CN101483503A - 多输入多输出系统数据发送、接收方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种多输入多输出系统数据发送方法、接收方法及其装置，所述数据发送方法包括：对数据信息进行信道编码、交织、调制及预处理，其中，对于发送给各个接收端的数据信息分别采用不同的交织图样进行交织；将所述进行信道编码、交织、调制及预处理后的数据信息发送给各个接收端。所述接收方法包括：接收数据信息和交织图样信息；对所述数据信息进行常规处理；判断所述常规处理后的数据信息是否通过CRC校验，如果判断是，则获得所述常规处理后的数据信息；否则，进行迭代处理后获得数据信息。采用本发明实施例，可降低多输入多输出系统接收端间的多用户干扰造成的性能下降，从而改善系统的性能。

Description

多输入多输出系统数据发送、接收方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种多输入多输出系统的数据发送、接收方法及装置。

背景技术

MIMO(Multiple Input Multiple Output，多输入多输出)技术由于其有效地提高了系统的容量、较好的分集性能以及其对干扰的抑制的诸多优点被广泛应用于下一代移动通信系统中，如在3G(The 3rd Generation MobileCommunication System，第三代移动通信系统)/4G(The 4th Generation MobileCommunication System，第四代移动通信系统)的多天线数字通信系统中已经或将引入MIMO技术。MIMO技术是指在发送端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，信号通过发送端和接收端的多个天线分别进行发射和接收，从而有效提高数据传输的频谱效率。MIMO系统包括SU-MIMO(Single UserMIMO，单用户-多输入多输出)系统和MU-MIMO(Multiple User MIMO，多用户-多输入多输出)系统，SU-MIMO系统是指发送端的多个天线与单个接收端的多个天线间发射和接收信号的系统。MU-MIMO系统是指发送端的多个天线同时与多个接收端间的发射和接收信号的系统。MU-MIMO系统利用SDMA(空分多址，Space Division Multiple Access)的优势达到较高的系统容量。一个典型的移动通信系统中MU-MIMO的例子，是在下行方向上，一个有多个发射天线的发送端，使用同样的时间/频率/信道码等无线信道资源同时向多个不同的接收端发送数据。

图1示出了一个MU-MIMO的示意图。图中示出了一个发送端和两个接收端(用户#1和用户#2)。发送端的数据信号经过通过天线M1和M2在同一时间/频率/信道码资源上发送给用户#1和用户#2。如图1所示，用户#1通过天线N1接收信号，用户#2通过天线N2接收信号。具体地，用户#1接收到的信号中不仅包含了发送端发送给用户#1的信号，而且包含了发送端发送给用户#2的信号，同样，用户#2接收到的信号中不仅包含了发送端发送给用户#2的信号，而且包含了发送端发送给用户#1的信号，这种用户间干扰就是MU-MIMO系统中的MAI(Multiple Access Interference，多址干扰)。在现有技术中，为了抑制用户间MAI，在发送端引入了预处理技术，通常采用的预处理技术有预编码技术、预均衡技术、预干扰消除技术、波束成形技术和功率调整技术等。例如，在发送端预编码码技术采用DPC(Dirty Paper Coding，脏纸编码)编码来抑制接收端的MAI。不论采用上述哪种预处理技术，其本质都是一种预编码处理，即通过在发送端对发射前的信号乘以一个或多个预编码矩阵。所以，预编码矩阵的准确选择对于降低多用户间的MAI、提高系统的MU-MIMO系统的性能起着关键作用。

在实际系统中，预编码矩阵的选择由CSI(Channel State Information，信道状态信息)来决定，而预编码矩阵的准确选择要求大量的CSI反馈信息。对于上述图1中所述例子，用户#1和#2分别将各自的CSI反馈回基站。通常地，对于频分双工(Frequency Division Duplex，FDD)系统，终端通过下行信道训练序列或导频信号来获得信道的状态信息，之后通过上行信道将其CSI反馈回基站；对于时分双工(Time Division Duplex，TDD)系统，尽管可以利用信道的互易性，基站发送端通过上行的训练序列或导频信号来获得CSI，但当终端上下行方向收发天线数不同时，仍有部分信道信息无法直接利用信道的互易性获得，即仍然需要终端通过上行信道进行反馈。不论是时分双工系统还是频分双工系统，CSI的获得对于MU-MIMO系统的都是不可缺少的。

不论对于时分双工系统，还是频分双工系统，理想情况下各个用户都需要反馈各自的CSI给发送端，发送端根据各个接收端反馈上来的CSI选择合适的预编码矩阵，而发送端准确选择预编码矩阵需要反馈的CSI开销很大。因此，实际系统实现时主要通过两种方法进行处理：第一种方法：反馈不完全的CSI，所以根据CSI选择的预编码矩阵MU-MIMO的预编码很难做到使得系统的性能最优，只能部分消除所以存在多个用户间的MAI，系统性能仍有提升的空间；第二种方法：采用基于码本(Codebook)的方式，各个用户反馈各自认为最好的预设码本中的预编码矩阵的索引，发送端再根据每个用户反馈的预编码矩阵索引进一步调度用户并选择一个对每个所调度用户都相对合适的预编码矩阵。但由于MU-MIMO系统中各个用户之间没有直接的通信，每个用户仅仅根据本地的CSI选择本用户认为最优的预编码矩阵，而较难保证所选择的预编码矩阵使得在对本用户信号最强的同时还使得该用户信号对其它用户的干扰最小化，所以，基于码本的MU-MIMO较难避免多个用户间的MAI。

