CN101340265B - 无线通信中的数据流处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线通信中的数据流处理方法，包括：在发送数据流之前，对属于同一用户且占用不同空-时-频资源的至少两个数据流进行旋转变换。本发明还公开了一种数据流处理装置，包括：数据流选择单元，用于从待发送的数据流中选择出属于同一用户并且占用不同空-时-频资源的至少两个数据流；旋转变换单元，用于对数据流选择单元选择出的所述至少两个数据流进行旋转变换。本发明所述的数据流处理方法及装置可以获得附加分集增益，将参与旋转操作的所有数据流的信噪比平均化，以显著提高系统的误码率性能。

Description

无线通信中的数据流处理方法及装置

技术领域

本发明涉及移动通信技术，特别涉及到基于多输入多输出(MIMO，Multiple Input Multiple Output)-正交频分复用(OFDM)技术的多用户宽带移动通信系统广播信道中对发送数据流的处理方法及装置。 

背景技术

在基于MIMO-OFDM技术的多用户宽带OFDM移动通信系统(以下简称为MIMO-OFDM系统)中，基站(BS，Base Station)的资源调度器(Scheduler)可以根据来自各个移动台(MS，Mobile Station)的有关其信道质量的反馈信息自适应地为每个用户待发送的数据流分配空-时-频(STF，Space-Time-Frequency)资源，即完成用户选择过程。其中，所述STF资源可以用时-频资源块(RB，Resource Block，每一RB包含数个相邻的子载波以及数个相邻的采样时间)结合该RB上使用的天线或波束来表征。在MIMO-OFDM系统中，通过为具有较好信道质量的用户分配更多的STF资源，就可以利用多用户分集，实现较高的系统频谱利用率。 

经过统计可以发现，无论采用现有的何种多用户选择技术完成STF资源在多个用户之间的分配，一般均会出现某个或某些用户同时占用多个STF资源发送自身数据流的情况。并且，在现有的MIMO-OFDM系统中，在不同STF资源上分别发送的即使是同一用户的各个数据流也是分别进行编码、交织以及调制的，因此，现有的MIMO-OFDM系统无法充分利用不同STF资源之间的频率和/或时间分集特性。 

下面将结合图1详细说明现有下行MIMO-OFDM系统的系统模型。如图1所示，下行MIMO-OFDM系统主要包括：具有M根发射天线的BS以 及K个分别具有N根接收天线的MS。MIMO-OFDM系统的用户选择由BS中的Scheduler完成的，该Scheduler根据各个MS反馈的信道质量信息动态地进行STF资源调度，即动态将各个STF资源分别分配给信道质量较好的MS，从而利用多用户分集技术，实现较高的系统频谱利用率。 

如上所述，STF资源是用RB以及该RB上使用的天线或波束来表征的。因此假设每个RB包含C个相邻的子载波以及O个相邻的采样时间，因此，在每个RB可以同时传输CO个符号。另外，由于MIMO-OFDM系统还可以利用多天线或多波束来区分不同的用户，因此，在每一个RB上，BS最多可以同时发射L＝min(M，N)个数据流，其中，函数min()表示求最小值运算。需要说明的是，这L个数据流可以是属于同一个用户的L个数据流，也可以是属于不同用户的L个数据流。 

假设在MIMO-OFDM系统的系统带宽之内一共有R个RB，每个RB使用L个波束，同时发送L个数据流。其中，每个数据流包括Q＝CO个符号，在第r个RB RB_r的第q个符号上用户k的接收信号可以表示为如下公式(1)，其中，r＝1，...，R；q＝1，...，Q；k＝1，...，K。 

$r_{\left(k\right)}^{\left(q\right)}=H_{\left(k\right)}^{\left(r\right)}\left[\begin{array}{cccc}{b}_1^{\left(r\right)}& b_2^{\left(r\right)}& \·\·\·& b_L^{\left(r\right)}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{s}_1^q\\ s_2^q\\ .\\ .\\ .\\ s_L^q\end{array}\right]+n---\left(1\right)$

