技术摘要：
本发明公开了一种分布式基站的空间调制技术在无线通信中的应用方法，旨在利用现有通信网络的硬件条件，利用5G及其演进后分布式基站的特点，采用空间调制的方式大幅度提高数据的传输速率。针对现有网络中的单个基站多天线系统中每两个天线之间的距离相对较小，空间调制 全部
背景技术：
空间调制技术在调制解调技术(spatial modulation)领域是一项重要的里程碑。 此项技术在原有幅度，频率，相位调制的基础上增加了一个自由度，可以使通信的速率大幅 度提高。但由于解调过程需要很严格的空间识别度，在现有单基站/单移动终端多天线系统 中每两个天线之间的物理距离非常小的情况下，接收端很难低误码率解调，严重影响这项 技术的推广使用。
技术实现要素：
本发明提出一种基于分布式基站的空间调制技术，利用基站之间的地理位置距离 比较远，或者各个基站本身的ID互不相同、发射信号的波形、通信信道不同等特点，实现空 间调制技术在通信中的实际应用。本发明可以在不改变现有基站硬件和网络硬件基础上使 用，比如不用为基站另外架设分布式天线，利用城市中基站分布密集的特点，在软件上集中 控制多个基站，把下行信号通过不同基站传输到同一个移动终端。移动终端根据基站的特 征信息确定接受到的信号来自哪个基站，由此实现空间解调。此项技术非常适用于在基站 分布密集城市中推广使用，由于在各个基站之间进行了协调工作，使原本基站之间的同频 互绕问题也得到极大改善。 经典的空间调制方法如图1所示。假设数据是二进制数，当数据为1时，通过底部的 天线发射，当数据为0时，通过上部的天线发射。接收端根据接收的数据是从哪根天线接收， 就可以知道数据是1还是0。可以看出，数据片本身可以是任何二进制数，接收端如果能区别 开发射天线的不同，就相当于发送了一位二进制数。这种情况也适用于4个天线，或者2的幂 次方数量的天线，比如2，4， 8，16，等等。当接收端能区别4(8)个天线，就相当于发送端每次 发送了2(3) 个二进制数，以此类推。经典空间调制的问题在于发射端的天线物理距离很 近，接收端接收到的信号中空间特征差异不明显，很难判断数据是从哪个天线发射过来的， 因此现有空间调制技术很难在当前通信场景中得到实际应用。 本发明根据分布式基站的物理距离较远，并且每个基站都有唯一识别符号 ID(本 发明提出利用导频的不同)的特点，可以在不改变现有基站硬件设备的基础上简单实现空 间调制技术。具体变换可以参考图2说明。原本发送到同一个基站不同天线上的数据，现在 发送到不同的基站上，由不同的基站发送给移动终端。接收端收到不同基站传输的数据，根 据各个基站的位置、ID、信号波形、信道特点等进行空间解调。举例说明：如果待发送数据本 身是8 2(3)位二进制数，发射端进行空间调制处理，使得发射时数据减少到8位二进制数。 这8位二进制数再经过幅度，频率，角度调制等其他调制方式通过其中一个基站发送给移动 终端。接收端虽然只接收了8位二进制数据，但由于结合了空间调制技术，接收端通过空间 3 CN 111585618 A 说 明 书 2/4 页 解调，实际可解调出8 2(3)比特，由此可明显提高数据传输效率。本发明提出一种分布式基 站与空间调制技术相结合的通信方式，使此项技术可以在不改变现有基站硬件和网络硬件 的基础上得到广泛应用。具体技术方案如下。 一种分布式基站的空间调制技术在无线通信中的应用方法，包括以下步骤； 1)分布式基站中央控制器根据各个基站采集到的终端用户信息，和各个基站与移 动终端通信的信号质量，决定分配多少个基站同时为移动终端传输数据，并加入空间调制 技术； 2)分布式基站中央控制器与终端用户确认基站信息，确定移动终端对各个基站信 息的识别与中央控制器一致。比如基站位置、基站ID、信号波形、信号强度、正价导频(本发 明建议采用)、载波频率、信道信息，以及数据到每一个基站的延迟等，以及任何在不增加数 据传输的情况下可以快速识别的基站信息；并且同步各个基站与移动终端之间的通信，包 括估计用户发射信号到各个基站之间的延迟，此为分布式基站与用户之间的数据同步的关 键技术之一，以支持长时间持续使用空间调制技术与移动终端通信。 3)中央处理器根据可用基站的数量N，进行空间调制编码，把数据传送到相应基站 的空间调制数据缓冲器。 4)此基站对收到的空间调制数据进行基站可识别处理，发送数据到移动终端设 备。 