CN101577615A - 数据传输方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数据传输方法及装置，在上述的数据传输方法中，根据各用户的信道状况，将多个用户分为两个用户组；从两个用户组中分别选择一个用户进行配对并发射数据。通过本发明，以较易实现的算法实现了用户配对操作及后续的数据重传操作，提高了系统性能。

Description

数据传输方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，具体地，涉及数据传输方法及装置。

背景技术

多用户多输入多输出(Multiple Input and Multiple Output，简称为MIMO)技术是无线通信系统中的一项重要技术，其能够在不占用额外的无线电频率的条件下，利用多径来提供更高的数据吞吐量，同时增加覆盖范围和可靠性。

所谓多用户MIMO(Multi-User MIMO，简称为MU-MIMO)技术是指，基站根据空间信道的特性将两个单天线发送的用户进行配对，将其分配到相同的频率资源内，配对的用户则需要发送相互正交的参考信号，以方便通过信道估计获取数据解调所需的信道信息。多用户MIMO技术能够增加上行信道容量和用户吞吐量。基站在进行配对时所使用的配对方法会影响系统性能。

在一种MIMO传输的用户配对方法中，基站测量对于所有用户的接收信噪比和信道矩阵，用户从所有用户中选择一个用户i，基站依次计算每个用户与用户i的配对因子，之后，选择具有最大配对引子的用户与用户i进行配对并传输数据。在该方法中，需要计算每个用户与用户i的配对因子，因此，算法的实现复杂度较高。

发明内容

考虑到相关技术中存在的目前的用户配对方法算法的实现复杂度高的问题而提出本发明，为此，本发明旨在提供一种改进的数据传输方案，以降低算法复杂度。

根据本发明的一个方面，提供了一种数据传输方法。

在该数据传输方法中，根据各用户的信道状况，将多个用户分为两个用户组；从两个用户组中分别选择一个用户进行配对并发射数据。

优选地，根据各用户的信道状况，将多个用户分为两个用户组包括：预先设置基准接收信噪比；将接收信噪比高于基准接收信噪比的用户分到第一用户组，将接收信噪比不高于基准接收信噪比的用户分到第二用户组。

优选地，在发射数据之后，上述方法还包括：基站首先检测选自第一用户组的用户发射的数据；如果检测到选自第一用户组的用户数据发射成功，则继续检测选自第二用户组的用户发射的数据；基站根据检测结果执行重传策略。

优选地，上述的重传策略包括：如果选自第一用户组的用户数据发射失败，则分别对进行配对的两个用户的数据进行重传；如果选自第一用户组的用户数据发射成功，而选自第二用户组的用户数据发射失败，则对选自第二用户组的用户的数据进行重传。

优选地，在发射数据之前，上述方法还包括：基站根据上行信号得到各用户的信道矩阵，并利用信道矩阵得到各用户的发射端权值；基站使用码本将发射端权值反馈给相应的用户。

优选地，上述发射数据包括：使用基站反馈的发射端权值发射数据。

根据本发明的另一方面，提供了另一种数据传输方法。

根据本发明的数据传输方法包括：对于配对的两个用户发射的数据，基站根据预先设置的检测策略进行检测，并根据检测结果执行重传策略；上述的检测策略包括：首先对两个用户中的第一用户发射的数据进行检测，如果第一用户的数据发射成功，再对两个用户中的第二用户发射的数据进行检测；第一用户的信道质量高于基准信道质量，第二用户的信道质量不高于基准信道质量。

优选地，上述的重传策略包括：如果第一用户的数据发射失败，则分别对两个用户的数据进行重传；如果第一用户的数据发射成功，而第二用户的数据发射失败，则对第二用户的数据进行重传。

根据本发明的再一方面，提供了一种数据传输装置。

在其中的一种数据传输装置中，包括：分组模块，用于获取各用户的信道状况，并根据各用户的信道状况将多个用户分为两个用户组；配对模块，用于从分组模块分成的两个用户组中分别选择一个用户进行配对以发射数据。

在另一种数据传输装置中，包括：检测模块，用于根据预先设置的检测策略对配对的两个用户发射的数据进行检测；重传调度模块，用于根据检测模块的检测结果，根据重传策略调度两个用户中的部分或全部进行数据重传；其中，检测策略包括：首先对两个用户中的第一用户发射的数据进行检测，如果第一用户的数据发射成功，再对两个用户中的第二用户发射的数据进行检测；第一用户的信道质量高于基准信道质量，第二用户的信道质量不高于基准信道质量。