其中，H_(k) ^(r)是BS和用户k之间在RB_r上的N×M的信道矩阵；  $b_i^{\left(r\right)}={\left[\begin{array}{cccc}{b}_i^{1\left(r\right)}& b_i^{2\left(r\right)}& \·\·\·& b_i^{M\left(r\right)}\end{array}\right]}^T,i=1,...,L$ 为在RB_r上传输上述L个符号s_i ^q，i＝1，...，L的L个波束向量；n为具有零均值和单位方差的加性高斯噪声。 

下面以M＝N＝L＝2，R＝12，K＝10为例进行说明。 

如下表1显示了MIMO-OFDM系统经过用户选择后得到的一种可能的STF资源调度结果，其中，表1中的第一行显示了资源块编号，第二行显示了占用每个资源块上第一个波束对应的STF资源用户编号，第三行显示了占用每个资源块上第二个波束对应的STF资源分配的用户编号。 

RB1

RB2

RB3

RB4

RB5

RB6

RB7

RB8

RB9

RB 10

RB 11

RB 12

U1

U3

U1

U2

U6

U5

U2

U3

U2

U7

U8

U8

U3

U8

U10

U2

U9

U5

U9

U6

U6

U4

U7

U3

                            表1 

由上述表1可以看出，每个用户的数据流将在不同的RB上使用不同的波束传输。具体来讲，如果为用户Uk的数据分配了P个RB，则用户Uk在这P个RB上获得的接收信号可以表示为如下公式(2)。 

其中，RB_p，p＝1，...P表示传输用户Uk数据的P个RB，  $b_i={\left[\begin{array}{cccc}{b}_i^1& b_i^2& \·\·\·& b_i^M\end{array}\right]}^T,i=1,...,2P$ 表示在这P个RB上使用的2P个波束向量，  $s_i=\left[\begin{array}{cccc}{s}_i^1& s_i^2& \·\·\·& s_i^Q\end{array}\right],i=1,...2P$ 表示在这P个RB上传输的2P个数据流。所述2P个数据流中的部分或者全部属于用户Uk。 

经过研究发现，虽然通过适合的用户选择方法，也即资源调度方法可以使得在每个RB上传输的数据流均能分别获得最佳的传输性能，但是由于上述方法并未考虑属于同一用户的，占用不同STF资源同时传输的数据流之间的联系，因而无法充分利用同一用户的占用不同STF资源传输的数据流之间的频率和/或时间分集特性。因此，如何充分利用同一用户的占用不同STF资源传输的数据流之间的频率和/或时间分集特性，进一步提高系统的性能，是现阶段需要解决的一个问题。虽然，对属于同一用户的具有相同编码调制(MC，Modulating & Coding)级别的不同数据流进行联合编码/交织可以获得附加增益，然而，这种方法需要改变系统中信道编码器和交织器的长度，因此，这种方法并不适合现有具有固定长度信道编码器和交织器的系统。 

发明内容

本发明提供了一种无线通信中的数据流处理方法及装置，能够充分利用基于MIMO技术的宽带OFDM系统的频率选择特性，以实现更大的分集增益，从而提高系统性能。 

本发明所述的数据流处理方法，包括：在发送数据流之前，对属于同一用户且占用不同空-时-频资源的至少两个数据流进行旋转变换，使得所述至少两个数据流中的每个数据流占用不同的时-频资源块RB进行传输；其中，所述旋转变换包括：使用旋转矩阵与由所述至少两个数据流中的符号构成的数据流矩阵相乘；其中，所述旋转矩阵是维数与所述至少两个数据流的个数相同的酉方阵。 

其中，所述至少两个数据流具有相同的调制编码等级。 

优选地，所述数据流矩阵中的每一行对应所述至少两个数据流中的一个数据流。 

优选地，所述旋转矩阵为快速傅立叶变换基矩阵。 

若所述至少两个数据流中存在至少两个数据流占用了相同的时-频资源，则在进行所述旋转变换之前进一步包括：对占用了相同时-频资源的数据流进行位置变换。 

上述位置变换包括：对占用了相同时-频资源的数据流中的符号进行循环移位处理。 

本发明所述的数据流处理装置，包括：数据流选择单元，用于从待发送的数据流中选择出属于同一用户并且占用不同空-时-频资源的至少两个数据流；旋转变换单元，用于对数据流选择单元选择出的所述至少两个数据流进行旋转变换，使得所述至少两个数据流中的每个数据流占用不同的时-频资源块进行传输；其中，所述旋转变换单元包括：旋转矩阵生成模块，用于生成旋转矩阵，所述旋转矩阵是维数与所述至少两个数据流的个数相同的酉方阵；相乘模块，将旋转矩阵生成模块生成的旋转矩阵与数据流选择单元选择 出的所述至少两个数据流中的符号构成的数据流矩阵相乘。 

