CN101471710A

CN101471710A - 一种上行链路的数据传输方法

Info

Publication number: CN101471710A
Application number: CNA2007103085232A
Authority: CN
Inventors: 杨薇; 沈东栋
Original assignee: TD Tech Ltd
Current assignee: TD Tech Ltd
Priority date: 2007-12-29
Filing date: 2007-12-29
Publication date: 2009-07-01

Abstract

本发明提供一种上行链路的数据传输方法，包括：预先在NodeB的智能天线阵列中选择互不相关的至少两根天线作为虚拟－多输入多输出V－MIMO结构的接收天线；确定参与V－MIMO结构的所有UE，并将确定的所有UE分组，每组至少两个UE，配置同组UE采用相同的扩频码进行信号发射；NodeB利用所述V－MIMO结构的接收天线接收并检测所述参与V－MIMO结构的所有UE的发射信号。应用本发明的方法，能够有效提高上行链路的数据吞吐量。

Description

一种上行链路的数据传输方法

技术领域

本发明涉及通信系统中的数据发送技术，特别涉及一种上行链路的数据传输方法。

背景技术

在无线通信中，系统吞吐量是重要的系统性能衡量标准之一。为改善系统吞吐量，业界在对很多增强性的技术进行研究。其中，多输入多输出(MIMO)就是一种有效的提高系统吞吐量的方式，并且，目前MIMO技术在下行链路的数据传输方面的应用已经进行了大量的研究。

但是，如果在上行链路采用MIMO技术，则势必要求UE安装多根天线，具备多个功率放大器。这在实际实现过程中存在困难，尤其对于手持终端而言，更加困难。

因此，目前在上行链路的数据传输中，发射时各个UE分别发射信号，在NodeB侧将多个UE的信号接收后，利用智能天线阵列的多根天线进行接收信号，并通过联合检测估计各个UE的发射信号，从而利用智能天线阵列的相关天线特性达到接收分集的效果，进而提高接收信号的质量。

但是，在上述上行链路的数据传输方式中，系统吞吐量始终受到带宽的限制而难以提高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种上行链路的数据传输方法，能够有效提高上行链路的数据吞吐量。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种上行链路的数据传输方法，包括：

预先在NodeB的智能天线阵列中选择互不相关的至少两根天线作为虚拟-多输入多输出V-MIMO结构的接收天线；

确定参与V-MIMO结构的所有UE，并将确定的所有UE分组，每组至少两个UE，配置同组UE采用相同的扩频码进行信号发射；

NodeB利用所述V-MIMO结构的接收天线接收并检测所述参与V-MIMO结构的所有UE的发射信号。

较佳地，所述选择互不相关的至少两根天线作为V-MIMO结构的接收天线包括：在智能天线阵列中选择相互间隔大于等于一个波长、且等间隔分布的天线作为V-MIMO结构的接收天线。

较佳地，当智能天线阵列为八天线阵列时，

选择八天线阵列中相互间隔为1个波长的四根天线作为V-MIMO结构的接收天线；或者，选择八天线阵列中间隔大于1个波长的任意两根天线作为V-MIMO结构的接收天线。

较佳地，所述确定参与V-MIMO结构的所有UE为：

NodeB将接收信号的信噪比高于预设的信噪比门限的UE确定为参与V-MIMO结构的UE。

较佳地，所述将确定的所有UE分组为：在系统初始化时，NodeB将所述确定的所有UE随机分组。

较佳地，当参与V-MIMO结构的UE发生变化时，该方法进一步包括：重新对参与V-MIMO结构的UE进行分组。

较佳地，所述配置同组UE采用相同的扩频码进行信号发射包括：NodeB按照分组结果为参与V-MIMO结构的每个UE分配扩频码，并通过E-AGCH信道向所述每个UE对应下发对应分配的扩频码。

较佳地，所述NodeB利用所述V-MIMO结构的接收天线接收并检测所述参与V-MIMO结构的所有UE的发射信号包括：

V-MIMO结构的每根接收天线分别接收所述参与V-MIMO结构的所有UE的发射信号，并分别进行信道估计，根据所述每根接收天线的信道估计结果和所述所有UE的扩频码确定联合信道矩阵A；

利用V-MIMO结构的所有接收天线上的接收信号，以及所述联合信道矩阵A，进行联合信号检测，获取参与V-MIMO结构的所有UE的发射信号估计值。

较佳地，该方法进一步包括：NodeB利用智能天线阵列分集接收未参与V-MIMO结构的UE的发射信号。

较佳地，对参与V-MIMO结构的所有UE分组时，每组两个UE。

由上述技术方案可见，本发明中，预先在NodeB的智能天线阵列中选择互不相关的至少两根天线作为虚拟-多输入多输出(V-MIMO)结构的接收天线；确定参与V-MIMO结构的所有UE，并将确定的所有UE分组，每组至少两个UE，配置同组UE采用相同的扩频码进行信号发射；NodeB利用所述V-MIMO结构的接收天线接收并检测所述参与V-MIMO结构的所有UE的发射信号。通过上述方式，同组的UE采用相同的扩频码进行信号发射，在NodeB侧采用非相关的多根天线进行信号接收时，则可以将采用相同扩频码的信号看作是采用发射分集方式进行发射的信号，因此，能够有效地提高上行链路的数据吞吐量。

