CN101262308A - 通信系统、方法及发射装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种通信系统、方法及发射装置。所述系统包括基站和终端，所述基站包括发射单元和至少两个天线，所述基站还包括天线分配单元，用于将至少两个业务的数据同时映射到不同的天线；所述发射单元用于将所述数据发送给终端；所述终端用于根据所述数据与所述天线的映射关系接收所述数据。所述方法包括将至少两个业务的数据同时映射到不同的天线；将所述数据发送给终端；根据所述数据与所述天线的映射关系接收所述数据。本发明可以提高无线传输效率。

Description

通信系统、方法及发射装置

技术领域

本发明涉及通信领域，特别是涉及通信系统、方法及发射装置。

背景技术

无线网络技术的发展趋势逐渐从电路交换演进到分组交换。最近几年快速发展的无线网络第三代移动通信系统(3G，The third Generation MobileCommunication)，其部分技术也采用分组交换技术。而对于无线网络第四代移动通信系统(4G，The fourth Generation Mobile Communication)，其技术则是属于全分组交换。目前对B3G/4G系统的研究正在展开。

多天线技术是B3G/4G系统的关键技术之一，按照多天线使用的方式分类可分为波束形成技术、空分复用技术和空间分集技术等。其中空分复用技术是利用不同天线之间信道的非相关性，把一个用户或者一个业务的数据分成多个数据流，复用到不同天线上同时发送，而接收端也采用多根天线进行接收，从而可以提高系统容量，因此支持空间复用技术的终端必须采用多天线的接收机。

多入多出(MIMO，Multiple Input Multiple Output)技术是一种空间复用技术，是在标准化组织第三代移动通信标准化的伙伴项目(3GPP，3G PartnershipProject)的长期演进方案和标准化组织3GPP2的长期演进方案中的提案。图1是显示正在进行数据下行的MIMO系统结构框图。该MIMO系统包括基站。基站包括调制编码模块、逻辑天线映射模块、OFDM(Orthogonal Fre-quencyDivision Multiplexing，正交频分复用)调制模块、发射天线、接收机以及速率预测模块。

运作时，首先，基站将一个业务流分成L个数据包，每个数据包将会分配一定的发射资源。其中L为逻辑天线的数目，即每个数据包对应一个逻辑天线。然后将每个数据包输入调制编码模块，进行不同或相同的调制编码。调制编码后输入空时频编码模块进行空视频编码，然后通过逻辑天线的映射模块映射到物理天线上。再经过物理天线上的OFDM调制模块调制，调制后发送出去。同时，基站的接收机接收到终端上行送来的预编码矩阵索引和信道质量指示。所述预编码矩阵索引输入逻辑天线映射单元，用于进行预编码；所述质量指示发送到速率预测模块进行信道质量的预测和下一次发送数据块大小的预测，进而调整所述下一次发送数据块的调制编码方式。

上述现有MIMO技术方案是把一个业务分成多个数据包，在多个逻辑天线上发射。但在进行本发明创造过程中，发明人发现上述现有MIMO技术中至少存在以下问题：使用MIMO技术的系统应用于最常见的语音业务如IP语音电话(VOIP，Voice over IP)时，传输的频谱效率过低、系统容量过小。原因如下：

B3G/4G系统设计时会定义最小资源块，如3GPP的长期演进方案里定义的最小资源块其频率上为12子载波，时间上为2个子帧，即1毫秒；而3GPP2的长期演进方案中定义的最小资源块其频率上为16个子载波，时间上为1个物理帧，即0.9毫秒左右。在传输上层的业务时，使用MIMO技术的基站会分配给此业务一定的资源，所述资源是最小资源块的整数倍。

同时在设计最小资源块时，一些最常见的小容量语音业务如VOIP是映射到最小资源块的，同时考虑了基站和终端的天线的最低能力，使用一根逻辑天线和最小资源块来传送最常见的语音业务，满足服务质量的需求。