本发明所述的数据流处理装置还可以进一步包括：位置变换单元，用于变换数据流选择单元选择出的所述至少两个数据流中符号的位置，使得所述至少两个数据流中对应位置的符号占用不同的频率或时间资源，然后再将经过位置变换的所述至少两个数据流输出到所述旋转变换单元。 

由此可以看出，在本发明的实施例中，通过一个旋转矩阵对属于同一用户且占用不同STF资源的数据流进行旋转操作，不需要改变编码器和交织器的长度，就可以充分利用MIMO-OFDM系统所固有的频率分集或时间分集特性，将参与旋转操作的所有数据流的信干噪比(SINR)平均化，从而显著提高系统的误码率(BER，Bit Error Rate)性能。 

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中： 

图1为利用现有下行MIMO-OFDM系统模型； 

图2为本发明实施例3所述的数据流处理装置结构示意图； 

图3为本发明实施例4所述的数据流处理装置结构示意图； 

图4显示了MIMO-OFDM系统中信道SINR与该信道上所传输数据流的BER之间的关系； 

图5显示了在多用户MIMO-OFDM系统中，系统BER与各个用户的平均信噪比(SNR)的关系曲线。 

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明做进一步的详细说明。 

本发明的实施例提供了一种多用户MIMO-OFDM系统中的数据流处理方法，该方法通过矩阵旋转充分利用不同STF资源之间的频率和/或时间分 集，主要包括：在发送数据流之前，对属于同一用户的，占用不同STF资源的至少两个数据流进行旋转变换。 

下面将以表1所述的STF资源分配结果为例，具体描述本发明所述的方法。 

从上述表1可以看出，在表1所示的12个RB中，其中一些RB上的两个波束是由不同的用户占用的，如RB1，RB2，RB3及RB5等等，而其他RB上的两个波束是由同一个用户占用的，例如RB4和RB6。对于上述两种情况，将通过不同的实施例分开进行详细说明。 

实施例1：同一用户只占用BS为该用户分配的每一个RB上的一个波束。如表1所示，用户U1占用RB1的波束1以及RB3的波束1发送自身的数据流，则用户U1属于本实施例所述的情况。 

根据公式(2)，用户U1在RB1和RB3上接收到的信号可以表示为如下公式(3)。 

$\left[\begin{array}{c}{r}_{\left(1\right)}^{\left(\mathrm{RB}1\right)}\\ r_{\left(1\right)}^{\left(\mathrm{RB}3\right)}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{H}_{\left(1\right)}^{\left(\mathrm{RB}1\right)}& 0\\ 0& H_{\left(1\right)}^{\left(\mathrm{RB}3\right)}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}{b}_1{b}_2& 00\\ 00& b_3{b}_4\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\\ s_3\\ s_4\end{array}\right]+n---\left(3\right)$

其中，s₁和s₃为用户U1的数据流，s₂为用户U3的数据流，s₄为用户U10的数据流。在本实施例中，如果s₁和s₃具有相同的MC级别，则在发送上述数据流之前，首先需要对s₁和s₃进行旋转变换。 

具体来讲，所述旋转变换即是使用旋转矩阵M与需要进行旋转变换的数据流中符号构成的数据流矩阵相乘。其中，旋转矩阵M是维数与需要进行旋转变换的数据流的个数相同的酉方阵。实际的应用中，可以将TAST(Thread Algebraic Space-Time)编码中使用的旋转矩阵作为本实施例所述的旋转矩阵M，或将快速傅立叶变换(FFT)基矩阵作为所述的旋转矩阵M。在本实施例中，所使用的旋转矩阵是2×2的旋转矩阵M₂，具体的旋转变换过程如下公式(4)所示。 