接收端使用常规的接收机技术，如最小均方误差(Linear MinimumMean-Squared Error，L-MMSE)、迫零(Zero-Forcing，ZF)、最大似然检测(Maximum Likelihood Detection，MLD)、串行干扰消除(SuccessiveInterference Cancellation，SIC)等，即便是在较高SNR(Signal to Noise Ratio，信号和噪声功率比)的信道环境下，接收机也只能消除或抑制由于信道环境造成的信号衰落，而不能消除多用户间的MAI。因此，现有的MU-MIMO的系统性能仍有进一步提升的空间。

发明内容

鉴于此，本发明实施例提供了一种多输入多输出系统的数据发送、接收方法及装置。可有效降低多址干扰，改善系统的性能。

具体的，本发明实施例提供的一种多输入多输出系统的发送端数据处理方法包括：

对发送给多个接收端的数据信息进行信道编码、交织、调制以及预处理，其中，发送给每个接收端的数据信息分别采用不同的交织图样进行交织；

将所述预处理后的数据信息以及所述各数据信息采用的交织图样信息发送给所述多个接收端。典型地，交织图样信息通过公共控制信令通知接收端。

相应的，本发明实施例提供的一种多输入多输出系统的数据发送端装置包括：

编码单元，用于对对发送给多个接收端的数据信息进行信道编码处理；

交织单元，用于对所述编码处理后的数据信息进行交织处理，发送给每个接收端的数据信息分别采用不同的交织图样进行交织。典型地，交织图样信息通过公共控制信令通知接收端；

调制单元，用于对所述交织处理后的数据信息进行调制处理；

预处理单元，用于对所述调制处理后的数据信息进行预处理。预处理单元包括预编码处理单元、预均衡处理单元、预干扰消除处理单元、波束成形处理单元、功率调整单元以及空时编码处理单元中的一种或多种；

发送单元，用于将所述调制处理后的数据信息、所述各数据信息采用的交织图样信息发送给所述多个接收端以及接收端发送的预处理反馈信息。

相应的，本发明实施例提供的一种多输入多输出系统的接收端数据处理方法包括：

接收发送给多个接收端的数据信息以及所述各数据信息采用的交织图样信息；

对所述接收到的数据信息和所述数据信息采用的交织图样信息存储至缓存单元；将接收到的数据信息中的导频序列或训练序列通过信道估计单元后得到信道响应参数的估计值，存储至缓存单元；同时接收端将CSI反馈回发送端单元或接收端根据信道响应参数按照一定的规则选择预处理的所使用的预编码矩阵，并将该矩阵对应的索引信息反馈回发送端单元。例如，使用奇异值分解(Singular Value Decomposition，SVD)方法，对信道响应参数矩阵进行分解得到预编码矩阵，之后将预编码矩阵的索引信息反馈回发送端。

之后，对所述缓存单元中的数据信息进行信道均衡、解调、解交织、信道译码处理，所述解交织和交织采用的图样由所述接收到的交织图样信息确定。

判断信道译码后的信息是否正确，如果判断为是，输出译码后的数据信息，并清除缓存单元内的相关信息；否则，启动基于Turbo型的迭代处理过程，进行循环迭代处理。

判断是否停止循环迭代处理，如果判断为是，则获得所述译码处理后的数据信息，并清除缓存单元内的相关信息；否则，继续进所述循环迭代处理。

基于Turbo型的迭代处理过程具体包括，对所述存储器内的数据信息计算软信息、解交织、信道译码、交织的循环迭代处理，所述解交织和交织采用的图样由所述接收到的交织图样信息确定；

相应的，本发明实施例提供的一种多输入多输出系统的数据接收装置包括：

接收单元，用于接收发送给多个接收端的数据信息以及所述各数据信息采用的交织图样信息，以及发送反馈信息；

信道估计单元，用于根据接收到的导频序列或训练序列对信道响应参数的估计。所述信道估计单元可以完成预处理相关信息的选择，并通过所述接收单元发送给发送端，但所述预处理相关信息的选择功能不是所述信道估计单元的必需功能；

缓存单元，用于缓存发送给多个接收端的数据信息、所述各数据信息采用的交织图样信息以及预处理相关信息；

信道均衡单元，用于对所述缓存单元内的数据进行信号均衡。所述信道均衡单元可以完成预处理相关信息的选择，并通过所述接收单元发送给发送端，但所述预处理相关信息的选择功能不是所述解调单元的必需功能；

解调单元，用于对所述均衡后的数据进行解调处理，得到解调后的信息；

解交织单元，对所述解调后的信息进行解交织处理，采用的图样由接收到的交织图样信息确定；

译码单元，用于对所述解交织后的数据信息进行信道译码处理，产生数据比特信息和全部软信息；

校验单元，用于对所述译码后的数据信息进行CRC校验处理，同时根据该校验的结果决定是否启动基于Turbo型的迭代处理过程；

计算软信息单元，用于从缓存单元或/和所述译码后的全部软信息计算新的软信息数据；

循环控制单元，用于判断是否启动或停止计算软信息、解交织、信道译码、交织的循环迭代处理。

与现有技术相比，本发明的实施例具有以下优点：

本发明实施例在发送端同时发送个多个接收端的数据信息首先进行常规的信号检测、解调、解交织、译码处理后，译码后的信息正确，则停止进一步处理；如果译码后的信息有错，则启动基于Turbo型的迭代处理过程，以进一步消除多址接入干扰。使用本发明可以降低CSI反馈的要求，或者降低预编码所使用的码本个数，具有较好的MAI消除能力，降低了误码率和误比特率，有效地改善了多输入多输出系统的性能。

