一種單用戶和多用戶多輸入輸出模式的自適應切換裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開一種單用戶和多用戶多輸入輸出模式的自適應切換裝置，包括發射端和接收端，其中發射端包括模式切換模塊和調制與編碼模塊，其中模式切換模塊設有SU-MIMO和MU-MIMO兩種模式，其特征是，還包括有一自適應單元，該自適應單元主要由信道估計模塊、查表匹配模塊、頻譜效率計算模塊、模式選擇模塊和模式切換模塊組成；其中信道估計模塊的輸出端依次經由查表匹配模塊、頻譜效率計算模塊與模式選擇模塊相連，模式選擇模塊的輸出端分別連接發射端的模式切換模塊和調制與編碼模塊。此外，還在自適應單元中加入切換保護模塊來避免乒乓效應。本實用新型專利技術具有性能穩定，響應時間小、系統負擔小的特點。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及無線通信
，具體涉及一種單用戶和多用戶多輸入輸出模式的自適應切換裝置。
技術介紹
無線通信技術的發展日新月異，越來越多的無線服務進入到我們的生活中，隨之對數據傳輸速率也提出了越來越高的要求。但是無線資源的匱乏成了制約無線通信發展的瓶頸。充分利用寶貴的頻譜資源，提高頻譜資源的利用率，已經成為無線通信研究的熱點問題。多輸入多輸出(MIMO)技術在不增加頻譜資源和天線的發送功率的前提下，能夠實現容量的線性增長，已經成為無線通信的核心技術。從同一個時頻資源塊服務的用戶數角度來 說，可以分為單用戶多輸入多輸出(SU-MMO)和多用戶多輸入多輸出(MU-MM0)。如圖I所示的SU-MM0，這種模式可以快速的增加單個用戶的數據速率，其優點是信令簡單，易于工程部署和系統性能較好。對于如圖2所示的MU-MM0，這種模式是來自不同用戶設備的數據流混合，使得基站有更多的機會將用戶設備配對，增加用戶之間的信息共享，從而增加系統的容量增益。在不同的信道條件下，SU-MIMO和MU-MMO的頻譜效率也不同。SU-MMO和MU-MMO的頻譜效率與多種因素有關，如信道的狀態、調制模式、量化誤差、反饋延遲及多普勒頻移等。由于SU-MMO和MU-MMO都是在特定的信道環境下才能達到較高的系統性能，因此考慮到信道的時變性，使用單一的模式不能實時滿足系統的需求，這樣勢必會造成系統性能的下降。對于單用戶和多用戶模式切換的方法提案有許多種(如上海貝爾實驗室2011年5月12日公開的基于自適應隱性反饋的模式切換，北京郵電大學提出的基于比例公平性(PF)的模式切換)，但是對于切換時會出現的問題沒有進行深入考慮，在設定的切換點或者小區的邊界會頻繁的進行模式切換，這樣勢必會造成系統的不穩定和系統負擔，對終端用戶的服務質量造成非常大的影響，比如終端用戶的耗電量過大，服務達不到預期的要求等。
技術實現思路
本技術所要解決的技術問題是提出一種性能穩定，響應時間小、系統負擔小的一種單用戶和多用戶多輸入輸出模式的自適應切換裝置。由于在不同的信干噪比(SINR)條件下，SU-MIMO和MU-MMO的頻譜效率也不同。SU-MIMO模式和MU-MMO模式的頻譜效率與多種因素有關，如信道的狀態、調制模式、量化誤差、反饋延遲及多普勒頻移等。SU-MMO模式和MU-MMO模式都是在特定的信道環境下才能達到較高的系統性能。因此，為了能夠實現SU-MMO和MU-MMO模式的自適應切換，本技術擬通過對當前信號環境進行估計計算出兩種模式下的SINR，之后通過SINR查表獲得所匹配的調制方式和誤碼率，最后通過計算和比較兩種模式頻譜效率，將頻譜效率較大的模式作為該信道環境下的最優模式。