[发明专利]一种融合智能天线的MIMO数据传输方法及装置

权利要求书

1.一种融合智能天线的MIMO数据传输方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤1.发送端的处理：

101.生成数据子流：对待发送的数据流进行空时编码，形成M个数据子流，其中M为预设的数据子流数目；

102.将M个数据子流转换为射频信号，并通过M副全向天线同时发射到无线信道中；

步骤2.接收端的处理：

201.波达角估计：对主智能天线的不同时延路径接收信号进行波达角估计，得到各路径的波达角估计值；

202.角度选择：从波达角估计值中，为每个智能天线选择一个角度作为波束指向，在角度选择时，统一考虑接收端的所有智能天线的波束指向，最大限度降低波束间的相关性；

203.数字波束成形：根据每个智能天线的阵列结构和波束指向θ_i，计算各智能天线的加权系数W_i＝a(θ_i)，其中，下标i为智能天线标识符，表示智能天线i在波束指向θ_i上的导向矢量，j为虚数单位，d为智能天线的阵元间距，λ表示载波波长，K_i为智能天线i的阵元数；

204.波束定向接收：各智能天线的波束按照步骤202选择的波束指向接收空间信号，得到智能天线的阵列接收矢量X_i(n)，其中下标i为智能天线标识符；在接收时，波束主瓣对准期望路径信号，波束旁瓣或零陷对准非期望路径信号；

由智能天线的加权系数W_i与阵列接收矢量X_i(n)的乘积得到空间波束接收的信息y_i(n)；

205.恢复发送端数据：对N个空间波束接收的信息y_i(n)分别进行检测或空时译码，得到N路译码数据；再对N路译码数据进行合并，完成译码数据的并串转换，终恢复出发送端数据，其中N为接收端的智能天线数目。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤202中，从波达角估计值中选择N个间隔最大的波达角估计值作为智能天线的波束指向，在满足波束相关性最小的条件下得到各智能天线的波束指向。

3.一种通信装置，包括多天线阵列、多通道射频发信机、多通道射频收信机、空时编码模块、多径波达角估计模块、角度选择模块、波束成形模块和空时译码模块，其特征在于：

发送端包括多天线阵列、多通道射频发信机和空时编码模块；接收端包括多天线阵列、多通道射频收信机、多径波达角估计模块、角度选择模块、波束成形模块和空时译码模块；

发送端的多天线阵列为包含M个阵元的均匀线阵，且阵元间距必须为多个波长；

所述空时编码模块根据MIMO的工作方式选择不同的空时编码方案，并基于选择的空时编码对待发送的数据流进行空时编码，形成M个数据子流；

所述多通道射频发信机用于将M个数据子流转换为射频信号；

接收端的多天线阵列由N个智能天线线性排列而成，其中智能天线间的间距大于0.5个波长，各智能天线是阵元间距为0.5个波长的均匀线阵，其中位于N个智能天线线性排列的中央且阵元数最多的是主智能天线；

所述多通道射频收信机用于将多个接收信号转换为数字信号；

所述多径波达角估计模块基于主智能天线接收的不同时延路径的信号进行波达角估计，估计出不同时延路径信号的波达角估计值；

所述角度选择模块从多径波达角估计模块估计出的波达角估计值中，为每个智能天线选择一个波达角估计值作为波束指向θ_i，其中下标i为智能天线标识符；

在选择波束指向时，统一考虑N个波束指向，最大限度降低波束间的相关性；

所述波束成形模块包括权值计算单元和天线数字加权电路，其中权值计算单元根据每个智能天线的阵列结构和波束指向θ_i，计算各智能天线的加权系数W_i＝a(θ_i)，其中，下标i为智能天线标识符，表示智能天线i在波束指向θ_i上的导向矢量，j为虚数单位，d为智能天线的阵元间距，λ表示载波波长，K_i为智能天线i的阵元数；

天线数字加权电路基于智能天线的加权系数对阵列接收矢量进行加权处理，得到N个空间波束接收的信息y_i(n)＝W_i^HX_i(n)；

所述空时译码模块用于对N个空间波束接收的信息y_i(n)分别进行空时译码，得到N路译码数据，并对N路译码数据进行合并，完成译码数据的并串转换，恢复出发送端数据。