但随着MIMO技术的引入，越来越多的基站和终端的能力会增强，可传送的小容量业务也越来越多。而基站仍只用一根或多根天线和最小资源块来传输一个业务，同时使用多根天线来传输小容量业务则浪费天线资源；用最小资源块传输容量比最小资源块还小的业务则使得最小资源块内还有剩余资源，占用太多频谱资源；另外，在同一时间仅传输一个小容量业务常常造成排队现象，即使当前有剩余资源或天线可以传输数据，但后面的业务也不能使用，造成传输的频谱效率过低、系统容量过小的技术问题。

发明内容

本发明实施方式要解决的技术问题是提供一种提高无线传输效率的通信系统、方法及发射装置。

为解决上述技术问题，本发明实施方式的目的是通过以下第一技术方案实现的：

提供一种通信系统，包括基站和终端，所述基站包括发射单元和至少两个天线，所述基站还包括天线分配单元，用于将至少两个业务的数据同时映射到不同的天线；所述发射单元用于将所述数据发送给终端；所述终端用于根据所述数据与所述天线的映射关系接收所述数据。

为解决上述技术问题，本发明实施方式的目的是通过以下第二技术方案实现的：

提供一种发射装置，包括发射单元和至少两个天线，所述发射装置进一步包括天线分配单元，用于将至少两个业务的数据同时映射到不同的天线；所述发射单元用于将所述数据和所述数据与所述天线的映射关系信息发送给终端。

为解决上述技术问题，本发明实施方式的目的是通过以下第三技术方案实现的：

提供一种通信方法，包括将至少两个业务的数据同时映射到不同的天线；将所述数据发送给终端；根据所述数据与所述天线的映射关系接收所述数据。

以上第一、第二技术方案可以看出，相对现有技术将一个业务映射到天线上的方式，本发明实施方式采用天线分配单元将至少两个业务的数据同时映射到不同的逻辑天线，多个业务数据同时使用天线发送，不需要一个个业务数据排队发射；同时，告知终端所述数据与所述逻辑天线的映射关系，终端可以根据该映射关系信息正确接收数据，达到多个业务复用到多个天线的技术效果，提高传输速度。

以上第三技术方案可以看出，相对现有技术将一个业务映射到天线上的方式，本发明实施方式将至少两个业务的数据同时映射到不同的天线，同时，告知终端所述数据与所述天线的映射关系，终端可以根据该关系正确接收数据，达到多个业务复用到多个天线的技术效果，提高了无线传输的效率。

附图说明

图1是现有技术MIMO系统的结构示意图；

图2是本发明通信系统一实施方式的结构示意图；

图3是本发明通信系统另一实施方式中基站的结构示意图；

图4是本发明通信方法一实施方式的流程图。

具体实施方式

随着基站和终端能力的扩展，需要提出一种把多个业务映射到一相同的最小资源块、充分利用天线资源的方法。本发明从多入多出的复用技术MIMO入手，分析了原有系统设计和MIMO结合的缺点，发明了一种多个业务复用到两个或多个天线的技术。

本发明提供通信系统第一实施方式，包括基站和终端，所述基站包括发射单元和至少两个天线，所述基站还包括天线分配单元，用于将至少两个业务的数据同时映射到不同的天线；所述发射单元用于将所述数据发送给终端；所述终端用于根据所述数据与所述天线的映射关系接收所述数据。

本发明提供发射装置第一实施方式，包括发射单元和至少两个天线，所述发射装置进一步包括天线分配单元，用于将至少两个业务的数据同时映射到不同的天线；所述发射单元用于将所述数据和所述数据与所述天线的映射关系信息发送给终端。

以上两个实施方式可以看出，相对现有技术将一个业务映射到天线上的方式，本发明实施方式采用天线分配单元将至少两个业务的数据同时映射到不同的逻辑天线，多个业务数据同时使用天线发送，不需要一个个业务数据排队发射；同时，告知终端所述数据与所述逻辑天线的映射关系，终端可以根据该映射关系信息正确接收数据，达到多个业务复用到多个天线的技术效果，提高传输速度。

