CN101115045A - 一种多天线发射方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多天线发射方法及装置，用于提高系统性能，并保证传输的可靠性。本发明方法包括：利用低密度奇偶校验码的不等保护特性对经过低密度奇偶校验编码的数据进行分类；将所述分类后的数据使用对应的发射方式进行传输。本发明装置包括：数据源，数据分配单元，矩阵调制单元以及天线；所述数据源用于产生数据，并将产生的数据发送至数据分配单元；所述数据分配单元利用低密度奇偶校验码的不等保护特性对经过低密度奇偶校验编码的数据进行分类并将分类结果发送至矩阵调制单元；所述矩阵调制单元将分类后的数据映射到天线利用对应的发射方式进行传输。本发明在保证重要数据可靠传输的同时提高系统的传输性能。

Description

一种多天线发射方法及装置
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种多天线发射方法及装置。
背景技术
低密度奇偶校验编码(LDPC，Low Density Parity Check)码是一种性能接近香农限的信道编码。由于采用并行译码器解码，它具有低译码复杂度、高吞吐量的特性，使得它成为下一代移动通信的主要备选技术之一。
在下一代移动通信系统中，基于LDPC编码的各种通信方案成为热点。LDPC码是一种线性分组码，其校验矩阵具有度分布特性。各行(列)中“1”的个数称为该行(列)的度值，由各行(列)的度值组成的序列称为行(列)的度分布。
LDPC码的性能主要依赖于列度分布，且列度分布不完全相同的非规则LDPC码性能优于列度分布完全相同的规则LDPC码。非规则LDPC码中不同的度值对应的比特重要性不同，度值越高的比特对整个数据块的性能贡献越大，也就越重要。
多输入输出(MIMO，Multiple Input and Multiple Output)是当前多天线技术中常采用的一种方式，多天线技术分为分集和复用两种模式。分集是同时多个天线传输同一串数据流，起到了空间分集的效果，在接收端合并时可以获得较大的分集增益，是一种可靠度较高的多天线传输模式，但是传信率较低，空间分集典型形式为空时块码(STBC，Space Time Block Code)；复用是多个天线并行发送多个不同的符号，各个符号只在某个天线上发送，并且时间上没有重复，这种方式传信率较高，但是可靠度相对较低，典型技术为贝尔实验室分层空时(BLAST，Bell Labs Layered Space-Time)技术。两种多天线技术各有特点，适合用于不同的条件下，如何将两者相结合成为研究的热点，目前主要方案包括根据信道信息在两种模式间硬切换、矩阵调制等技术。
矩阵调制技术是根据信道信息生成对应的多天线调制图案，对应于各发射天线各个时刻的发射符号。这种方案可以根据信道信息灵活的调整传输中的分集/复用比例及对应天线的序号，可以更加灵活的利用信道信息，在保证传输可靠性的前提下尽可能提高传信率，矩阵调制技术是多天线技术的研究热点。
《Winner技术报告D2.7_V1.0》中提供的一种多天线发射方法为：按照发射设备中固定的发射模式对数据进行传输。
由于一次数据发送只采用分集或者是复用方式，当采用分集发送时，提高了传输的可靠程度，但是降低了系统性能；采用复用发送时，提高了系统性能，但降低了整个传输的可靠程度。
请参阅图1，《Winner技术报告D2.7_V1.0》中提供的另一种多天线发射方法为：
101、获取信道信息(CSI，Channel State Information)；
102、根据CSI确定各天线的传输模式；
其中，确定各天线的传输模式即是确定天线的调制矩阵，包括部分分集、部分复用，或者全部分集/全部复用。
103、将符号映射到各天线并发射。
上述方案解决了第一种现有技术中无法采用多种模式共同传输数据的缺陷，但是由于该方案的自适应方式针对的是天线的状况，例如若某天线信道状态良好，则天线的传输模式会被设置为复用模式，若有若干天线信道状况不好，则会将这些天线的传输模式设置为分集模式；
