[發明專利]TDD模式MIMO無線通信系統的多載波通信方法及裝置

有效

• 申請號: 201410335105.2
• 申請日: 2014-07-14
• 公開（公告）號: CN104092526B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 姚雄生;張軍;洪偉;王海明;江華
• 申請（專利權）人: 江蘇中興微通信息科技有限公司
• 主分類號: H04L5/00
• 分類號: H04L5/00;H04L27/26
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 李玉平

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，特別涉及一種時分雙工(Time Division Duplexing，TDD)模式多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)無線通信系統的多載波通信方法及裝置。

背景技術

第三代移動通信如WCDMA技術，它是非MIMO技術，頻分雙工(Frequency Division Duplexing，FDD)的工作模式，其單載波信道帶寬5MHz，實現3.84Mbps符號傳輸速率。為提高系統容量，基站有采用多載波傳輸的方式，但該技術是在FDD模式下實現，其下行發射信號的工作頻段2110～2170MHz，上行接收信號的工作頻段：1920～1980MHz，它的下行發射信號和上行接收信號頻率間隔非常大，直接采用在射頻部分進行合路或數字中頻技術即可以實現多載波技術。

長期演進(Long Term Evolution，LTE)以及無線局域網(Wireless Local Area Networks，WLAN)的物理層采用正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技術，它指的是基帶處理部分將單個信道劃分為一組相互正交的子載波，在射頻部分是使用單個載波發送一個信道的信號。本發明所述的多載波指的是TDD模式MIMO無線通信系統的射頻部分使用多個載波發送多個信道的信號，每個載波發送一個信道的信號。

低頻段5.8GHz的超高速無線局域網技術IEEE802.11ac在目前市場上的產品的最大的信道帶寬是80MHz，室外雙空間流傳輸速率可達866.7Mbps，但目前市場上第四代移動通信技術LTE基站的回傳及多路視頻流傳輸需要1Gbps以上的傳輸速率。中國在5.8GHz頻段是5.725～5.85GHz，只有125MHz的帶寬，小于2倍的80MHz帶寬，沒有辦法在該頻段實現多載波傳輸。

低頻段(低于6GHz)無線通信頻譜資源日益稀缺，超高速數據傳輸速率的需求以及毫米波頻段的頻率資源非常豐富，使得毫米波頻段超高速無線通信技術越來越受到關注，例如2013年12月，工信部批準將42.3～47GHz和47.2～48.4GHz共計5.9GHz的頻譜資源用于超高速無線接入且無需無線電執照。

利用IEEE802.11ac的單載波基帶芯片在TDD模式下實現多載波傳輸，各個載波間是不同步的，會導致一個載波的發射信號直接泄露到另外一個載波的接收鏈路，使得其接收鏈路飽和，不能夠工作。本發明將使用變頻產生不同頻率的載波，利用濾波器以及不同載波天線分離產生的載波間信號隔離的多載波技術克服該問題，實現TDD模式下多載波傳輸，成倍增加無線通信系統的數據傳輸吞吐量，基帶單元采用IEEE802.11ac技術規范時，2載波雙空間流的無線通信系統的傳輸速率高達1.733Gbps。

TDD模式一般采用收發切換開關實現發射機信號和接收機信號的分離，由于毫米波頻段收發切換開關實現難度較大，傳輸損耗也較大，本發明使用發射天線和接收天線分離的方法實現TDD的工作模式。

發明內容

發明目的：低頻段(低于6GHz)無線通信頻譜資源日益稀缺，廣泛使用干擾非常大，嚴重影響系統性能，甚至不能有效工作，本發明采用變頻產生不同頻率的載波，利用濾波器、不同載波天線分離以及收發天線分離的多載波技術，克服TDD模式下收發切換問題以及多載波間的不同步導致的一個載波的發射信號泄露到另外一個載波的接收鏈路，使得其接收鏈路飽和，不能夠工作的問題，有效利用毫米波頻段非常豐富的頻率資源，成倍增加無線通信系統的數據傳輸吞吐量，滿足目前市場上第四代移動通信技術LTE基站的回傳及多路視頻流傳輸高達1Gbps以上的傳輸速率的要求。

技術方案：針對上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

一種TDD模式MIMO無線通信系統的多載波通信方法，所述無線通信系統具有N路基帶信號，每路基帶信號包括兩個空間流信號，其中，N為大于1的自然數，該方法通過發射天線和接收天線的分離實現TDD的工作模式，方法的步驟為：

發射機將每一路兩個空間流的基帶信號上變頻為兩個空間流的頻段為F₁的單載波射頻信號后再上變頻為兩個空間流的頻段為F₂的單載波微波頻段信號后再合成為單路正交極化的雙空間流單載波微波頻段信號通過一個發射天線發送，N路兩個空間流的基帶信號產生的N路正交極化的雙空間流不同頻率的單載波微波頻段信號通過N個發射天線發送；