[发明专利]无线通信系统中能效多模混合波束成型的传输装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，特别涉及一种用于无线通信系统中能效多模混合波束成型的传输装置及方法。该传输方法和装置通过无线通信设备，兼容多种模式的波束成形传输，有效地提高了系统的鲁棒性，强健性。根据数据空时流数动态自适应调整发射机波束成形方案，节省了发射机功率消耗，并在最大程度上利用大规模天线阵列的增益。提供了进行自适应的传输波束成形的能力。

背景技术

信息化的高速发展，无线智能终端的大规模普及，以及迅猛增长的各类数据业务对包括移动数据通信和无线局域网在内的下一代无线通信系统的通信速率提出了更高的要求。千兆级(Gbps)比特速率的高速无线通信研究也已经成为学术界和工业界的热点。大规模MIMO技术、异构网络、能效通信和自组织网络等各项新技术已成为提高下一代无线通信系统速率的关键技术，也都是未来5G通信领域的重要研究方向。与此同时，由于丰富的免授权频谱资源及无线局域网技术受到广大移动用户的青睐的背景，毫米波频段成为了提供Gbps比特传输速率的新一代超高速无线局域的主要候选频段之一。

大规模MIMO技术即在基站端配置天线阵列可以进一步挖掘空间维度资源，显著的提高通信系统的频谱效率。对于集成了大规模天线阵列的收发系统，传统的数字基带处理，如预编码，需要大量的基带信号处理链路，在大规模MIMO系统中每个发送天线连接一个射频链路由于硬件成本过高而不可行。

最近，能效问题和绿色通信等问题越来越受到普遍的关注。解决通信的能效意义重大。一方面，高效率的通信系统可以减少电力的消耗，而目前电力资源主要来源是通过矿石燃料，另一方面，低功率消耗的传输方案意味着手机和平板电脑等便携式设备可以消耗更少的能量完成通信，这对于提高设备的续航能力，减少芯片发热，提高芯片的使用寿命具有重要的意义。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题与不足，本发明提供一种无线通信系统中能效多模混合波束成型的传输装置及方法，根据空时流数动态自适应调整多种模式的发射机波束成形方案，节省了发射机功率消耗，并在最大程度上利用大规模天线阵列的增益。

技术方案：一种无线通信系统中能效多模混合波束成型的传输装置，包括发射机和接收机，发射机包括接收数据流的基带信号处理模块，射频链路模块，以及相控发射天线阵列；接收机具体包括发送数据流的基带信号处理模块，射频链路模块，以及相控发射天线阵列；所述基带信号处理模块与射频链路模块连接，射频链路模块与相控发射天线阵列连接；基带信号处理模块、射频链路模块和相控控制器之间存在控制链路；每个射频链路模块固定连接有相同数量的射频天线，每一射频天线均有一相移控制器。每个射频链路模块对应固定连接的相控器、射频天线组成相控发射阵列天线单元。与此同时，每个射频链路与其他相控发射阵列天线单元之间有可控的连接。射频链路数目与相控发射阵列天线单元数目相同，也与发射机支持的最大空时流数相同。

一种适用于上述无线通信系统中能效多模混合波束成型的传输装置的传输方法，具体发射方案如下：

兼容模式：当发射机不是按最大空时流数传输数据即不满流传送时，N_Data个数据流经过基带信号处理后，通过数字域波束成形转换成N_STS个空时流。由于发射的空时流数小于射频链路所能支持的最大空时流数，即N_STS＜N_DA，N_DA表示DA(Digital/Analogy)射频链路数。此时只需使用N_STS个DA射频链路，其余的(N_DA-N_STS)个射频链路予以关闭，节省功率消耗。此时使用的N_STS个射频链路与其他未使用的(N_DA-N_STS)个射频链路所对应的相控发射天线阵列的连接开关置为连接状态。具体连接配置原则如下：