為解決上述問題，本技術是通過以下技術方案實現的本技術一種單用戶和多用戶多輸入輸出模式的自適應切換裝置，包括發射端和接收端，其中發射端包括模式切換模塊和調制與編碼模塊，其中模式切換模塊設有SU-MIMO和MU-MMO兩種模式，其不同之處是，還包括有一自適應單元，該自適應單元主要由信道估計模塊、查表匹配模塊、頻譜效率計算模塊、模式選擇模塊和模式切換模塊組成；其中信道估計模塊的輸出端依次經由查表匹配模塊、頻譜效率計算模塊與模式選擇模塊相連，模式選擇模塊的輸出端分別連接發射端的模式切換模塊和調制與編碼模塊；其中信道估計模塊，測量通信鏈路的信道信息，并根據該信道信息計算SU-MIMO模式下的平均的信干噪比和MU-MMO模式下的單個用戶的信干噪比；查表匹配模塊，根據計算的SU-MMO模式下的平均的信干噪比和MU-MMO模式下的單個用戶的信干噪比，通過查表分別確定與上述兩種信干噪比相匹配的調制編碼方式，同時根據調制編碼方式的等級確定當前的誤碼率；頻譜效率計算模塊，根據得到的調制編碼方式和對應的誤碼率，分別計算SU-MIMO和MU-MMO兩種模式下的頻譜效率；模式選擇模塊，通過比較SU-MMO模式和MU-MMO模式下的頻譜效率將多輸入多 輸出模式指示設定為頻譜效率較高的模式所對應的模式編號；模式切換模塊，根據多輸入多輸出模式指示進行模式切換并調整調制編碼方式。為了避免乒乓效應，上述方案所述自適應單元還包括有切換保護模塊，模式選擇模塊的輸出端經由該切換保護模塊分別與發射端的模式切換模塊和調制與編碼模塊連接；該切換保護模塊，根據容限機制確定是否進行模式切換。由于本技術能夠應用于TDD系統和FDD系統中，因此根據TDD系統和FDD系統的特點，上述步驟在不同的系統中，稍有不同。其中對于TDD系統而言，根據上下行鏈路的對偶性，發射端可以作為接收端，上述自適應單元的所有模塊即信道估計模塊、查表匹配模塊、頻譜效率計算模塊、模式選擇模塊和模式切換模塊均設置在發射端。而對于FDD系統而言，根據信道的不對稱性，上述自適應單元的信道估計模塊、查表匹配模塊、頻譜效率計算模塊和模式選擇模塊設置在接收端，模式切換模塊設置在發射端，因此所述自適應單元還包括有一反饋模塊，切換保護模塊的輸出端經由該反饋模塊分別與發射端的模式切換模塊和調制與編碼模塊連接。該反饋模塊通過專門的反饋鏈路將最優的碼字編號(PMI)、信道質量指示索引號(CQI index)和MMO模式指示(麗I)反饋至發射端。而為了避免乒乓效應，所述自適應單元還包括有切換保護模塊，模式選擇模塊的輸出端經由該切換保護模塊與反饋模塊相連；該切換保護模塊，根據容限機制確定是否進行模式切換。與現有技術相比，本技術一種單用戶和多用戶多輸入輸出模式的自適應切換裝置，具有如下特點I、根據估計的信道計算SU-MMO和MU-MMO兩種模式下的信干噪比，并通過查表確定匹配的調制編碼方式和以誤碼率，進而得到SU-MMO和MU-MMO的頻譜效率，通過對比頻譜效率確定當前信道條件下的最優模式，因此多輸入多輸出系統便可以隨時根據當前信道的變化來調整最優的模式，從而提高了多輸入多輸出系統的整體性能；2、通過采用容限機制對切換點設置保護門限，以抑制乒乓效應即多輸入多輸出系統在SU-MMO模式和MU-MMO模式下進行頻繁切換而導致的系統不穩定的問題，這不僅能夠減小系統的負擔，而且也能夠有效提高多輸入多輸出系統的穩定性；3、在進行信道估計和計算信干噪比時，充分考慮了延遲和量化誤差的影響，因而能夠獲得更為精確的頻譜效率，進一步提升系統切換的性能。