$M_2\left[\begin{array}{c}{s}_1\\ s_3\end{array}\right]=\frac{1}{\sqrt{2}}\left[\begin{array}{cc}1& e^{\mathrm{i\π}/4}\\ 1& -e^{\mathrm{i\π}/4}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{s}_1\\ s_3\end{array}\right]=\frac{1}{\sqrt{2}}\left[\begin{array}{c}{s}_1+e^{\mathrm{i\π}/4}{s}_3\\ s_1-e^{\mathrm{i\π}/4}{s}_3\end{array}\right]---\left(4\right)$

需要说明的是，上述公式(4)中给出的旋转矩阵M₂，仅仅是2×2的旋转矩阵中的一个示例，还可以使用其他的2×2的旋转矩阵对数据流s₁和s₃进行上述旋转变换操作。 

在利用上述公式(4)对数据流s₁和s₃进行旋转处理之后，使用旋转后的数据流替代公式(3)中的s₁和s₃，然后再进行后续的处理。此时，用户U1接收的信号将如下面的公式(5)所示。 

$\left[\begin{array}{c}{r}_{\left(1\right)}^{\left(\mathrm{RB}1\right)}\\ r_{\left(1\right)}^{\left(\mathrm{RB}3\right)}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{H}_{\left(1\right)}^{\left(\mathrm{RB}1\right)}& 0\\ 0& H_{\left(1\right)}^{\left(\mathrm{RB}3\right)}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}{b}_1{b}_2& 00\\ 00& b_3{b}_4\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\frac{1}{\sqrt{2}}(s_1+e^{\mathrm{i\π}/4}{s}_3)\\ s_2\\ \frac{1}{\sqrt{2}}(s_1-e^{\mathrm{i\π}/4}{s}_3)\\ s_4\end{array}\right]+n---\left(5\right)$

经过上述旋转变换后，原来分别在RB₁的波束1和RB₃的波束1上发送的s₁和s₃将变为 和 

这样一来，RB₁的波束1将同时发送s₁和s₃，而RB₃的波束1也将同时发送s₁和s₃，也就是说，s₁和s₃将分别同时占用RB₁的波束1和RB₃的波束1，即占用不同的RB进行传输。另外，由于 

和 

之间存在一定的线性关系，接收端可以通过简单计算分别解调出s₁和s₃。本领域的技术人员可以理解，由于不同的RB占用不同的频率资源，具有频率选择特性，因此，通过上述旋转变换操作，用户U1即可以获得附加的频率分集增益。 

接下来，对应每一个用户，通过相同的方法，对其占用不同RB传输的数据流分别进行旋转处理。也就是说，如果同一个用户占用不同RB传输的P个数据流具有相同的MC级别，则使用一个P×P的旋转矩阵M_P与这P个数据流作为行向量组成的矩阵相乘，即对这P个数据流进行旋转变换。 

实施例2：同一用户占用了BS为该用户分配的RB中某些RB上的两个 或两个以上波束发送自身数据流。如表1所示，用户U2占用RB4的两个波束，即波束1和波束2，RB7的波束1以及RB9的波束1来发送自身的数据流。则用户U2属于本实施例所述的情况。 

根据公式(2)，用户U2在RB4，RB7以及RB9上的接收信号可以表示为如下公式(6)。 

$\left[\begin{array}{c}{r}_{\left(2\right)}^{\left(\mathrm{RB}4\right)}\\ r_{\left(2\right)}^{\left(\mathrm{RB}7\right)}\\ r_{\left(2\right)}^{\left(\mathrm{RB}9\right)}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}{H}_{\left(2\right)}^{\left(\mathrm{RB}4\right)}& 0& 0\\ 0& H_{\left(2\right)}^{\left(\mathrm{RB}7\right)}& 0\\ 0& 0& H_{\left(2\right)}^{\left(\mathrm{RB}9\right)}\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}{b}_1{b}_2& 00& 00\\ 00& b_3{b}_4& 00\\ 00& 00& b_5{b}_6\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\\ s_3\\ s_4\\ s_5\\ s_6\end{array}\right]+n---\left(6\right)$