附图说明

图1为本发明中上行链路的数据传输方法的总体流程图。

图2为本发明实施例中的上行链路数据传输方法的具体流程图。

图3为V-MIMO的系统结构示意图。

图4为本发明实施例中接收装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术手段和优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明做进一步详细说明。

本发明的基本思想是：多个UE采用相同的扩频码进行信号发射，使具备一根天线的多个UE能够在相同的上行子信道(即占用相同的时域资源和码资源)上传输数据。NodeB侧利用智能天线阵列中的非相关天线进行信号接收，从而形成模拟MIMO结构的V-MIMO结构，进而实现提高上行链路数据吞吐量的目的。

图1为本发明中上行链路的数据传输方法的总体流程图。如图1所示，该方法包括：

步骤101，预先在NodeB的智能天线阵列中选择互不相关的至少两根天线作为V-MIMO结构的接收天线。

步骤102，确定参与V-MIMO结构的所有UE，并将确定的所有UE分组，每组至少两个UE，配置同组UE采用相同的扩频码进行信号发射。

步骤103，NodeB利用步骤101中确定的V-MIMO结构的接收天线接收并检测参与V-MIMO结构的所有UE的发射信号。

通过上述方式，一方面，多个UE采用相同的扩频码进行信号发射；另一方面，在智能天线阵列中选择多个互不相关的天线进行上行链路的信号接收。从而构成V-MIMO结构，提高上行链路的系统吞吐量。

下面通过具体实施例，说明本发明的具体实施方式。

图2为本发明实施例中的上行链路数据传输方法的具体流程图。如图2所示，该方法包括：

步骤201，预先在NodeB的智能天线阵列中选择互不相关的至少两根天线作为V-MIMO结构的接收天线。

为通过MIMO技术尽量提高上行链路的频谱效率，一般均采用非相关的接收天线结构。具体该接收天线可以直接利用NodeB智能天线阵列中的天线，但如前所述，智能天线阵列中相邻的天线是空间互相关的，因此，在构造V-MIMO结构的接收天线时，需要在智能天线阵列中选择多根互不相关的天线。

互不相关天线的选择可以是：在智能天线阵列中选择相互间隔大于等于一个波长、且等间隔分布的天线作为V-MIMO结构的接收天线。例如，当智能天线阵列为相邻天线间隔为1/2波长的八天线阵列时，可以选择八天线阵列中相互间隔为1个波长的四根天线作为V-MIMO结构的接收天线；或者，选择八天线阵列中间隔大于1个波长的任意两根天线作为V-MIMO结构的接收天线，优选地，采用天线阵列两端的两根天线。

步骤202，确定参与V-MIMO结构的所有UE。

在V-MIMO结构中，由于各个UE的发射信号所经历的信道衰落一般是互相独立的，则到达NodeB侧的各用户信号的信噪比不同。因此优选地，可以由NodeB根据小区内UE的信噪比状况和/或所在位置确定参与V-MIMO结构的所有UE。

具体地，NodeB可以将接收信号的信噪比高于预设的信噪比门限的UE确定为参与V-MIMO结构的UE。其中，对于处于小区边界的用户一般不作为参与V-MIMO结构的UE。

当然，如果小区的信噪比状况良好，或者该小区对于系统吞吐量的要求较高，可以将所有UE作为参与V-MIMO结构的UE。

步骤203，将步骤202确定的所有UE进行分组，并为每个UE分配对应的扩频码。

可以在系统初始化时，由NodeB将步骤202中确定的所有UE进行随机分组，每组至少两个UE。由于每组中包括的UE数目越多，则后续NodeB进行联合检测时的复杂度越高，因此优选地，每组两个UE。

当参与V-MIMO结构的UE发生变化时，例如由于用户的移动或其他因素导致参与V-MIMO结构的某UE1的信噪比无法达到前述要求时，该UE1不能再继续参与V-MIMO结构，或者，某UE2信噪比增加，加入V-MIMO结构，这时，需要进行重新分组。该重新分组可以对所有参与V-MIMO结构的UE进行重新分组，或者也可以对与发生变化的UE相关的UE进行重新分组。例如，原本UE1与UE3一组，但是UE1信噪比降低到信噪比门限之下后，UE3独立出来，可以将其合并到其他的组中；或者，将UE2加入UE1和UE3所在的组。