优选地，上述重传策略包括：如果第一用户的数据发射失败，则分别对两个用户的数据进行重传；如果第一用户的数据发射成功，而第二用户的数据发射失败，则对第二用户的数据进行重传。

通过本发明提供的上述至少一个技术方案，根据一定的准则将用户分组进行配对来发射数据，相比于现有技术，算法简单，易于实现，有助于提高系统性能。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明实施例的TDD方式下多用户MIMO技术的预编码过程示意图；

图2是根据本发明实施例的用户配对方法的示意图；

图3是根据本发明实施例的数据检测及重传过程的示意图；

图4是根据本发明实施例的一个重传实例的示意图，其中，配对的两个用户都进行数据重传；

图5是根据本发明实施例的另一个重传实例的示意图，其中，只对信道质量差的用户进行数据重传；

图6是根据本发明实施例的数据传输(非重传)过程的示意图；

图7和图8分别是根据本发明实施例的数据传输装置的结构框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明。如果不冲突，本发明实施例及实施例中的特征可以相互组合。在以下的实施例中，将对基于多用户MIMO技术的预编码处理、用户配对处理、数据检测处理、数据重传处理来描述数据传输过程。

根据本发明实施例，首先提供了一种基于多用户MIMO的用户配对方法。在描述本发明实施例的用户配对方法之前，首先对与配对操作相关的预编码操作进行描述。预编码技术，是指在发射端利用信道状态信息，对发送信号进行预处理，以消除符号间干扰(inter-symbol-interference，简称为ISI)和载波间干扰(inter-carrier-interference，简称为ICI)，从而提高系统容量的信号处理技术。在本发明中，优选地，使用块对角化(Block Diagonalize，简称为BD)算法或迫零(Zero Forcing，简称为ZF)算法进行线性预编码。

如图1所示，首先，接收端利用上行sounding导频，分别得到各UE与NodeB间的信道矩阵，利用BD算法或ZF算法求得各用户的发射端权值。具体地，BD算法描述如下：

定义 ${\tilde{H}}_j={\left[\begin{array}{cc}{H}_1^T...H_{j-1}^T& H_{j+1}^t...H_K^T\end{array}\right]}^T;$ 其中，H₁…H_K分别为K个用户的信道矩阵。

对

进行SVD分解，得到 ${\tilde{H}}_j={\tilde{U}}_j{\widetilde{\mathrm{\Σ}}}_j{\left[\begin{array}{cc}{\tilde{V}}_j^{\left(1\right)}& {\tilde{V}}_j^{\left(0\right)}\end{array}\right]}^{*},$ 其中，

是

分解得到的V矩阵的第一个列向量，

是

分解得到的其余的列向量。

对于第j个用户，矩阵 $H_j{\tilde{V}}_j^{\left(0\right)}=U_j\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\Σ}}_j& 0\\ 0& 0\end{array}\right]{\left[\begin{array}{cc}{V}_j^{\text{1}}& V_j^{\left(0\right)}\end{array}\right]}^{*}.$

对于第j个用户，在发射端所使用的权值矢量为

在接收端使用的权值为U_j。

以两个用户设备(User Equipment，简称UE)为例，接收端(即，Node B)利用码本将两个UE所使用的发射权值分别反馈给UE，后续，UE利用此权值的码本进行加权发射，并且优选地，Node B保留计算得到的发射权值，后续可以使用该发射权值对发射端发送的数据进行检测。对于使用的码本而言，由于反馈权值为列向量，在发射端为4天线时，接收端所使用的码本为4*1的列向量码本，在发射端为2天线时，接收端所使用的码本为2*1的列向量码本。关于上行多用户MIMO预编码技术的其他细节，可以参照本申请的申请人提出的标题为《下行与上行多用户多输入多输出的预编码方法及其码本》的第200710164234.X号中国专利申请来理解。

用户配对

在根据本发明实施例的用户配对方法中，针对系统中用户的信道情况和用户服务质量(Quality of Service，简称为QoS)选择MU-MIMO中的配对用户。具体地，对于系统中的用户，根据用户的信道状况，优选地，可以进一步根据用户服务质量将用户分为两组。作为一种实现方式，例如，可以根据接收信噪比来进行分组，通过预先设置基准接收信噪比(reference)，将接收信噪比高于该基准接收信噪比的用户归为第一组，将接收信噪比不高于(低于或等于)该基准接收信噪比的用户归为第二组。由于不完全功率补偿，第一组用户的接收信噪比高于第二组用户，因此，将从第一组选出的用户称为信道较好的用户，用“用户i”来表示；将从第二组选出的用户称为信道较差的用户，用“用户j”来表示，具体参见图2。