其中，s₁、s₂、s₃和s₅均属于用户U2，s₄属于用户U9，而s₆属于用户U6。由于这六个数据流中的每个数据流均包括Q＝CO个在C个相邻子载波和O个相邻采样时间上发送的符号，这些数据流中符号构成的数据流矩阵可以表示为如下公式(7)。 

$\left[\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\\ s_3\\ s_4\\ s_5\\ s_6\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{s}_1^1& s_1^2& \·\·\·& s_1^Q\\ s_2^1& s_2^2& \·\·\·& s_2^Q\\ s_3^1& s_3^2& \·\·\·& s_3^Q\\ s_4^1& s_4^2& \·\·\·& s_4^Q\\ s_5^1& s_5^2& \·\·\·& s_5^Q\\ s_6^1& s_6^2& \·\·\·& s_6^Q\end{array}\right]---\left(7\right)$

在这种情况下，如果继续按照实施例1所述的方法，即直接使用4×4的旋转矩阵M₄对s₁、s₂、s₃和s₅进行旋转变换，只能获得3个RB上的频率分集，但s₁与s₂所占不同空间波束的空间分集无法被利用上。这是因为，由于虽然s₁和s₂分别占用了RB1上的波束1和波束2，但s₁和s₂中对应符号所使用的子载波以及采样时间均是相同的，也就是说，s₁和s₂中的s₁ ¹和s₂ ¹使用的是相同的子载波以及采样时间，s₁ ²和s₂ ²使用的是相同的子载波以及采样时间，......。这样一来，对于s₁和s₂中对应的每个符号，接收机同时同频接收，即使对s₁和s₂进行旋转变换也不能增加每个符号的接收次数，则得不到额外 的空间分集增益。因此，在本实施例中，还要对实施例1所述的方法作进一步的改进。 

在本实施例中，如果同一用户同时占用一个RB上的至少两个波束，例如，如表1所示，用户U2在RB₁上占用了波束1和波束2，就需要首先对在所述至少两个波束上发送的数据流所包含符号的位置进行一下变换，例如循环移位等等，使得变换后各个数据流中对应符号占用不同的子载波或不同的采样时间。在经过上述位置变换后，再对各个数据流进行旋转变换，以获得额外的分集增益。 

具体来讲，在之前所述的示例中，由于s₁和s₂中对应符号所使用的子载波以及采样时间均是相同的，因此，需要将s₁和/或s₂中符号的位置进行变换，使位置变换后的s₁和s₂在同1列中的符号使用不同的子载波或不同的采样时间。 

例如，可以将公式(7)所示数据流矩阵 $\left[\begin{array}{cccc}{s}_1^1& s_1^2& \·\·\·& s_1^Q\\ s_2^1& s_2^2& \·\·\·& s_2^Q\\ s_3^1& s_3^2& \·\·\·& s_3^Q\\ s_4^1& s_4^2& \·\·\·& s_4^Q\\ s_5^1& s_5^2& \·\·\·& s_5^Q\\ s_6^1& s_6^2& \·\·\·& s_6^Q\end{array}\right]$ 中的第一行或第二行中的元素循环向右(或向左)移动i位，i＝1，...，Q-1；或者将其中第一行或第二行中的元素任意变换位置。例如，若将第二行的元素向左移动1位，则可得到新的数据流矩阵 $\left[\begin{array}{cccc}{s}_1^1& s_1^2& \·\·\·& s_1^Q\\ s_2^1& s_2^2& \·\·\·& s_2^Q\\ s_3^1& s_3^2& \·\·\·& s_3^Q\\ s_4^1& s_4^2& \·\·\·& s_4^Q\\ s_5^1& s_5^2& \·\·\·& s_5^Q\\ s_6^1& s_6^2& \·\·\·& s_6^Q\end{array}\right].$

经过上述位置变换后，再按照实施例1所述的方法，使用4×4的旋转矩阵M₄对上述经过变换后的4个数据流进行旋转变换。以上述数据流中第一列所示的符号为例。经过旋转变换后，得到的四个数据流中的第一个符号 可以由如下公式(8)表示。 