在进行扩频码分配时，NodeB为同组的UE分配相同的扩频码。

步骤204，向参与V-MIMO结构的每个UE对应下发扩频码。

NodeB通过E-AGCH信道向参与V-MIMO结构的每个UE对应下发扩频码，具体方式与现有的实现方式相同。

步骤205，UE接收相应的消息后，以配置的扩频码进行信号发射。

本步骤中，各个参与V-MIMO结构的UE根据接收的通知，以配置的扩频码进行信号发射。其中，同组的多个UE必然以相同的扩频码进行信号发射。

本实施例中，假定共有K个UE参与V-MIMO结构，每两个UE采用相同的扩频码，也就是每组包括两个UE，在NodeB侧选择智能天线阵列中的Ka根天线作为V-MIMO结构的接收天线，由此构成的具体V-MIMO系统结构图如图3所示。

步骤206，NodeB利用V-MIMO结构的接收天线接收参与V-MIMO结构的所有UE的发射信号。

NodeB利用步骤201中选择的接收天线接收信号，并且可以将空域检测到的采用相同扩频码的用户的发射信号看作来自多根发射天线的信号，因此能够实现MIMO系统特性，提高上行链路的吞吐量。

步骤207，NodeB利用每根接收天线上的接收信号分别进行信道估计，并根据信道估计结果和所有UE的扩频码确定联合信道矩阵A。

具体地，联合信道矩阵A可以利用信道估计结果和扩频码的卷积得到，并且该过程与现有实现方式相同，这里就不再赘述。最终得到的联合信道矩阵的维数为K_a(L+W-1)行和KK_ruN列，其中，L是训练序列的长度；K_ru为资源单元(VRU)的数量，一般将1个时隙中1个扩频因子为16的码称为一个资源单元；N是每个VRU的调制符号数；W为信道窗长。

步骤208，根据联合信道矩阵A和所有接收天线的接收信号，进行联合信号检测，获取参与V-MIMO结构的所有UE的发射信号估计值。

在进行信道估计和MRC后，所有接收天线的接收信号进行MMSE多用户联合检测，该MMSE检测结果表示为：

{\hat{d}}_{MMSE} = {(A^{H} R_{n}^{- 1} A + R_{d}^{- 1})}^{- 1} A^{H} R_{n}^{- 1} e = {(A^{H} R_{n}^{- 1} A + R_{d}^{- 1})}^{- 1} A^{H} R_{n}^{- 1} (Ad + n)

= {({\hat{d}}_{1}, . . ., {\hat{d}}_{K \cdot K_{ru} N})}^{T}

其中，R_n是噪声序列的自相关矩阵，d为K个UE的发射信号构成的发射信号序列，R_d是发射信号序列d的自相关矩阵。

本步骤中具体进行的MMSE多用户联合检测与现有实现方式相同，这里就不再详述。

至此，本发明实施例中上行链路的数据传输方法流程结束。在上述流程中，步骤206～208的接收操作可以在图4所示的接收装置中完成。该接收装置与现有的接收装置相比，区别在于，其接收天线是前述步骤201中所述的V-MIMO结构中的接收天线，由该K_a根接收天线接收的用户信号被送入空域MMSE接收机进行信道估计和信号检测，最终得到估计的用户信号。具体空域MMSE接收机的结构与现有的实现方式相同，这里就不再赘述。

通过上述方式，能够在上行链路应用MIMO技术，提高上行链路的吞吐量。

另外，如前所述，在步骤202中确定参与V-MIMO结构的所有UE时，可能并非该NodeB下的所有UE均参与V-MIMO结构，可能只是接收信号的信噪比超过信噪比门限及位于小区中心附近的用户参与V-MIMO结构，则本发明实施例的方法还可以进一步包括：对于未参与V-MIMO结构的UE，例如，接收信号的信噪比低于信噪比门限及位于小区边界的UE，仍然利用原有的方式进行信号发射，NodeB侧利用智能天线阵列中的所有天线接收这些UE的信号，采用接收分集的方式进行信号检测，以提高这些UE的信噪比。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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

1、一种上行链路的数据传输方法，其特征在于，该方法包括：

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选择互不相关的至少两根天线作为V-MIMO结构的接收天线包括：在智能天线阵列中选择相互间隔大于等于一个波长、且等间隔分布的天线作为V-MIMO结构的接收天线。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当智能天线阵列为八天线阵列时，

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定参与V-MIMO结构的所有UE为：

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将确定的所有UE分组为：在系统初始化时，NodeB将所述确定的所有UE随机分组。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当参与V-MIMO结构的UE发生变化时，该方法进一步包括：重新对参与V-MIMO结构的UE进行分组。

7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配置同组UE采用相同的扩频码进行信号发射包括：NodeB按照分组结果为参与V-MIMO结构的每个UE分配扩频码，并通过E-AGCH信道向所述每个UE对应下发对应分配的扩频码。

8、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述NodeB利用所述V-MIMO结构的接收天线接收并检测所述参与V-MIMO结构的所有UE的发射信号包括：

9、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

该方法进一步包括：NodeB利用智能天线阵列分集接收未参与V-MIMO结构的UE的发射信号。

10、根据权利要求1到9中任一所述的方法，其特征在于，对参与V-MIMO结构的所有UE分组时，每组两个UE。