附图说明

图1是现有的MU-MIMO系统发送和接收数据的一个简要示意图；

图2是本发明的MU-MIMO系统的一个实施例结构示意图；

图3是本发明的MU-MIMO系统的一个发送端数据处理方法的实施例流程示意图；

图4是本发明的MU-MIMO系统的一个接收端数据处理方法的实施例流程示意图；

图5是本发明的MU-MIMO系统的发送端数据处理方案的一个实施例原理示意图；

图6是本发明的MU-MIMO系统的接收端的数据处理方案的一个实施例原理示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种MU-MIMO系统的数据传输和处理技术，通过降低多用户间的MAI提高接收信号的SINR(Signal Interference and Noise Ratio，信干噪比)，提高接收端的信道译码性能，减少误比特率和误码率，从而达到有效改善系统性能的目的。

本发明实施例提供的MU-MIMO系统中发送端数据处理及对应的接收端数据处理的基本流程包括：在MU-MIMO系统的发送端，对发送给多个接收端的数据信息分别进行信道编码，信道编码后的数据采用不同交织图样进行交织，然后将分别调制后的数据符号进行预编码处理，之后由天线发送到信道中；同时通过控制信令通知所述接收端所采用的交织图样信息。在接收端，对接收到信号存储至缓存单元；同时通过信道估计单元对接收信息中的导频序列或训练序列进行信道响应参数的估计，并将信道响应参数的估计值存储至缓存单元。同时，接收端根据信道参数选择预编码矩阵，并将所述预编码矩阵的索引信息或者CSI信息反馈回发送端。之后，对缓存内的数据信息进行信道均衡处理，以抑制或消除ISI(Inter-Symbol Interference，符号间干扰)和信道环境干扰；然后，经信道均衡后的数据信息依次进行解调、解交织和信道译码处理。所述解交织处理所使用的交织图样根据控制信令指示的交织图样确定。译码器译码后的数据信息通过CRC(Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验)校验，如果CRC校验正确，则输出信道译码后的数据信息，同时清除缓存内的相关信息；否则，启动基于Turbo型的迭代处理过程，进行循环迭代处理。

基于Turbo型的迭代处理过程包括：CRC校验错误后，接收端根据缓存内的保存的数据信息和信道响应参数信息计算软信息，之后依次进行解交织、信道译码处理。对信道译码后的数据信息进行CRC校验，如果CRC校验正确，则输出该数据信息，并清除缓存内的相关信息。如果CRC校验错误，则判断是否达到了预设的最大循环次数。如果达到预设的最大循环次数，则停止迭代循环，并清除缓存内的相关信息。如果未达到预设的最大循环次数，则继续进一步迭代处理。通过多次循环迭代处理后，通常能够将各路信号信息中其它路信号信息的干扰完全或部分消除，从而可以降低其他用户对本用户的干扰，即可以提高接收信号的信干噪比，改善接收端的信道译码性能。

本发明实施例的MU-MIMO系统的发送端端包括发送端、中继站等设备，接收端包括移动接收端、中继站、PC软电话以及固定接收端等设备。

图2是本发明的MU-MIMO系统的一个实施例结构示意图；如图2所示，本实施例中，发送端装置10包括：多个编码单元1011...101n；多个交织单元1021...102n；多个调制单元1031...103n；预编码单元104以及发送单元105，其中，

所述编码单元1011...101n，用于对发送给多个接收端的数据信息分别进行信道编码处理；

所述交织单元1021...102n，分别用于对所述编码单元1011...101n编码后的数据信息进行交织处理，交织单元1021...102n对每个发送给接收端的数据信息采用不同的交织图样进行交织处理；具体实现中，交织单元1021...102n可为随机交织器，不同的交织图样通过不同的随机种子产生；交织单元1021...102n也可以为块交织器或卷积交织器或截断比特反转交织器等。一般情况下，交织图样按照预先定义的规则生成，但交织图样也可以由发送端生成后通过特定方式通知接收端。但无论采用哪种方式生成交织图样，发送端都需要通过控制信令将对每个接收端的数据信息采用的交织图样信息发送给所述多个接收端。交织处理打乱了原来编码序列的顺序，使相邻的数据近似无关，降低了空间复用信号的干扰，使接收端对多用户数据检测变得容易。

所述调制单元1031...103n，用于对所述交织单元1021...102n交织处理后的数据信息进行调制处理；

所述预处理单元104，用于对所述调制单元1031...103n调制处理后的数据信息进行预处理；具体实现中，预处理单元104包括预编码处理单元、预均衡处理单元、预干扰消除处理单元、波束成形处理单元、功率调整单元以及空时编码处理单元中的一种或多种。具体的，预编码处理单元通过预编码技术对调制后的数据信息进行预编码处理，预编码处理单元根据接收端反馈的CSI或预编码索引等信息进行预编码矩阵的选择；预均衡处理单元通过预均衡技术对调制后的数据信息进行预处理、所述预干扰消除处理单元用于预先对信号在物理信道中传输时可能存在的干扰和噪声剔除出去、所述波束成形处理单元用于对所述调制单元调制处理后的数据信息进行波束成形处理。在实际系统中，各接收端将CSI或根据信道响应参数选择的预编码索引等预处理码信息发送给发送端。发送端的预处理单元104即可根据所述反馈信息进行相应的预处理。比如，在接收端利用信道参数计算获得预编码矩阵，并通过反馈信息通知发送端预编码处理所使用预编码矩阵的索引信息。发送端接收到所述索引信息后，即可选择相应的预编码矩阵参数，以对待发送的数据进行预编码处理。