本发明提供通信方法第一实施方式，包括将至少两个业务的数据同时映射到不同的天线；将所述数据发送给终端；根据所述数据与所述天线的映射关系接收所述数据。

由于将现有技术一个业务映射到天线上的方式改变为本发明实施方式的将至少两个业务的数据同时映射到不同的天线，同时，告知终端所述数据与所述天线的映射关系，终端可以根据该关系正确接收数据，达到多个业务复用到多个天线的技术效果，提高了无线传输的效率。

为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施方式，对本发明进一步详细说明。

参阅图2，本发明通信系统第二实施方式包括基站210和终端220，所述基站210包括业务分组单元211、资源分配单元212、天线分配单元213、天线分配信息通知单元214、调制编码单元215、空时频编码单元216、逻辑天线映射单元217、OFDM调制单元218、发射单元219以及反馈单元2110，其中还包括多个逻辑天线和物理天线，如图示的逻辑天线有L个，物理天线有M个。所述终端220包括接收天线和天线分配信息解析单元221。

所述基站210是应用MIMO技术的无线发射装置，所述终端220是无线接收装置，基站210将信号下发到终端220；同时，基站210还作为无线接收装置，终端220作为无线发射装置将信号上行给基站210。

所述反馈单元2110用于接收终端220反馈的天线能力、预编码矩阵索引或信道质量值信息，然后输入所述业务分组单元211。

所述业务分组单元211用于将所述至少两个业务的数据分组，然后经资源分配单元212输入所述天线分配单元213，分组的方式是：将满足下列至少一个条件的业务归为一组：终端220天线能力一致、业务类型一致、预编码矩阵索引正交或信道质量值表示衰落大小相近。比如，对终端220的业务进行初始归类和复用，根据反馈的预编码矩阵索引的正交性把终端220天线能力一致、业务类型一致和衰落大小相近的业务归为一组。每一组里可容纳至少两个业务，此两个业务可以对应两个逻辑天线，即对应两层逻辑天线。每一个业务对应其中的一层。这样，分组后的数据具有相应的属性、利于提高传输的效率，易于管理。

所述资源分配单元212用于将来自所述业务分组单元211的同组业务数据映射到同一资源块然后输入所述天线分配单元213。所述资源块可以是最小资源块。所述天线分配信息通知单元214用于将天线分配信息和资源分配信息通知终端220的天线分配信息解析单元221，所述天线分配信息是天线分配单元213中对所述数据映射所依据的所述数据与所述天线的映射关系信息。

所述天线分配单元213用于将至少两个业务的数据同时映射到不同的逻辑天线；如上面所述的将同组中的不同业务同时映射到不同的逻辑天线，每个业务映射到一个逻辑天线。

所述调制编码单元215用于将所述至少两个业务的数据通过信道编码和调制方式调制成星座点上的符号，并经过空时频编码单元216传输到逻辑天线映射单元217。所述逻辑天线映射单元217将逻辑天线上的业务数据映射到物理天线上，并输入所述OFDM调制单元218。所述OFDM调制单元218用于对所述对应不同物理天线的业务数据进行OFDM调制并输入所述发射单元219。所述发射单元219用于将所述数据经由物理天线发送给终端220。

所述终端220用于根据所述数据与所述天线的映射关系，采用接收天线接收所述数据。具体是先采用天线分配信息解析单元221对接收到的所述数据与所述天线的映射关系信息进行解析得到天线分配信息；然后根据所述天线分配信息，比较自己的终端220标识和消息中的终端220标识，确定是否为基站210给自己的指示消息。如确定是再根据指示的资源标识和逻辑天线号，到指定的资源块和接收天线上准备接收信号。