附圖說明圖I為SU-MMO系統環境示意圖； 圖2為MU-MMO系統環境示意圖；圖3為一種SU-MMO和MU-MMO模式的自適應切換流程圖；圖4為采用容限機制的MMO模式切換示意圖；圖5為在TDD系統下，一種單用戶和多用戶多輸入輸出模式的自適應切換裝置圖(實施例I)；圖6為在FDD系統下，一種單用戶和多用戶多輸入輸出模式的自適應切換裝置圖(實施例2)。具體實施方式實施例I (針對TDD系統)一種SU-MMO和MU-MMO模式的自適應切換方法，如圖3所示，包括如下步驟(I)發射端測量通信鏈路的信道信息，并根據該信道信息計算SU-MMO模式下的平均的信干噪比和MU-MMO模式下的單個用戶的信干噪比。在進行自適應切換過程之前，發射端和接收端應首先約定兩種模式所代表的MMO模式指示(麗I)和初始模式。在本實施例中，約定麗I=O時為SU-MM本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種單用戶和多用戶多輸入輸出模式的自適應切換裝置，包括發射端和接收端，其中發射端包括模式切換模塊和調制與編碼模塊，其中模式切換模塊設有SU？MIMO和MU？MIMO兩種模式，其特征是，還包括有一自適應單元，該自適應單元主要由信道估計模塊、查表匹配模塊、頻譜效率計算模塊、模式選擇模塊和模式切換模塊組成；其中信道估計模塊的輸出端依次經由查表匹配模塊、頻譜效率計算模塊與模式選擇模塊相連，模式選擇模塊的輸出端分別連接發射端的模式切換模塊和調制與編碼模塊；其中信道估計模塊，測量通信鏈路的信道信息，并根據該信道信息計算SU？MIMO模式下的平均的信干噪比和MU？MIMO模式下的單個用戶的信干噪比；查表匹配模塊，根據計算的SU？MIMO模式下的平均的信干噪比和MU？MIMO模式下的單個用戶的信干噪比，通過查表分別確定與上述兩種信干噪比相匹配的調制編碼方式，同時根據調制編碼方式的等級確定當前的誤碼率；頻譜效率計算模塊，根據得到的調制編碼方式和對應的誤碼率，分別計算SU？MIMO和MU？MIMO兩種模式下的頻譜效率；模式選擇模塊，通過比較SU？MIMO模式和MU？MIMO模式下的頻譜效率將多輸入多輸出模式指示設定為頻譜效率較高的模式所對應的模式編號；模式切換模塊，根據多輸入多輸出模式指示進行模式切換并調整調制編碼方式。...

【技術特征摘要】
1.一種單用戶和多用戶多輸入輸出模式的自適應切換裝置，包括發射端和接收端，其中發射端包括模式切換模塊和調制與編碼模塊，其中模式切換模塊設有SU-MMO和MU-MIMO兩種模式，其特征是，還包括有一自適應單元，該自適應單元主要由信道估計模塊、查表匹配模塊、頻譜效率計算模塊、模式選擇模塊和模式切換模塊組成；其中信道估計模塊的輸出端依次經由查表匹配模塊、頻譜效率計算模塊與模式選擇模塊相連，模式選擇模塊的輸出端分別連接發射端的模式切換模塊和調制與編碼模塊；其中 信道估計模塊，測量通信鏈路的信道信息，并根據該信道信息計算SU-MIMO模式下的平均的信干噪比和MU-MMO模式下的單個用戶的信干噪比； 查表匹配模塊，根據計算的SU-MMO模式下的平均的信干噪比和MU-MMO模式下的單個用戶的信干噪比，通過查表分別確定與上述兩種信干噪比相匹配的調制編碼方式，同時根據調制編碼方式的等級確定當前的誤碼率； 頻譜效率計算模塊，根據得到的調制編碼方式和對應的誤碼率，分別計算SU-MIMO和MU-MIMO兩種模式下的頻譜效率； 模式選擇模塊，通過比較SU...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張紅梅，吳阿沛，張全君，陳俊彥，
申請(專利權)人：桂林電子科技大學，
類型：實用新型
國別省市：