所述发送单元105，用于将所述预处理单元104处理后的数据信息发送给所述多个接收端，并将所述交织单元1021...102n采用的交织图样信息及所述预处理单元104采用的预处理方式信息发送给所述多个接收端；具体实现中，发送单元105包含多个物理或虚拟天线，或者是不同基站之间形成虚拟的MU-MIMO系统。具体实现中预编码单元104采用预编码处理方式和预编码信息可以由发送端和接收端预先商定，而不需要在数据传输过程中进行传输。

相应的，接收端的数据接收装置20包括接收单元201、信道估计单元202、缓存单元203、信道均衡单元204、解调单元205、解交织单元206、译码单元207、校验单元208、循环控制单元209、交织单元210。其中，

所述接收单元201，用于接收数据信息、所述各数据信息采用的交织图样信息以及对发送给所述多个接收端的各数据信息进行预处理的预处理方式信息。所述接收单元201同时还完成反馈信息的发射功能。例如，各接收端将CSI或根据信道响应参数选择的预编码索引信息发送给发送端。

所述信道估计单元202，用于对所述接收单元201接收到的导频序列或训练序列进行信道响应参数的估计功能。根据信道响应参数选择发送端发送数据所需预编码矩阵的索引，接收端将该索引信息反馈回发送端，发送端即可根据所述索引信息进一步进行相应的预处理。需要特别说明的是接收端选择预编码矩阵的功能不是该发明的必需功能，只是可选功能。

所述缓存单元203，用于对接收的所有数据信息和控制信息以及对所述信道估计单元202产生的信道响应参数等信息的存储。

所述信道均衡单元204，用于对所述缓存单元203存储的所述数据信息进行信道均衡处理；使用信道均衡技术后，可以从一定程度上抑制或消除ISI和MAI，进一步提高系统的性能。具体实现中，信道均衡单元204包括最大似然检测均衡单元、最小均方误差均衡单元、迫零均衡单元、串行干扰消除均衡单元中的一种多种。具体实现中，接收装置也可以不包括信道均衡单元。具体实现中，在对接收的信号进行信道均衡时，所述信道估计单元202完成的选择预编码矩阵的功能可能在所述信道均衡单元204完成，并通过所述接收单元201反馈回发送端，发送端即可根据该反馈信息进一步进行相应的预处理。

所述解调单元205，用于对所述信道均衡单元204均衡后的数据信息进行解调。

所述解交织单元206，用于对所述解调单元205产生的解调信息进行解交织处理，所述解交织采用的图样由所述交织图样信息确定。

所述译码单元207，用于对所述解交织处理后的数据信息进行信道译码处理，产生数据信息比特以及其相关的后验概率软信息。所述的后验概率软信息数据包括数据信息对应的软信息数据、数据信息对应校验位对应的软信息、尾比特的软信息等。

所述校验单元208，用于对所述译码处理后的数据信息CRC校验是否正确。如果CRC校验正确，输出译码后的数据信息，同时清除缓存单元203内的信息；如果CRC校验错误，则启动基于Turbo型的迭代处理过程，开始循环迭代处理。

所述循环控制单元209，用于判断是否停止基于Turbo型的迭代处理过程，具体包括从缓存单元201获取数据信息并计算软信息、解交织、信道译码、交织的循环迭代处理过程。如果判断为是，则输出所述译码单元207处理后的数据信息，同时清除缓存单元203内的信息。否则，继续循环迭代处理过程。循环控制单元209最少包括最大循环次数控制单元，其中，所述最大循环次数控制单元用于判断循环次数是否达到预设的最大循环次数，如果判断为是，则输出所述译码单元207处理后的数据信息，同时清除缓存单元203内的信息；如果判断为否，则将缓存单元内203存储的数据信息或从所述译码单元207产生的全部软信息数据送入所述交织单元210处理。

所述交织单元210，用于对所述译码单元205处理后的后验概率软信息数据进行交织处理。所述后验概率软信息数据包括数据信息对应的软信息数据、数据信息对应校验位对应的软信息、尾比特的软信息中的一种或多种，交织处理所采用的交织图样由接收到的交织图样信息确定；

所述计算软信息单元211，用于产生条件概率软信数据。其具体过程是由所述交织单元210处理后的全部后验概率软信息或由所述缓存单元203内的数据信息计算得到条件概率软信息数据。

相应的，图3和图4分别是本发明的MU-MIMO系统的发送端数据处理方法和接收端数据处理方法的实施例流程示意图。

如图3所示，本实施例的发送端数据处理方法具体包括：

步骤S300，对发送给多个接收端的数据信息进行信道编码处理；

步骤S301，对所述信道编码处理后的数据信息进行交织处理；发送给不同接收端的数据采用不同的交织图样进行交织。具体实现中，交织处理可以采用为随机交织处理的方式，不同的交织图样通过不同的随机种子产生；交织处理也可以采用块交织处理方式、卷积交织处理方式或截断比特反转交织处理方式等。一般情况下，交织图样按照预先定义的规则生成，但交织图样也可以由发送端生成后通过特定方式通知接收端。但无论采用哪种方式生成交织图样，发送端都需要通过控制信令将对每个接收端的数据信息采用的交织图样信息发送给所述多个接收端。交织处理打乱了原来编码序列的顺序，使相邻的数据近似无关，降低了空间复用信号的干扰，使接收端对多用户数据检测变得容易。