5)移动终端设备根据基站信息区别基站，即分布式基站中央控制器与终端用户确 认的基站信息，也就是步骤2)中提及的基站ID、信号波形、信号强度、正交导频，载波频率和 数据到每一个基站的延迟等区别各个基站。利用现有技术接收到数据后，根据基站可别识 标志信息，及数据到各个基站之间的延迟，解调出由空间调制额外增加的N位数据，然后把 基于其他解调技术解调出的数据和空间解调的N位数据整合在一起作为完整的解调数据。 本发明的有益效果：本发明的设计方案旨在利用现有通信网络的硬件条件，利用 5G及其演进后分布式基站的特点，采用空间调制的方式大幅度提高数据的传输速率。本发 明针对现有网络的硬件条件，提出空间调制技术的网络构架，并提出空间调制技术的具体 实施方法。本发明提出利用正交导频作为基站的识别信息，在不增加额外传输数据量的情 况下，实现接收端对各个基站的区分，并由此实现对下行数据的空间调制解调。本发明在不 改变现有移动网络硬件、基站天线和移动终端硬件的基础上，实现空间调制，提高通信速 率。本发明是5G及其后移动通信技术的一个重要里程碑，此项技术在原有幅度，频率，相位 调制的基础上增加了一个自由度，可以使通信的速率大幅度提高。 本发明的分布式基站网络构架适用于各种基站识别技术在分布式基站中的应用， 并结合空间调适技术提高数据传输。比如利用信号波形、信号强度、载波频率等分布式基站 中央控制器与终端用户确认的基站信息区别各个基站(本发明提出)；也可利用各个基站在 移动终端的方位，移动终端可以采用beamforming 等技术区别基站。 本发明不涉及具体协议层的设计，但适用于各种基于分布式天线系统的协议层协 议，即各协议层协议可配合空间调制技术。 本发明覆盖接收端和发射端天线矩阵天线数量不同的应用场景，比如，基站与手 机的通信场景。对于通信基站的天线数量多，手机天线数量少的情况，可以根据具体网络情 况定义，本发明没有特定要求。 4 CN 111585618 A 说 明 书 3/4 页 附图说明 图1为经典空间调制技术示意图。 图2为本发明基于分布式基站的空间调制技术示意图。 图3为分布式空间调制网络结构示意图。
本发明公开了一种分布式基站的空间调制技术在无线通信中的应用方法，旨在利用现有通信网络的硬件条件，利用5G及其演进后分布式基站的特点，采用空间调制的方式大幅度提高数据的传输速率。针对现有网络中的单个基站多天线系统中每两个天线之间的距离相对较小，空间调制 全部
背景技术：
空间调制技术在调制解调技术(spatial modulation)领域是一项重要的里程碑。 此项技术在原有幅度，频率，相位调制的基础上增加了一个自由度，可以使通信的速率大幅 度提高。但由于解调过程需要很严格的空间识别度，在现有单基站/单移动终端多天线系统 中每两个天线之间的物理距离非常小的情况下，接收端很难低误码率解调，严重影响这项 技术的推广使用。
技术实现要素：
本发明提出一种基于分布式基站的空间调制技术，利用基站之间的地理位置距离 比较远，或者各个基站本身的ID互不相同、发射信号的波形、通信信道不同等特点，实现空 间调制技术在通信中的实际应用。本发明可以在不改变现有基站硬件和网络硬件基础上使 用，比如不用为基站另外架设分布式天线，利用城市中基站分布密集的特点，在软件上集中 控制多个基站，把下行信号通过不同基站传输到同一个移动终端。移动终端根据基站的特 征信息确定接受到的信号来自哪个基站，由此实现空间解调。此项技术非常适用于在基站 分布密集城市中推广使用，由于在各个基站之间进行了协调工作，使原本基站之间的同频 互绕问题也得到极大改善。 经典的空间调制方法如图1所示。假设数据是二进制数，当数据为1时，通过底部的 天线发射，当数据为0时，通过上部的天线发射。接收端根据接收的数据是从哪根天线接收， 就可以知道数据是1还是0。可以看出，数据片本身可以是任何二进制数，接收端如果能区别 开发射天线的不同，就相当于发送了一位二进制数。这种情况也适用于4个天线，或者2的幂 次方数量的天线，比如2，4， 8，16，等等。当接收端能区别4(8)个天线，就相当于发送端每次 发送了2(3) 个二进制数，以此类推。经典空间调制的问题在于发射端的天线物理距离很 近，接收端接收到的信号中空间特征差异不明显，很难判断数据是从哪个天线发射过来的， 因此现有空间调制技术很难在当前通信场景中得到实际应用。 