参阅图3，将数量为P的业务分为K组，其中的某组包括业务1至L，该组可以有同一业务使用多根逻辑天线，如天线分配单元213可以让业务1使用2根天线；也可以采用资源分配单元将不同的业务映射到不同资源块，并且映射到不同逻辑天线，比如业务1映射到资源块1和逻辑天线1，业务2同时映射到资源块2和逻辑天线2；

在逻辑天线就是物理天线的情况下，本发明实施方式同样适用。

上述本发明通信系统第二实施方式的运作过程可以结合如下的本发明通信方法第二实施方式进行详细描述。

参阅图4，本发明通信方法第二实施方式包括步骤：

步骤301：将至少两个业务的数据分组；

首先，假设存在P个业务，则采用业务分组单元211将该P个业务分成L个组。

步骤302：将同一组的业务数据映射到同一最小资源块，不同组的业务数据被映射到不同的最小资源块；

假设P为100，L为50，则每组两个业务，采用资源分配单元212将该两个同组业务的数据映射到同一最小资源块。

步骤303：将至少两个业务的数据同时映射到不同的逻辑天线；

实际中，不同的业务选用不同的逻辑天线，即不同的层；基站210对每一根逻辑天线进行编号为1-L，比如采用天线分配单元213将上述映射到同一最小资源块的两个业务数据同时映射到逻辑天线1和2中。所述数据与所述逻辑天线的映射关系信息将会在这些数据发射之前，由天线分配信息通知单元214发送到终端220以方便终端220接收。所述数据与所述逻辑天线的映射关系信息可以参见下表。

表一：资源分配指示消息

消息域	长度(比特)
		消息头	4
终端220标识MACID	NMACID
		资源标识NODEID	NNODEID
调制编码方式PF	5
		扩展传输模式	1
补充模式	1
		逻辑天线号	2

通过所述资源分配指示消息通知终端220基站210所使用的逻辑天线，终端220就可以根据消息中的“逻辑天线号”和“终端220标识”以相应的方式接收数据。另外，业务1到L中可以在同一业务使用多根逻辑天线，如业务1到L都使用2根逻辑天线。

步骤304：采用天线分配信息通知单元214将所述数据与所述逻辑天线的映射关系信息和资源分配信息通过控制信道通知终端220；

所述逻辑天线的映射关系信息如上表一所示。

需要说明的是，此步骤的位置并不限定，可以是在步骤303到308任一时间进行。

步骤305：将所述至少两个业务通过信道编码和调制方式调制成星座点上的符号；

在将所述对应不同逻辑天线的业务数据映射到实际的物理天线上之前，采用编码调制单元215将所述至少两个业务通过信道编码和调制方式调制成星座点上的符号。所述至少两个业务之间的信道编码和调制方式可以是一样，也可以是不一样。

步骤306：将所述对应不同逻辑天线的业务数据映射到实际的物理天线上；

其方式可以是：采用逻辑天线映射单元217通过逻辑天线到实际物理天线的循环映射算法，将所述对应不同逻辑天线的业务数据映射到实际的物理天线上。

步骤307：采用OFDM调制单元218对所述对应不同逻辑天线的业务数据进行OFDM调制；

步骤308：采用发射单元219和所述物理天线将所述业务数据发送给终端220；

在将所述业务数据发射出去之前，将所述资源分配指示消息发送给终端220，并对所述对应不同逻辑天线的业务数据进行OFDM调制。所述OFDM调制是指对数据进行频率到时域的变换。最后所述至少两个业务的数据被映射到相同的资源块采用不同的天线发射出去。

步骤309：终端220根据接收到的所述数据与所述天线的映射关系信息接收所述数据；

终端220接收到此资源分配指示消息时，采用天线分配信息解析单元221对该消息进行解析。解析出来后，比较自己的终端220标识和消息中的终端220标识，确定是否为基站210给自己的指示消息。如确定是再根据指示的资源标识和逻辑天线号，到指定的资源块和天线上准备接收信号。