步骤S302，对所述交织处理后的数据信息进行调制处理；

步骤S303，对所述调制处理后的数据信息进行预处理；具体实现中，预处理不仅仅包括一般的预编码处理，即经所述调制后的数据信息乘以一个或者多个预编码矩阵的过程，而且包括预均衡处理、预干扰消除处理、波束成形处理、功率调整处理以及空时编码处理等方式中的一种或多种。具体的，预编码处理通过预编码技术对调制后的数据信息进行预处理、预均衡处理通过预均衡技术对调制后的数据信息进行预处理、所述预干扰消除处理用于预先对信号在物理信道中传输时可能存在的干扰和噪声剔除出去、所述波束成形处理用于对所述调制单元调制处理后的数据信息进行波束成形处理。在实际系统中，各接收端会将CSI或根据信道响应参数选择的预编码索引信息反馈回发送端，发送端根据所述反馈信息进行相应的预处理。例如，在接收端利用信道参数使用SVD分解算法得到预编码矩阵，并将该预编码矩阵对应的索引信息反馈回发送端。发送端根据接收到的预编码索引信息对发送数据信息作预编码处理。

步骤S304，将所述预处理后的数据信息发送给所述多个接收端，并将发送给每个接收端的数据信息交织处理所采用的交织图样信息、发送端进行预处理的相关信息发送给接收端。具体实现中，该预处理的相关信息可以预先预定而不需在数据传输的过程中进行传输。例如，发送端将预编码处理所使用的预编码矩阵的索引信息发送给接收端，当然，该预编码信息可以预先预定而不需在数据传输的过程中进行传输。

如图4所示，本实施例的接收端数据处理方法具体包括：

步骤S400，接收数据信息、所述数据信息采用的交织图样信息以及预处理的相关信息等。在具体实现时，所述预处理的相关信息包括预编码的方式或/和发送端所选择预编码矩阵的索引等信息。需要说明的是预编码采用的方式或/和发送端所选择的预编码矩阵的索引等信息可以由发送端和接收端预先商定，而不需要在数据传输过程中进行接收。

步骤S401，将接收到的数据信息、所述数据信息采用的交织图样信息以及采用预编码矩阵的索引等相关信息存储至缓存中。同时，将接收到的导频序列或训练序列通过信道估计后得到信道响应参数的估计值，存储至缓存单元；同时，接收端将CSI或根据信道响应参数选择的预编码索引等预处理码信息发送给发送端。具体实现中预编码所选择的预编码矩阵的索引等相关参数可以由发送端和接收端预先商定，而不需要在数据传输过程中进行反馈。

步骤S402，对所述缓存内的本接收端的数据信息进行信道均衡处理；具体实现中，信道均衡的方法包括均衡单元、最大似然检测(Maximum LikelihoodDetection，MLD)均衡单元、最小均方误差(Linear Minimum Mean-Squared Error，L-MMSE)均衡单元、迫零(Zero-Forcing，ZF)均衡单元、串行干扰消除(SuccessiveInterference Cancellation，SIC)均衡单元中的一种多种。具体实现中，接收装置也可以不包括信道均衡单元。具体实现中，在对接收的信号进行信道均衡时，步骤S401完成的选择预编码矩阵的功能可能在该步骤S402中完，并通过信息反馈回发送端，发送端即可根据这些信息进一步进行相应的预处理。

步骤S403，对步骤S402所述信道均衡处理后的数据信息进行解调处理，产生条件概率的软信息数据。

步骤S404，对步骤S403解调处理后或下述步骤S410产生的条件概率的软信息数据进行解交织处理；所述解交织采用的图样由所述交织图样信息确定。

步骤S405，对步骤S404所述解交织处理后的条件概率的软信息数据进行信道译码处理，产生数据信息比特和后验概率的软信息数据。所述的后验概率的软信息数据包括数据信息对应的软信息、数据信息的校验位对应的软信息数据、尾比特的软信息数据中的一种或几种。

步骤S406，判断所述译码后的数据信息CRC校验是否正确。如果判断是，则执行步骤S407；如果判断否，则执行步骤S408。

步骤S407，获得步骤S405中所述信道译码器产生的数据信息比特，并清除缓存内的相关信息。

步骤S408，判断是否停止循环迭代处理，如果判断为是，执行步骤S407；否则，执行步骤S409；具体实现中，判断是否停止循环迭代处理的步骤具体包括判断循环次数是否达到预设的最大循环次数，如果判断为是，则执行步骤S407；否则，执行步骤S409。

步骤S409，对步骤S405中信道译码后的后验概率的软信息数据进行交织处理，并根据步骤S04解交织后的条件概率的软信息产生先验概率的软信息数据；所述交织处理采用的交织图样由接收到的交织图样信息确定；

步骤S410，对步骤S401所述缓存单元内的数据或步骤S409中产生的先验概率的软信息数据计算软信息数据，产生条件概率的软信息数据。之后，返回执行步骤S404。需要特别说明的是，第一次循环迭代处理时输入计算软信息单元的信息数据来自于步骤S401缓存内的信息数据，第二次以后的循环迭代处理输入计算软信息单元的信息数据来自于步骤S409产生的先验概率的软信息数据。

下面详细介绍本发明实施例的MU-MIMO系统的发送端数据处理方案和对应的接收端数据处理方案。

首先介绍发送端数据处理方案：

发送端将发送给多个接收端的数据信息进行信道编码后，所得到的各编码块分别采用不同的交织图样进行交织，并对交织后的数据进行调制后，再经过预处理之后由天线发送到信道中，具体实现如图5所示。假设有发送给K个用户接收端的K组数据，也可称为有K个数据流，以第k个用户的数据流的处理过程为例说明发送端的处理过程：设第k个用户的数据流的信息码元序列为 $\stackrel{\‾}{d_k\left(i\right)}={[d_k\left(1\right),L,d_k\left(i\right),L,d_k\left(I\right)]}^T$ 其中，I为信息码元序列的长度；然后经过信道编码单元编码后成为编码序列