该方案只考虑了发射设备的固有因素，而没有考虑传输的数据的因素，所以不能保证数据传输的可靠性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种多天线发射方法及装置，用于提高系统性能，并对重要信息提供更多的保护。
本发明实施例提供的多天线发射方法，包括：利用低密度奇偶校验码的不等保护特性对经过低密度奇偶校验编码的数据进行分类；将所述分类后的数据使用对应的发射方式进行传输。
本发明实施例提供的多天线发射装置，包括：数据源，数据分配单元，矩阵调制单元以及天线；所述数据源用于产生数据，并将产生的数据发送至数据分配单元；所述数据分配单元利用低密度奇偶校验码的不等保护特性对经过低密度奇偶校验编码的数据进行分类并将分类结果发送至矩阵调制单元；所述矩阵调制单元将分类后的数据映射到天线利用对应的发射方式进行传输。
从以上本发明实施例技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
首先，由于本发明先按照LDPC的不等保护特性对数据进行分类，然后再按照数据重要程度的不同选择相应的发射方式，对重要性高的数据采取分集发射模式保证其可靠传输，对重要性不高的数据采取复用发射模式以提高系统传输性能；
其次，本发明对数据的分类采取了多种方式，可以根据实际情况进行选择，因此提高了本发明方法的灵活性；
最后，由于本发明既可针对调制矩阵固定的开环模式，也可以针对调制矩阵不固定，需要通过信道信息来确定的闭环模式，因此提高了本发明方法的通用性。
附图说明
图1为现有技术方法流程图；
图2为本发明方法第一实施例流程图；
图3为本发明方法第二实施例流程图；
图4为本发明方法第三实施例流程图；
图5为本发明方法校验矩阵示意图；
图6为本发明方法第四实施例流程图；
图7为本发明装置第一实施例示意图；
图8为本发明装置第二实施例示意图。
具体实施方式
本发明提供的多天线发射方法及装置用于提高系统性能，并保证重要数据传输的可靠性。
本发明提出一种基于非规则LDPC的多天线发射方案，结合了LDPC的不等保护和多天线矩阵调制技术。
该方案根据比特的重要性不同而采用不同的传输方式，把重要的，对译码过程贡献较大的比特用更为可靠的分集模式传输，改善整个传输的可靠程度；而把重要性相对较低的比特映射到传信率更高的复用模式传输。从而有效的提高系统性能，并对重要信息提供更多的保护。
下面对本发明方法进行详细描述：
请参阅图2，本发明方法第一实施例包括：
201、对数据分类；
其中，数据分配单元利用低密度奇偶校验码的不等保护特性对经过低密度奇偶校验编码的数据进行分类。
具体的分类为利用LDPC码的不等保护特性将经过LDPC编码的数据按照度值进行分类，所谓LDPC码的不等保护特性是指度值越大的数据受到的保护越强，正确的可能性也就越大；反之，度值越小的数据受到的保护越弱，正确的可能性也越小。
202、分析度值，对重要性高的数据流执行步骤203，对重要性低的数据流执行步骤204；
203、对数据流采用分集传输；
204、对数据流采用复用传输。
请参阅图3，本发明方法第二实施例包括：
301、输入数据分配单元；
其中，将编码完成的数据输入数据分配单元。
302、将数据映射到数据流中；
其中，数据分配单元对数据进行分类，并将分类完成的数据映射到矩阵调制单元的各个数据流中。
303、分析度值，对重要性高的数据流执行步骤304，对重要性低的数据流执行步骤305；
304、对数据流采用分集传输；
305、对数据流采用复用传输。
本实施例在上一实施例的基础上增加了数据映射的过程，本实施例针对的是开环模式，即多天线调制矩阵是预先确定的，且在整个传输过程中都不改变。
但是矩阵调制根据有无信道反馈分为开环和闭环两种模式：开环矩阵调制没有信道反馈，在整个传输过程中，用于调制的矩阵始终不变；而闭环矩阵调制方案则是根据信道反馈的CSI设计调制矩阵。
所以闭环模式需要通过CSI来确定调制矩阵，即在本发明方法第二实施例的基础上需要增加一个确定调制矩阵的过程才能够实现在闭环模式下的多天线发射。
在步骤302之前需要增加步骤：