本发明根据分布式基站的物理距离较远，并且每个基站都有唯一识别符号 ID(本 发明提出利用导频的不同)的特点，可以在不改变现有基站硬件设备的基础上简单实现空 间调制技术。具体变换可以参考图2说明。原本发送到同一个基站不同天线上的数据，现在 发送到不同的基站上，由不同的基站发送给移动终端。接收端收到不同基站传输的数据，根 据各个基站的位置、ID、信号波形、信道特点等进行空间解调。举例说明：如果待发送数据本 身是8 2(3)位二进制数，发射端进行空间调制处理，使得发射时数据减少到8位二进制数。 这8位二进制数再经过幅度，频率，角度调制等其他调制方式通过其中一个基站发送给移动 终端。接收端虽然只接收了8位二进制数据，但由于结合了空间调制技术，接收端通过空间 3 CN 111585618 A 说 明 书 2/4 页 解调，实际可解调出8 2(3)比特，由此可明显提高数据传输效率。本发明提出一种分布式基 站与空间调制技术相结合的通信方式，使此项技术可以在不改变现有基站硬件和网络硬件 的基础上得到广泛应用。具体技术方案如下。 一种分布式基站的空间调制技术在无线通信中的应用方法，包括以下步骤； 1)分布式基站中央控制器根据各个基站采集到的终端用户信息，和各个基站与移 动终端通信的信号质量，决定分配多少个基站同时为移动终端传输数据，并加入空间调制 技术； 2)分布式基站中央控制器与终端用户确认基站信息，确定移动终端对各个基站信 息的识别与中央控制器一致。比如基站位置、基站ID、信号波形、信号强度、正价导频(本发 明建议采用)、载波频率、信道信息，以及数据到每一个基站的延迟等，以及任何在不增加数 据传输的情况下可以快速识别的基站信息；并且同步各个基站与移动终端之间的通信，包 括估计用户发射信号到各个基站之间的延迟，此为分布式基站与用户之间的数据同步的关 键技术之一，以支持长时间持续使用空间调制技术与移动终端通信。 3)中央处理器根据可用基站的数量N，进行空间调制编码，把数据传送到相应基站 的空间调制数据缓冲器。 4)此基站对收到的空间调制数据进行基站可识别处理，发送数据到移动终端设 备。 5)移动终端设备根据基站信息区别基站，即分布式基站中央控制器与终端用户确 认的基站信息，也就是步骤2)中提及的基站ID、信号波形、信号强度、正交导频，载波频率和 数据到每一个基站的延迟等区别各个基站。利用现有技术接收到数据后，根据基站可别识 标志信息，及数据到各个基站之间的延迟，解调出由空间调制额外增加的N位数据，然后把 基于其他解调技术解调出的数据和空间解调的N位数据整合在一起作为完整的解调数据。 本发明的有益效果：本发明的设计方案旨在利用现有通信网络的硬件条件，利用 5G及其演进后分布式基站的特点，采用空间调制的方式大幅度提高数据的传输速率。本发 明针对现有网络的硬件条件，提出空间调制技术的网络构架，并提出空间调制技术的具体 实施方法。本发明提出利用正交导频作为基站的识别信息，在不增加额外传输数据量的情 况下，实现接收端对各个基站的区分，并由此实现对下行数据的空间调制解调。本发明在不 改变现有移动网络硬件、基站天线和移动终端硬件的基础上，实现空间调制，提高通信速 率。本发明是5G及其后移动通信技术的一个重要里程碑，此项技术在原有幅度，频率，相位 调制的基础上增加了一个自由度，可以使通信的速率大幅度提高。 本发明的分布式基站网络构架适用于各种基站识别技术在分布式基站中的应用， 并结合空间调适技术提高数据传输。比如利用信号波形、信号强度、载波频率等分布式基站 中央控制器与终端用户确认的基站信息区别各个基站(本发明提出)；也可利用各个基站在 移动终端的方位，移动终端可以采用beamforming 等技术区别基站。 本发明不涉及具体协议层的设计，但适用于各种基于分布式天线系统的协议层协 议，即各协议层协议可配合空间调制技术。 本发明覆盖接收端和发射端天线矩阵天线数量不同的应用场景，比如，基站与手 机的通信场景。对于通信基站的天线数量多，手机天线数量少的情况，可以根据具体网络情 况定义，本发明没有特定要求。 4 CN 111585618 A 说 明 书 3/4 页 附图说明 图1为经典空间调制技术示意图。 图2为本发明基于分布式基站的空间调制技术示意图。 图3为分布式空间调制网络结构示意图。