设编码序列的长度为J；再经过交织单元{π_k}，不同数据流的交织单元不同，编码序列被打乱顺序重新排列为码片序列 $\stackrel{\‾}{X_k\left(j\right)}={[x_k\left(1\right),L,x_k\left(i\right),L,x_k\left(J\right)]}^T,$ 码片序列的长度与编码序列的长度相同也为J。将交织单元输出序列中的元素称为码片(Chips)，是遵循CDMA系统的约定。经交织后的码片序列进入调制单元，调制后表示为 $\stackrel{\‾}{S_k\left(m\right)}={[x_k\left(1\right),L,x_k\left(m\right),L,x_k\left(M\right)]}^T,$ M为一组数据符号的长度。调制后的多组数据符号经过预处理后通过多输入多输出发送出去，每个天线上发送一路信号。

其中，不同用户的不同数据流使用不同的交织图样进行交织，即各个数据流的交织单元{π_k}不同。交织单元打乱了原编码序列的顺序，使相邻的数据近似无关，降低空间复用的干扰，从而降低MAI，在接受端使得码片与码片之间的信号检测变得比较容易。为了达到最好的交织性能，交织单元可以采用随机交织单元，不同的交织图样通过不同的随机种子产生。另外，为了简化交织单元的复杂度，也可以采用块交织单元或卷积交织单元或截断比特反转交织(PrunedBit-Reversal Interleave)单元等等。一般情况下，交织图样按照预先定义的规则生成，也可以由发送端生成后通知接收端。无论采用哪种方式，发送端都要通过控制信令指示所有接收端其对各数据流交织时分别采用的交织图样。

多个用户的数据流被调制后的数据符号经过预处理单元处理之后通过多输入多输出发送出去。其中，预处理单元可能包括以下几种处理情况：

(1)预编码处理，具体方式可为：对数据符号乘以一个或多个预编码矩阵，以使接收端接收到信号的SINR/信道容量/信号功率最大等；当发送端进行预编码处理时，预编码矩阵的选择是由接收端直接反馈的预编码矩阵的索引信息确定或接收端根据CSI信息按照一定的规则产生。通常，在发送端和接收端预存或指定码字(Codeword)集合，预编码在此码字集中选择，以此降低反馈量。

现举例说明使用SVD分解算法基本原理。首先，各个接端通过CSI将信道相应参数反馈给发送端，发送端根据接收到来自各个接收端反馈回的信道响应信息使用SVD算法选择预编码矩阵，所选择的预编码矩阵对每个接收端而言相当于一个单用户MIMO系统或单用户SISO系统，也即达到了消除多用户之间的MAI目的。由于系统受限于CSI不能完全反馈，所以使用SVD分解算法所选择的预编码矩阵不能完全消除多用户间的MAI。

(2)预均衡处理，具体方式为：在信号发送前进行信号的均衡或进行干扰抑制，以达到使发送给某个用户的数据发送给指定用户的目的。预均衡矩阵的本质也是在调制后对多路信乘以一个或多个矩阵。通常，所述矩阵由信道响应参数确定或由接收端直接反馈或发送端和接收端预先约定。

现举例说明，CSI将信道响应参数H反馈回发送端，接收端对即将发送信号S作预均衡处理，乘以一个预均衡因子W，即经预均衡后的信号表示为WS。其中，W表示为H′(HH′)^-1或H′(HH′+αI)^-1，H′表示H的共轭转置矩阵，I表示单位矩阵，α表示干扰和信号功率比。

(3)预干扰消除(Interference Pre-Subtract ion)处理，具体方式为：通过预先对信号在物理信道中传输可能来自外界的干扰和噪声从发送端的发送信号中剔除，从而达到多用户能正确接收其各自信号的目的。预干扰消除技术也是在多路信号调制后对多路信号乘以一个或多个矩阵，该矩阵由信道响应参数经过分解得到。通常，所述矩阵由信道响应参数确定或由接收端直接反馈或发送端和接收端预先约定。

DPC编码作为预干扰消除的典型例子。下面详细阐述DPC的具体过程。

假设，信道响应矩阵H采用QR分解，即H＝QR。其中，R是一个K×K下三角矩阵，Q是一个K×M_T矩阵，满足QQ^H＝I_K×K。

预编码因子W表示为：W＝Q^H        [1]

接收信号表示为：

表示接收信号，

表示发送信号，

表示干扰信号。

接收端k的接收信号表示为式[3]：

$y_k=\underset{j=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{\left[R\right]}_{k,j}{s}_k+n_k,$ k＝1，L，K             [3]

因此MU-MIMO信道被分解成K个并列干扰信道。由于R是一个下三角矩阵，所以第1个接收端的信道是一个SISO信道，第2个接收端的信道是包含第1个接收端的信号的干扰信道，而第3个接收端的信道是包含第1个接收端和第2个接收端干扰的信道，依此类推。基于上述原因，在发射端预先消除K个并列信道之间的影响。该方法在发射端采用发射符号表示为式[4]

$s_k^{\′}=s_k-\frac{1}{{\left[R\right]}_{i,i}}\underset{j=1}{\overset{k-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left[R\right]}_{i,j}{s}_j^{\′},$    k＝1，L，K           [4]

使用式[4]的预处理后，接收信号可以重新表示为式[5]

y_k＝[R]_k，k s_k+n_k，k＝1，L，K            [5]

由式[5]可以看出多用户间的MAI干扰通过DPC被消除。

(4)波束成形处理，具体方式可为：对数据符号乘以一个或多个权矩阵，然后再影射到物理层发射天线上发射出去，以降低发送给多个用户之间的干扰；该过程中的权矩阵由接收端反馈确定，也可以由发送端和接收端通过预先协商而无需在数据传输过程中进行反馈。