步骤310：反馈终端220天线能力、预编码矩阵索引或信道质量值信息，所述预编码矩阵索引是根据接收信道的信道信息计算得到，所述信道质量值是终端220根据收到的所有信号的功率计算得到；

此步骤用于完成本实施方式的循环，使得无线通信高效地进行下去，具体的循环过程如下：

结合此步骤并采用反馈单元2110，步骤301采用递归的方法不断根据所述反馈的天线能力、预编码矩阵索引或信道质量值信息进行分组，基站210通过如下的过程进行分组、分配资源，指示调制编码方式和逻辑天线。

1)终端220处于空闲状态时，基站210和终端220之间通过交互信令，建立连接；

2)基站210通过反馈单元2110获知终端220天线的能力；通过计算上行信号的功率，估计终端220的衰落值；配置终端220的信道质量指示(CQI，Channel Quality Indication)、预编码矩阵索引反馈的模式和周期，即反馈终端220根据所收到的所有信号的功率计算得到的信道质量的值以及预编码矩阵索引；

3)跳到步骤301：采用业务分组单元211对终端220的业务进行初始归类和复用，根据反馈的预编码矩阵索引的正交性把终端220天线能力一致、业务类型一致和衰落大小相近的业务归为一组。每一组里可容纳至少两个业务，此两个业务可以对应两个逻辑天线，即对应两层逻辑天线。每一个业务对应其中的一层。

根据反馈的信道质量指示，为业务分配传输资源、调制编码方式和逻辑天线号。不同组的业务占用不同的资源块；同一组的业务占用相同的资源块，不同的逻辑天线。

到步骤310后，终端220根据接受到所有业务的信号，计算得到信道质量指示和预编码矩阵索引，并且按照配置的反馈周期反馈给基站210。如果一组内的L个业务的预编码矩阵索引的正交性遭到破坏，超过了一定门限，需要重新分组，则重复上述分组、分配资源，指示调制编码方式和逻辑天线的过程。

以上可以看出，所述分组就是采用递归的方法不断根据所述反馈的天线能力、预编码矩阵索引或信道质量值信息进行分组，使通信持续下去。在首次分组时，可以给分组单元一个初始反馈值。

结合以上的描述，本发明通信系统及其方法实施方式具有如下技术效果：

1)提高传输速度；

由于将现有技术一个业务映射到天线上的方式改变为本发明实施方式的将至少两个业务的数据同时映射到不同的逻辑天线，多个业务数据同时使用天线发送，不需要一个个业务数据排队发射；同时，告知终端220所述数据与所述逻辑天线的映射关系，终端220可以根据该映射关系信息正确接收数据，达到多个业务复用到多个天线的技术效果，提高传输速度。

2)提高传输容量；

利用资源分配单元212将同组业务数据映射到同一资源块，让同组的不同业务数据在同一时间传输的同时，还在同一频率条件下传输，充分利用了频率资源，提高了系统传输的容量。

比如同时传输多个小容量业务数据，将多个业务的数据映射到同一个最小资源块中，不浪费资源块资源；使用多个天线，也不浪费天线资源，解决了传输频谱效率过低、系统容量过小的技术问题，提高了无线传输的效率。

在其他实施方式中，对终端220的业务进行重分组和复用的方式可以是：将满足下列至少一个条件的业务归为一组：所述终端220天线能力一致、业务类型一致、预编码矩阵索引正交或信道质量值表示衰落大小相近。

具体上，业务1、业务2、一直到业务L是经上层协议通过调度和分组的一组业务，分组的方式可使用但不限上述的分组方式。

业务1到L可以是同一类型的业务，但也可以不限于同一类型的业务。如可以都是VOIP业务，也可以是VOIP业务与传统语音业务的组合。

以上对本发明所提供的一种通信系统、方法及发射装置通过具体实施例进行了详细介绍，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其思想；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 (18)