$M_4\left(\begin{array}{c}{s}_1^1\\ s_2^2\\ s_3^1\\ s_5^1\end{array}\right)=\frac{1}{2}\left(\begin{array}{cccc}1& \mathrm{\θ}& {\mathrm{\θ}}^2& {\mathrm{\θ}}^3\\ 1& -\mathrm{\θ}& {\mathrm{\θ}}^2& {-\mathrm{\θ}}^3\\ 1& \mathrm{i\θ}& {-\mathrm{\θ}}^2& {-\mathrm{i\θ}}^3\\ 1& -\mathrm{i\θ}& {-\mathrm{\θ}}^2& {\mathrm{i\θ}}^3\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{s}_1^1\\ s_2^2\\ s_3^1\\ s_5^1\end{array}\right)=\frac{1}{2}\left(\begin{array}{c}{s}_1^1+{\mathrm{\θs}}_2^2+{\mathrm{\θ}}^2{s}_3^1+{\mathrm{\θ}}^3{s}_5^1\\ s_1^1-{\mathrm{\θs}}_2^2+{\mathrm{\θ}}^2{s}_3^1-{\mathrm{\θ}}^3{s}_5^1\\ s_1^1+{\mathrm{i\θs}}_2^2-{\mathrm{\θ}}^2{s}_3^1-{\mathrm{i\θ}}^3{s}_5^1\\ s_1^1-i{\mathrm{\θs}}_2^2-{\mathrm{\θ}}^2{s}_3^1+{\mathrm{i\θ}}^3{s}_5^1\end{array}\right)---\left(8\right)$

其中， $\mathrm{\θ}=\exp \left(\frac{\mathrm{i\π}}{8}\right).$ 需要说明的是，上述公式(8)中给出的旋转矩阵M₄，仅仅是4×4的旋转矩阵中的一个示例，还可以使用其他的4×4的旋转矩阵对数据流s₁、s₂、s₃和s₅进行上述旋转变换操作。例如，可以用4×4的FFT基矩阵，即θ＝1，对于线性接收机不影响性能。 

在使用与上述公式(8)所示相同的方法将s₁、s₂、s₃和s₅中的其他符号均进行旋转变换后，使用经过旋转变换后的数据流替代公式(6)中的s₁、s₂、s₃和s₅，然后再进行后续的处理。 

此时，用户U2接收的信号将如下面的公式(9)所示。 

$\left[\begin{array}{c}{r_{\left(2\right)}}^{\left(\mathrm{RB}4\right)}\\ {r_{\left(2\right)}}^{\left(\mathrm{RB}7\right)}\\ {r_{\left(2\right)}}^{\left(\mathrm{RB}9\right)}\end{array}\right]=\frac{1}{2}\left(\begin{array}{ccc}{H_{\left(2\right)}}^{\left(\mathrm{RB}4\right)}& 0& 0\\ 0& {H_{\left(2\right)}}^{\left(\mathrm{RB}7\right)}& 0\\ 0& 0& {H_{\left(2\right)}}^{\left(\mathrm{RB}9\right)}\end{array}\right)\left(\begin{array}{ccc}{b}_1{b}_2& 00& 00\\ 00& b_3{b}_4& 00\\ 00& 00& b_5{b}_6\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{s}_1^1+{\mathrm{\θs}}_2^2+{\mathrm{\θ}}^2{s}_3^1+{\mathrm{\θ}}^3{s}_5^1,...\\ s_1^1-{\mathrm{\θs}}_2^2+{\mathrm{\θ}}^2{s}_3^1-{\mathrm{\θ}}^3{s}_5^1,...\\ s_1^1+{\mathrm{i\θs}}_2^2-{\mathrm{\θ}}^2{s}_3^1-{\mathrm{i\θ}}^3{s}_5^1,...\\ s_1^1-{\mathrm{i\θs}}_2^2-{\mathrm{\θ}}^2{s}_3^1+{\mathrm{i\θ}}^3{s}_5^1,...\end{array}\right)+n---\left(9\right)$