(5)功率调整处理，具体方式可为对发送信号乘以一个功率调整因子矩阵。

(6)空时编码处理。空时编码技术包括空间发射分集处理技术和空间复用处理技术。其中，空间发射分集技术是指在不同的天线上发送同一数据流的数据符号，从而达到发射分集的效果，有很强的抗衰落能力。空时分组码(SpaceTime Block Coding，STBC)是空间发射分集技术的典型应用。空间复用技术与空间发射分集技术不同，是指在不同的天线上发送不同数据流的数据符号，空间复用技术真正体现了MIMO系统提高容量的本质，分层空时码(BLAST)是空间复用技术的典型应用。典型的空时编码技术有STBC、空时网格码(Space TimeTrellis Coding，STTC)、BLAST等。当然，本发明实施例不仅仅采用这三种典型的空时编码技术，还包括基于此三种空时编码技术的变形编码技术。另外，空时编码技术还可以在不同发射天线引入不同的相位偏移，如PSD(Phase shiftdiversity，相位偏移分集)；或者引入时间延迟，如CDD(Cyclic delaydiversity，循环延迟分集)等技术。空频分组码(Space Frequency Block Coding，SFBC)作为空频编码的典型应用，其与空时分组码相对应，即空时分组码的时间域变为了空频分组码的频域。注意，上述5种处理模式可以一种或多种混合使用。经预处理后的信号调制到系统的频点上发送。

从上面阐述可以看出，上述6种处理的前5种处理模式的本质都是在多路调制信号后通过预编码处理过程，所不同的是通过预编码处理所达到的目的不同。

在发送端通过控制信令通知接收端发送端所采用的交织图样和预处理的处理方式或/和预编码矩阵的相关信息。例如，发送端采用预编码技术时，发送端应该通过控制信令通知接收端使用的预编码矩阵索引号。

接着介绍接收端数据处理方案：

发送端通过对发送数据进行预处理后的信号，理想情况下完全消除了多个接收端之间的MAI。当然，这种理想情况完全依赖于CSI的完全反馈，而完全反馈CSI需要大量的系统开销，在实际系统中无法做到。通常，接收端反馈不完全的CSI信息或每个接收端反馈本接收端选择的最优预编码矩阵的索引，接收端根据反馈选择的预编码矩阵不能保证对每个用户都是最优的情况，所以多个接收端之间的必然存在MAI。因此，当一个接收端在接收到发送端发射给它的信息的同时，也收到了相对本接收端是干扰的其他接收端的信息。该接收机方案首先使用常规的接收机进行处理，如果第一次无法正确译码时，启动基于Turbo型的迭代处理过程，以进一步降低多用户间的MAI。下面将详细阐述接收端接收机的原理。具体实现如图6所示

接收端首先接收发送给多个接收端的数据信息、各数据信息采用的交织图样信息以及对发送给所述多个接收端的各数据信息进行预编码采用的方式或/和所选择的预编码的索引信息，将收到的所有信息存储到缓存中。同时，将接收到的导频序列或训练序列通过信道估计后得到信道响应参数的估计值，存储至缓存单元；然后，接收端根据信道响应信息按照一定规则选择预编码矩阵，并将预编码矩阵的对应的索引信息反馈回发送端。例如，使用奇异值分解(SingularValue Decomposition，SVD)方法，对信道响应参数矩阵进行分解得到预编码矩阵，之后将预编码矩阵的对应的索引信息反馈回发送端。

缓存单元中的数据信息首先进行常规的接收处理，其过程包括：缓存单元中的数据信息经过信道均衡处理，以降低信道对信号的干扰和MAI。在均衡的过程中，将本用户信号作为有用信号而其他所有用户信号作为干扰进行均衡。经均衡后的数据信号进行解调、解交织、信道译码处理。信道译码后的数据信息经过CRC校验，如果译码后的数据信息CRC校验正确，则输出信道译码后的数据信息。否则，如果CRC校验错误，则启动基于Turbo型的迭代处理过程。

基于Turbo型的迭代处理过程是为了进一步降低多用户之间干扰。其处理过程是每个接收端对接收到的信号进行多次迭代以实现消除或抑制MAI。在第一次迭代处理时，首先从缓存内获取数据信息，所述数据信息作为先验信息产生多路条件概率的软信息数据，每路条件概率的软信息数据分别经过解交织、信道译码处理后得到数据信息比特和后验概率的软信息数据，所述后验概率软信息数据包括信息比特对应的软信息数据、校验比特对应的软信息数据以及尾比特对应的软信息数据等数据中的一种或多种。如果信道译码后的数据CRC校验正确，则输出信道译码后的数据信息比特，并清除缓存内的相关信息。如果CRC校验错误，进一步判断是否达到预制的最大迭代次数：如果判断为是，则输出信道译码后的数据信息比特，并清除缓存内的信息；如果判断为否，则进行下一次迭代处理。进行下一次迭代处理时，首先根据上次迭代过程中信道译码后得到的所有后验概率的软信息数据和上次迭代过程中信道译码前的条件概率的软信息数据计算得到先验概率的软信息数据，之后进行交织处理后的先验概率的软信息数据再通过计算软信息单元产生条件概率的软信息，作为本次迭代处理的软信息数据进行解交织、译码处理，进而完成一个全局的迭代接收过程。经过多次迭代处理以后，多个数据流经信道译码单元输出相应的数据信息。然后，输出发送端发送给本接收端的数据信息，作进一步处理。

其中，上述接收端交织处理所使用的交织图样由发送端通过信令通知接收端得到，而解交织所使用的交织图样由交织图样确定。

其中，上述接收端信道均衡处理，常用的信道均衡技术包括：最小均方误差迫零、最大似然检测、串行干扰消除等。具体实现中，在对接收的信号进行信道均衡处理时，信道估计单元内选择预编码矩阵的功能可能在信道均衡处理单元内进行，并将选择的预编码矩阵的索引信息反馈回发送端，发送端即可根据这些信息进一步进行相应的预处理。