调制模式控制单元根据信道信息确定矩阵调制模式；
调制模式控制单元将确定后的矩阵调制模式发送给矩阵调制单元以及数据分配单元。
通过增加以上步骤实现在闭环模式下的多天线发射。
请参阅图4，本发明第三实施例包括：
401、输入数据分配单元；
其中，将编码完成的数据输入数据分配单元。
402、计算度值；
其中，计算每个比特的度值。
403、排序选择比特；
其中，将比特按照度值从高到低的顺序排列。
404、将数据映射到数据流中；
其中，按照排序将度值高的比特映射到矩阵调制单元中的第一数据流，直至第一数据流承载的数据达到门限，将剩余比特映射到第二数据流。
405、分析度值，对重要性高的数据流执行步骤406，对重要性低的数据流执行步骤407；
406、对数据流采用分集传输；
407、对数据流采用复用传输。
本实施例中增加了数据的映射方式，本实施例中假设有三个天线以及两组数据流，请参阅图5，本实施例采用了如图5所示的802.16e中编码速率为1/2的LDPC码，其中-1代表0元素，其余非“-1”元素代表单位矩阵不同的相位。根据统计可以得知：各列中度值为3的节点有8个，度值为6的节点有5个，度值为2的节点有11个。度值高的节点对应的比特具有较高的可靠度，对于译码器贡献较大，相对较为重要。
本实施例中，数据根据度值的大小(即相对重要程度)分为两个数据流。数据分配单元根据多天线的结构，将码字符号按照度值分配到两组数据流上。两组数据流分别进入三天线发送，第一组数据流通过天线1和天线2采用分集模式发送，而第二组数据流通过天线3采用复用模式串行发出。
根据矩阵调制理论，在天线1和天线2发送的数据流采用分集的STBC模式发送，传信率较低，但可靠度较高；而天线3发出的数据流2传信率较高，但可靠度较低。
本实施例将度值为6的比特和度值为3的比特映射到第一组数据流，把度值为2的比特映射到第二组数据流传输，这样即可针对重要性不同的比特采用不同的多天线发送方案。
上面提出的是数据映射方式中的一种，同样还可以采用其他方式进行数据映射，例如：
计算每个比特的度值并统计比特的个数；
按照度值从高到低的顺序对比特进行排序；
若比特个数为偶数，则将排序中度值高的前一半比特映射到第一数据流，将剩余的后一半比特映射到第二数据流；
若比特个数为奇数，则以正中的比特为基准，将比其度值大的比特映射到第一数据流，将比其度值小的比特映射到第二数据流，所述正中的比特既可映射到第一数据流也可以映射到第二数据流。
用以上步骤替换方法第三实施例中的步骤404，同样可以达到数据映射的效果，这样替换的优点在于可以使两组数据流的负载基本一致，更有利于充分利用资源，但缺点在于，可能会使一些度值相对高的比特被映射到第二组数据流而被采用复用方式传输，例如，按照这样的映射方式，上述矩阵中第13列对应的比特会被映射到第二组数据流中。
以上两种映射方式可以根据实际情况进行选择。
请参阅图6，本发明方法第四实施例包括：
601、对数据进行编码；
其中，将数据输入低密度奇偶校验编码单元进行编码，生成低密度奇偶校验编码符号。
602、输入数据分配单元；
其中，将编码完成的数据输入数据分配单元。
603、计算度值；
其中，计算每个比特的度值。
604、排序选择比特；
其中，将比特按照度值从高到低的顺序排列。
605、将数据映射到数据流中；
其中，映射的方式可以根据实际情况采取上述实施例中的任一种。
606、分析度值，对重要性高的数据流执行步骤607，对重要性低的数据流执行步骤608；
607、选择进行分集传输；
608、选择进行复用传输；
609、映射到对应天线；
其中，矩阵调制模块将各个数据流映射到对应的天线，例如在上述实施例中，将第一组数据流映射到天线1和天线2上采用分集的STBC模式发送；而将第二组数据流映射到天线3上采用复用模式发送。
610、发射；
其中，天线将对应的数据流以相应的方式发射。
下面对本发明装置进行描述：
请参阅图7，本发明装置第一实施例包括：
数据源701，数据分配单元703，矩阵调制单元704以及天线705；
所述数据源701用于产生数据，并将产生的数据发送至数据分配单元703；