在进行配对时，分别从第一组和第二组中选择一个用户，进行配对并发射数据，每次配对的两个用户记为用户i和用户j。优选地，在进行数据发射时，可以使用Node B反馈的发射权值来进行发射。

通过以上描述的用户配对过程可以看出，在本发明实施例中，只需根据用户的信道状况将用户分组，后续基于该分组选择用户进行配对，而无需针对每个用户计算其码本或与当前用户的配对因子，相比于现有技术，算法简单，易于实现，可以提高系统性能。

对于上述的用户配对及数据发射过程，优选地，可以通过本发明实施例提供的数据传输装置来实现。图7给出了根据本发明实施例的数据传输装置的结构框图，如图7所示，该装置具有如下结构：分组模块1，用于获取各用户的信道状况，并根据各用户的信道状况将多个用户分为两个用户组，这里的获取操作可以通过本地的检测功能模块来实现，也可以从外界直接获取；配对模块3，用于从分组模块1分成的两个用户组中分别选择一个用户进行配对以发射数据。具体的细节可以参照上述的用户配对部分的描述来理解和实施，在此不再赘述。

接收端(Node B)的数据检测

以上描述的是根据本发明实施例的用户配对方法，除此之外，本发明实施例还提供了一种基于多用户MIMO技术的数据检测方法。优选地，Node B可以使用在预编码过程中保存的发射端的发射权值进行数据检测。

具体地，如上所述，选自第一组的用户(用户i)和选自第二组的用户(用户j)发射数据后，在接收端对发射端的数据进行检测，检测算法可以使用串行干扰消除(Successive Interference Canceller，简称为SIC)算法，由于SIC算法需要首先对第一个用户(用户i)的数据进行量化，并将其作为正确的量从总量中扣除，所以第一个用户的数据的正确性对第二个用户(用户j)有影响。因此，在本发明实施例中，将接收信噪比高的用户，即，用户i，作为首先进行检测的用户。后续，可以根据检测结果进行重传。

数据重传

具体地，在进行数据检测及数据重传过程中，当信道质量好的用户(例如，用户i)正确译码时，使用正确的译码进行完全干扰抵消，提高信道质量差的用户(例如，用户j)的性能；当信道质量好的用户不能正确译码时，直接对两用户的数据进行重传，减少处理开销。

一般地，检测及重传过程包括如下处理：针对配对用户的不同信道质量，确定信道质量好的用户i，并且在第一次最小均方误差(Minimum Mean Squared Error，简称为MMSE)检测后，通过硬判决来提取该用户i的数据；针对信道质量好的用户i的数据硬判决结果，计算循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check，简称为CRC)，并且进一步根据CRC校验结果，确定是否需要进一步检测信道质量差的用户j的数据，以及确定ACK/NACK信息：如果信道质量好的用户i的CRC校验错误，则无需进一步检测信道质量差的用户j的数据，直接对用户i和用户j进行重传；如果信道质量好的用户i的CRC校验正确，则对信道质量差的用户j进行完全干扰抵消并提取用户j的数据信息，接下来，进一步对用户j进行CRC校验，从而判决是否需要重传。其中，重传数据流在下一次发送时隙占用一个子帧来进行发送。

图3给出了根据本发明实施例的对发射端数据进行检测，并根据检测结果进行重传的示意图。如图3所示，接收端对用户i的数据进行CRC校验，如果用户i的数据发射失败(校验错误)，则对用户i和用户j的数据分别进行重传，该情况下的重传过程可以参照图4给出的示意图来理解；如果用户i的数据发射成功(校验正确)，则对用户j的数据进行CRC校验，如果用户j的数据发射失败(校验错误)，则重传用户j数据，而用户i发射新数据，该情况下的重传过程可以参照图5给出的示意图来理解；容易理解，如果用户j的数据也发射成功(校验正确)，则用户i和用户j将都发射新数据，具体如图6所示。