以上所列举的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (12)

1、一种多输入多输出系统数据发送方法，其特征在于，包括：

对数据信息进行信道编码、交织、调制及预处理，其中，对于发送给各个接收端的数据信息分别采用不同的交织图样进行交织；

将所述进行信道编码、交织、调制及预处理后的数据信息发送给各个接收端。

2、如权利要求1所述的一种多输入多输出系统数据发送方法，其特征在于，还包括：

将所述交织处理所采用的交织图样信息发送给所述各个接收端。

3、如权利要求1所述的一种多输入多输出系统的发送端数据处理方法，其特征在于，所述的预处理包括预编码处理、预均衡处理、预干扰消除处理、波束成形处理、功率调整以及空时编码处理处理中的一种或多种。

4、如权利要求1所述的一种多输入多输出系统数据发送方法，其特征在于，所述接收端为移动终端、中继站、PC软电话或者固定接收端。

5、一种多输入多输出系统数据发送装置，其特征在于，包括：

编码单元，用于对数据信息进行信道编码；

交织单元，用于对所述信道编码后的数据信息进行交织，其中，对于发送给各个不同接收端的数据信息分别采用不同的交织图样进行交织；

调制单元，用于对所述交织后的数据信息进行调制；

预处理单元，用于对所述调制后的数据信息进行预处理；

发送单元，用于将所述预处理后的数据信息以及所述交织图样信息发送给所述各个接收端。

6、如权利要求5所述的一种多输入多输出系统数据发送装置，其特征在于，所述预处理单元具体包括预编码处理单元、预均衡处理单元、预干扰消除处理单元、波束成形处理单元、功率调整处理单元以及空时编码处理单元；

预编码处理单元，用于对所述调制单元调制处理后的数据信息进行预编码处理，并将所述预编码处理的相关处理信息发送给所述发送单元；

预均衡处理单元，用于对所述调制单元调制处理后的数据信息进行预均衡处理，并将所述预均衡处理的相关处理信息发送给所述发送单元；

预干扰消除处理单元，用于对所述调制单元调制处理后的数据信息进行预干扰消除处理，并将所述预干扰消除处理的相关处理信息发送给所述发送单元；

波束成形处理单元，用于对所述调制单元调制处理后的数据信息进行波束成形处理，并将所述波束成形处理的相关处理信息发送给所述发送单元；

功率调整处理单元，用于对所述调制单元调制处理后的数据信息进行功率调整处理，并将所述功率调整的相关处理信息发送给所述发送单元；

空时编码处理单元，用于对所述调制单元调制处理后的数据信息进行空时编码处理，并将所述空时编码处理的相关处理信息发送给所述发送单元。

7、一种多输入多输出系统数据接收方法，其特征在于，包括：

接收数据信息和交织图样信息；

对所述数据信息进行常规处理；

判断所述常规处理后的数据信息是否通过CRC校验，如果判断是，则获得所述常规处理后的数据信息；否则，进行迭代处理后获得数据信息。

8、如权利要求7所述的一种多输入多输出系统数据接收方法，其特征在于，所述对数据信息进行常规处理具体包括：

对数据信息进行信道估计、信道均衡、解调、解交织、信道译码，其中，所述解交织采用的图样由所述接收到的交织图样信息确定。

9、如权利要求7所述的一种多输入多输出系统数据接收方法，其特征在于，所述迭代处理具体为：

对数据信息进行软信息计算、解交织、信道译码处理，其中，所述解交织采用的图样由所述接收到的交织图样信息确定。

10、如权利要求9所述的一种多输入多输出系统数据接收方法，其特征在于，所述进行迭代处理后获得数据信息具体包括：

a、对数据信息进行迭代处理，并判断是否满足迭代处理终止条件，如果判断为是，则获得数据信息；否则，进入步骤b；

b、对数据信息进行交织，返回步骤a；其中，所述交织采用的图样由所述接收到的交织图样信息确定。

11、如权利要求10所述的一种多输入多输出系统数据接收方法，其特征在于，所述迭代处理终止条件为：

循环次数达到预设的最大循环次数，或

所述迭代处理后的数据信息通过CRC校验。

12、一种多输入多输出数据接收装置，其特征在于，包括：

接收单元，用于接收数据信息、所述各数据信息采用的交织图样信息、预处理相关信息；

信道估计单元，用于根据接收到的导频序列或者训练序列对信道响应参数的估计；

缓存单元，用于缓存数据信息、所述各数据信息采用的交织图样信息以及预处理相关信息；

信道均衡单元，用于对所述缓存单元内的数据信息进行信号均衡；

解调单元，用于对所述信道均衡单元输出的经过信道均衡后的数据信息，进行解调后得到解调信息；

解交织单元，对所述解调后得到的解调信息进行解交织操作，采用的图样由所述接缓存内的交织图样信息确定；

信道译码单元，用于对所述解交织后的数据信息进行信道译码处理，产生数据比特信息和全部软信息；

校验单元，用于对所述译码后的数据信息进行CRC校验处理，同时根据该校验的结果决定是否启动基于Turbo型的迭代处理过程；

计算软信息单元，用于从缓存单元或/和所述译码后的全部软信息计算新的软信息数据；

循环控制单元，用于在所述迭代处理终止条件判断是否启动或终止迭代处理，如果启动，则进行计算软信息、解交织、信道译码、交织的循环迭代处理；如果需终止，则输出数据信息。

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