1. 一种通信系统，包括基站和终端，所述基站包括发射单元和至少两个天线，其特征在于，

所述基站还包括天线分配单元，用于将至少两个业务的数据同时映射到不同的天线；

所述发射单元用于将所述数据发送给终端；

所述终端用于根据所述数据与所述天线的映射关系接收所述数据。

2. 根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述天线是逻辑天线。

3. 根据权利要求2所述的通信系统，其特征在于，所述基站进一步包括业务分组单元，用于将所述至少两个业务的数据分组，然后输入所述天线分配单元。

4. 根据权利要求3所述的通信系统，其特征在于，所述基站进一步包括资源分配单元，用于将来自所述业务分组单元的同组业务数据映射到同一资源块，然后输入所述天线分配单元。

5. 根据权利要求3所述的通信系统，其特征在于，进一步包括反馈单元，用于接收终端反馈的天线能力、预编码矩阵索引或信道质量值信息，然后输入所述业务分组单元，业务所述分组单元具体用于将满足下列至少一个条件的业务归为一组：所述终端天线能力一致、业务类型一致、预编码矩阵索引正交或信道质量值表示衰落大小相近。

6. 根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述基站进一步包括天线分配信息通知单元，用于将所述天线分配单元中对所述数据映射所依据的所述数据与所述天线的映射关系信息通知终端。

7. 根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，进一步包括调制编码单元和正交频分复用OFDM调制单元，所述调制编码单元用于将所述至少两个业务的数据通过信道编码和调制方式调制成星座点上的符号，所述OFDM调制单元用于对所述对应不同天线的业务数据进行OFDM调制并输入所述发射单元。

8. 一种发射装置，包括发射单元和至少两个天线，其特征在于，

所述发射装置进一步包括天线分配单元，用于将至少两个业务的数据同时映射到不同的天线；

所述发射单元用于将所述数据和所述数据与所述天线的映射关系信息发送给终端。

9. 根据权利要求8所述的发射装置，其特征在于，所述天线是逻辑天线，并进一步包括业务分组单元，用于将所述至少两个业务的数据分组然后输入所述天线分配单元。

10. 根据权利要求9所述的发射装置，其特征在于，进一步包括资源分配单元，用于将来自所述业务分组单元的同组业务数据映射到同一资源块然后输入所述天线分配单元。

11. 根据权利要求8所述的发射装置，其特征在于，进一步包括天线分配信息通知单元，用于将所述天线分配单元中对所述数据映射所依据的所述数据与所述天线的映射关系信息通知终端。

12. 一种通信方法，其特征在于，包括：

将至少两个业务的数据同时映射到不同的天线；

将所述数据发送给终端；

根据所述数据与所述天线的映射关系接收所述数据。

13. 根据权利要求12所述的通信方法，其特征在于，在将所述数据映射到天线前进一步包括：将所述至少两个业务的数据分组。

14. 根据权利要求13所述的通信方法，其特征在于，在分组后进一步包括：将同组业务数据映射到同一资源块。

15. 根据权利要求14所述的通信方法，其特征在于，在将所述数据发送给终端之前进一步包括：将所述数据与所述天线的映射关系信息通知终端。

16. 根据权利要求15所述的通信方法，其特征在于，在所述根据数据与所述天线的映射关系接收所述数据之后包括：反馈天线能力、预编码矩阵索引或信道质量值信息。

17. 根据权利要求16所述的通信方法，其特征在于，所述将至少两个业务的数据分组所采用的分组方式是：

将满足下列至少一个条件的业务归为一组：所述终端天线能力一致、业务类型一致、预编码矩阵索引正交或信道质量值表示衰落大小相近。

18. 根据权利要求16所述的通信方法，其特征在于，所述分组采用递归的方法不断根据所述反馈的天线能力、预编码矩阵索引或信道质量值信息进行分组。

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