对于上述的数据检测及数据重传过程，优选地可以通过本发明实施例提供的数据传输装置来实现。图8给出了该数据输出装置的结构框图，如图8所示，该装置具有如下结构：检测模块2，用于根据预先设置的检测策略，对配对的两个用户发射的数据进行检测；重传调度模块4，用于基于检测模块的检测结果，根据重传策略调度两个用户中的部分或全部进行数据重传；其中，这里的检测策略包括：首先对两个用户中的第一用户发射的数据进行检测，如果第一用户的数据发射成功，再对两个用户中的第二用户发射的数据进行检测，其中，第一用户的信道质量高于基准信道质量，第二用户的信道质量不高于基准信道质量；这里的重传策略包括：如果第一用户的数据发射失败，则分别对两个用户的数据进行重传；如果第一用户的数据发射成功，而第二用户的数据发射失败，则对第二用户的数据进行重传。具体细节可以参照上文中对于数据检测及数据重传的描述来理解。

通过以上描述的数据重传方案，提供了一种较为有效的重传策略，其考虑了信道质量不同的用户之间的数据传输的相互影响，有助于系统性能的提高。

根据本发明实施例，还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质上承载有指令或序列，当该程序或序列被处理器调用或执行时，使得处理器执行根据本发明实施例提供的基于MIMO的预编码操作、用户配对操作、数据检测、数据重传处理中的一个或多个，具体的处理细节可以参照以上实施例中的描述来理解和实施，在此不再赘述。该处理器可以位于独立服务器中，也可以位于网络系统中，本发明对此没有限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (11)

1.一种数据传输方法，其特征在于，包括：

根据各用户的信道状况，将多个用户分为两个用户组；

从所述两个用户组中分别选择一个用户进行配对并发射数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据各用户的信道状况，将多个用户分为两个用户组包括：

预先设置基准接收信噪比；

将接收信噪比高于所述基准接收信噪比的用户分到第一用户组，将接收信噪比不高于所述基准接收信噪比的用户分到第二用户组。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在发射数据之后，所述方法还包括：

基站首先检测选自所述第一用户组的用户发射的数据；

如果检测到选自所述第一用户组的用户数据发射成功，则继续检测选自所述第二用户组的用户发射的数据；

所述基站根据检测结果执行重传策略。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述重传策略包括：

如果选自所述第一用户组的用户数据发射失败，则分别对进行配对的两个用户的数据进行重传；

如果选自所述第一用户组的用户数据发射成功，而选自所述第二用户组的用户数据发射失败，则对选自所述第二用户组的用户的数据进行重传。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在发射数据之前，所述方法还包括：

所述基站根据上行信号得到各用户的信道矩阵，并利用所述信道矩阵得到各用户的发射端权值；

所述基站使用码本将所述发射端权值反馈给相应的用户。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述发射数据包括：

使用所述基站反馈的所述发射端权值发射数据。

7.一种数据传输方法，其特征在于，包括：

对于配对的两个用户发射的数据，基站根据预先设置的检测策略进行检测，并根据检测结果执行重传策略；

其中，所述检测策略包括：首先对所述两个用户中的第一用户发射的数据进行检测，如果所述第一用户的数据发射成功，再对所述两个用户中的第二用户发射的数据进行检测；

所述第一用户的信道质量高于基准信道质量，所述第二用户的信道质量不高于所述基准信道质量。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述重传策略包括：

如果所述第一用户的数据发射失败，则分别对所述两个用户的数据进行重传；

如果所述第一用户的数据发射成功，而所述第二用户的数据发射失败，则对所述第二用户的数据进行重传。

9.一种数据传输装置，其特征在于，包括：

分组模块，用于测量各用户的信道状况，并根据各用户的信道状况将多个用户分为两个用户组；

配对模块，用于从所述分组模块分成的两个用户组中分别选择一个用户进行配对以发射数据。

10.一种数据传输装置，其特征在于，包括：

检测模块，用于根据预先设置的检测策略对配对的两个用户发射的数据进行检测；

重传调度模块，用于基于所述检测模块的检测结果，根据重传策略调度所述两个用户中的部分或全部进行数据重传；

其中，所述检测策略包括：首先对所述两个用户中的第一用户发射的数据进行检测，如果所述第一用户的数据发射成功，再对所述两个用户中的第二用户发射的数据进行检测；所述第一用户的信道质量高于基准信道质量，所述第二用户的信道质量不高于所述基准信道质量。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述重传策略包括：

如果所述第一用户的数据发射失败，则分别对所述两个用户的数据进行重传；

如果所述第一用户的数据发射成功，而所述第二用户的数据发射失败，则对所述第二用户的数据进行重传。

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