所述数据分配单元703利用低密度奇偶校验码的不等保护特性对经过低密度奇偶校验编码的数据进行分类并将分类结果发送至矩阵调制单元704；
所述矩阵调制单元704将分类后的数据映射到天线705利用对应的发射方式进行传输。
请参阅图8，本发明装置第二实施例在本发明装置第一实施例的基础上增加了低密度奇偶校验编码单元702以及调制模式控制单元706；
低密度奇偶校验编码单元702接收数据源701发送的数据并对数据编码，编码完成后将形成的编码符号发送至数据分配单元703；
调制模式控制单元706用于获取信道信息，并根据获取的信道信息确定矩阵调制的模式，并将这种调制模式分别通知矩阵调制单元704以及数据分配单元703，使数据分配单元703能按照矩阵调制模式将经过LDPC编码后的码字符号分配到各个数据流，矩阵调制单元704可以将各个数据流映射到天线705。
以上对本发明所提供的一种多天线发射方法及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种多天线发射方法，其特征在于，包括：
利用低密度奇偶校验码的不等保护特性对经过低密度奇偶校验编码的数据进行分类；
将所述分类后的数据使用对应的发射方式进行传输。
2.根据权利要求1所述的多天线发射方法，其特征在于，所述将所述分类后的数据使用对应的发射方式进行传输的步骤包括：
将度值高的类中的数据采用分集模式进行传输，将度值低的类中的数据采用复用模式进行传输。
3.根据权利要求2所述的多天线发射方法，其特征在于，所述分类包括：
将编码后形成的码字符号输入数据分配单元；
数据分配单元根据多天线的结构，将所述码字符号按照其度值分配到不同的数据流上。
4.根据权利要求3所述的多天线发射方法，其特征在于，在分配之前进一步包括：
调制模式控制单元根据信道信息确定矩阵调制模式；
将确定后的矩阵调制模式通知矩阵调制单元和数据分配单元。
5.根据权利要求3或4所述的多天线发射方法，其特征在于，所述分配包括：
计算每个比特的度值；
按照度值从高到低的顺序将对应的比特映射到第一数据流，直至第一数据流承载的数据达到门限；
将其余比特映射到第二数据流。
6.根据权利要求3或4所述的多天线发射方法，其特征在于，所述分配包括：
计算每个比特的度值并统计比特的个数；
按照度值从高到低的顺序对比特进行排序；
若比特个数为偶数，则将排序中度值高的前一半比特映射到第一数据流，将剩余的后一半比特映射到第二数据流；
若比特个数为奇数，则以正中的比特为基准，将比其度值大的比特映射到第一数据流，将比其度值小的比特映射到第二数据流，所述正中的比特既可映射到第一数据流也可以映射到第二数据流。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的多天线发射方法，其特征在于，在分类之前进一步包括：将数据输入低密度奇偶校验编码单元进行编码，生成低密度奇偶校验编码符号。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的多天线发射方法，其特征在于，所述传输包括：矩阵调制单元将各个数据流映射到相应的各个天线并发射。
9.一种多天线发射装置，其特征在于，包括：
数据源，数据分配单元，矩阵调制单元以及天线；
所述数据源用于产生数据，并将产生的数据发送至数据分配单元；
所述数据分配单元利用低密度奇偶校验码的不等保护特性对经过低密度奇偶校验编码的数据进行分类并将分类结果发送至矩阵调制单元；
所述矩阵调制单元将分类后的数据映射到天线利用对应的发射方式进行传输。
10.根据权利要求9所述的多天线发射装置，其特征在于，所述装置还包括：
调制模式控制单元以及低密度奇偶校验编码单元；
所述调制模式控制单元用于接收信道信息，根据所述信道信息确定矩阵调制模式，并将确定的矩阵调制模式分配通知矩阵调制单元和数据分配单元；
所述低密度奇偶校验编码单元接收数据源的数据，对数据编码完成后将形成的编码符号发送至数据分配单元。
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