線對，通知用戶端；

5）天線對選擇確認：用戶端確認收到管理端最優天線對的選擇；

6）數據發射：管理端和用戶端分別使用指定的最優天線開始發射接收數據。

9．根據權利要求8所述的3D空間多天線無線通信系統，其特征是，所述管理端天線對選擇算法步驟為：