与实施例1相类似，经过上述旋转变换后，原来分别在RB₄的波束1，波束2，RB₇的波束1以及RB₉的波束1上发送的s₁、s₂、s₃和s₅将分别同时在RB₄的波束1，波束2，RB₇的波束1以及RB₉的波束1上发送，并且，通过上述位置变换，同时在RB₄的波束1，波束2上发送的符号将占用不同的子载频和/或采样时间，由此，可以使用户U2获得附加的空间分集，频率分集增益和/或时间分集增益，从而进一步提高MIMO-OFDM系统的传输性能。 

虽然实施例1和实施例2均是以表1所示的STF资源分配结果为例来进行说明的，但是，本发明所述的数据流处理方法并不限于上述表1所述的STF资源分配结果，不论M，N和L的值是多少，只要存在属于同一用户的多个数据流占用不同STF资源进行传输的情况即可使用本发明实施例1或 实施例2所述的数据流处理方法，以获得附加的分集增益，从而提高MIMO-OFDM系统的传输性能。 

实施例3： 

对应上述实施例1所述的数据流处理方法，本发明的实施例3还提供了一种数据流处理装置，如图2所示，主要包括： 

数据流选择单元，用于从待发送的数据流中选择出属于同一用户并且占用不同STF资源的至少两个数据流； 

旋转变换单元，用于对数据流选择单元选择出的所述至少两个数据流进行旋转变换。 

具体而言，上述旋转变换单元包括： 

旋转矩阵生成模块，用于生成旋转矩阵，该旋转矩阵的维数与数据流选择单元选择出的所述至少两个数据流的个数相等； 

相乘模块，将旋转矩阵生成模块生成的旋转矩阵与数据流选择单元选择出的所述至少两个数据流相乘。 

如前所述，本实施例所述的信号流处理装置适用于同一用户只占用BS为该用户分配的RB上的一个波束的情况。 

实施例4： 

对应上述实施例2所述的数据流处理方法，本发明的实施例4还提供了另一种数据流处理装置，其内部结构如图3所示，该数据流处理装置也包括实施例3所述的数据流选择单元以及旋转变换单元，并且旋转变换单元的结构也与实施例3所述的旋转变换单元相同。本实施例所述的数据流处理装置在实施例3所述的数据流处理装置的基础之上进一步包括： 

位置变换单元，用于变换数据流选择单元选择出的所述至少两个数据流中符号的位置，使得所述至少两个数据流中对应位置的符号占用不同的频率或时间资源，然后再将经过位置变换的所述至少两个数据流输出到所述旋转变换单元。 

通过以上实施例的描述的看出，本发明实施例所提出的数据流处理方法 并不会牺牲现有方法的任何性能增益，更进一步，这种旋转变换将会更好的利用MIMO-OFDM系统固有的空间、频率或时间分集特性。 

从另一个角度来看，已知不同STF上的SINR是不同的，对于属于同一用户的数据流来讲，如果这些数据流使用的MC级别是相同的，则系统的BER性能将主要由具有最低SINR的数据流决定。通过旋转变换，同一用户占用不同STF资源传输的各个数据流的SINR将被平均化，即最低SINR得到了提高，从而增加了系统的BER性能。图4显示了MIMO-OFDM系统中信道的SINR与该信道上所传输数据流的BER之间的关系。从图4可以看出，若同一用户的两个数据流所占用的STF资源之间的SINR不同，分别为SINR1和SINR2，则两个数据流的平均BER性能将主要由数值较低的SINR1决定，如图4中位置靠左上方的三角号的位置所示，此时，由于SINR1较低，造成MIMO-OFDM系统的BER性能较差。而经过本发明所述数据流处理方法的处理后，这两个数据流的SINR将被平均化为SINR3，它高于SINR1，低于SINR2，此时，MIMO-OFDM系统的平均BER性能将主要由SINR3决定，如图4中位置靠右下方的三角号的位置所示，明显低于处理之前的情况，提高了MIMO-OFDM系统的平均BER性能。另外，本领域的技术人员可以理解，随着系统BER性能的改善，在相同的符号速率之下，接收端可以正确接收的符号将会增多，因此MIMO-OFDM系统的吞吐量将会得到进一步的提高。 

图5显示了在多用户MIMO-OFDM系统中，系统BER与各个用户的平均信噪比(SNR)的关系曲线。在图5中，横轴表示各个用户的平均SNR，纵轴表示系统的BER。图5所示的曲线是在N＝M＝2，10个用户，12个RB，每个RB中包含25个子载波，14个符号间隔，采用最小均方误差(MMSE)接收机的条件下仿真得到的。其中，图5所示的带星号的实线及虚线分别代表采用现有数据流处理方法的情况下，在编码调制级别为QPSK与16QAM，1/2Turbo编码时，系统BER与各个用户的平均SNR的关系；而图5所示的带圆圈的实线以及虚线则分别代表采用本发明实施例所述的数据流处理方 法的情况下，在编码调制级别为QPSK与16QAM，1/2Turbo编码时，系统BER与各个用户的平均SNR的关系。从图5可以看出，在相同的MIMO-OFDM系统中，在SNR相同的条件下，与现有的数据流处理方法相比，仅通过采用本发明实施例所述的数据流处理方法，即可显著降低系统的BER。 

另外，与现有对相同MC级别的数据流进行联合编码/交织的方案相比，本发明的方法并不需要改变系统信道编码器和交织器的长度。 

需要说明的是，上述本发明实施例所述的数据流处理方法及装置对下行MIMO-OFDM系统的接收机并无特殊的要求，MIMO-OFDM系统的移动终端仍可以使用现有的接收机，例如线性MMSE接收机，接收经过上述数据流处理方法处理过的数据流，并且接收机的复杂性并无明显增长。 

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (8)

1.一种无线通信中的数据流处理方法，其特征在于，包括：在发送数据流之前，对属于同一用户且占用不同空-时-频资源的至少两个数据流进行旋转变换，使得所述至少两个数据流中的每个数据流占用不同的时-频资源块RB进行传输；

其中，所述旋转变换包括：使用旋转矩阵与由所述至少两个数据流中的符号构成的数据流矩阵相乘；其中，所述旋转矩阵是维数与所述至少两个数据流的个数相同的酉方阵。

2.根据权利要求1所述的数据流处理方法，其特征在于，所述至少两个数据流具有相同的调制编码等级。

3.根据权利要求1所述的数据流处理方法，其特征在于，所述数据流矩阵中的每一行对应所述至少两个数据流中的一个数据流。

4.根据权利要求1所述的数据流处理方法，其特征在于，所述旋转矩阵为快速傅立叶变换基矩阵。

5.根据权利要求1或2所述的数据流处理方法，其特征在于，若所述至少两个数据流中存在至少两个数据流占用了相同的时-频资源，则在进行所述旋转变换之前进一步包括：对占用了相同时-频资源的数据流进行位置变换。

6.根据权利要求5所述的数据流处理方法，其特征在于，所述位置变换包括：对占用了相同时-频资源的数据流中的符号进行循环移位处理。

7.一种无线通信中的数据流处理装置，其特征在于，包括：

数据流选择单元，用于从待发送的数据流中选择出属于同一用户并且占用不同空-时-频资源的至少两个数据流；

旋转变换单元，用于对数据流选择单元选择出的所述至少两个数据流进行旋转变换，使得所述至少两个数据流中的每个数据流占用不同的时-频资源块进行传输；

其中，所述旋转变换单元包括：

旋转矩阵生成模块，用于生成旋转矩阵，所述旋转矩阵是维数与所述至少两个数据流的个数相同的酉方阵；

相乘模块，将旋转矩阵生成模块生成的旋转矩阵与数据流选择单元选择出的所述至少两个数据流中的符号构成的数据流矩阵相乘。

8.根据权利要求7所述的数据流处理装置，其特征在于，进一步包括：

位置变换单元，用于变换数据流选择单元选择出的所述至少两个数据流中符号的位置，使得所述至少两个数据流中对应位置的符号占用不同的频率或时间资源，然后再将经过位置变换的所述至少两个数据流输出到所述旋转变换单元。

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