CN101594217A - 一种多用户多输入多输出系统的数据发送方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种多用户MIMO系统的数据发送技术。本发明公开了一种多用户MIMO系统的数据发送方法及装置，用以提高系统的吞吐量和可靠性，减小传输时延。所述方法包括：根据至少两个用户的数据传输相关信息，确定对所述至少两个用户的各组待发送数据的处理顺序，并按照所述处理顺序排列各组待发送数据；将按照所述处理顺序排列的各组待发送数据分别进行信道编码和调制，并进行消除用户间干扰的预处理后发送。

Description

一种多用户多输入多输出系统的数据发送方法及装置

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种多用户MIMO系统的数据发送技术。

背景技术

多用户MIMO(Multiple Input Multiple Output，多输入多输出)技术是在单用户MIMO技术的基础上发展而来的，与单用户MIMO技术不同的是，多用户MIMO技术中信道可以被多个用户共享，发射端同时和多个用户进行通信，并且对各用户的天线数目没有要求。多用户MIMO技术充分利用了空间自由度，使得系统能支持的用户数量增加，从而有效提高了系统容量和频谱利用率。多用户MIMO技术具有广阔的应用前景，将成为B3G(Beyond ThirdGeneration Mobile Communication，超三代移动通信)系统以及4G(The 4thGeneration Mobile Communication，第四代移动通信)系统的关键技术之一。

B3G系统以及4G系统在高速率数据传输的同时，对可靠性的要求也显著提高，尤其是在恶劣的自然环境下也要求满足较高可靠性。在这种背景下，混合自动重传请求(Hybrid Automatic Repeat Request，HARQ)技术已成为提高可靠性的关键技术之一。HARQ技术基于自动重传请求(Automatic RepeatRequest，ARQ)技术和前向纠错(Forward Error Correction，FEC)技术，同时具备纠错和检错功能。如果接收端通过循环冗余检测(Cyclic RedundancyCheck，CRC)检验出数据传输出错，则请求对该数据进行重传，进而提高该数据被正确接收的可靠性。

随着MIMO技术的飞速发展，将HARQ技术应用于MIMO系统已经是一种必然趋势，MIMO技术的引入也给HARQ技术带来了可利用的空间自由度。目前对于MIMO-HARQ技术的研究主要集中在利用MIMO技术的多天线特性设计重传策略和重传数据的处理方式，从而最大限度地提高系统的可靠性和吞吐量，使系统获得最优的整体性能。如图1所示，现有MIMO-HARQ系统中，如果接收端检验出数据传输出错，将通过反馈信息请求发射端对该数据进行重传。发射端采取的重传策略是对上一次发射的所有数据进行重传；同时为了保证系统的可靠性，发射端需对重传数据进行一定的处理，在对数据进行第k次重传时，发射端将根据信道信息和前k-1次重传的情况确定本次重传采用的预编码矩阵Fk。因为每次的重传数据相同，可以在接收端通过检测判决对接收信号进行联合处理，提高正确译码的概率。

多用户MIMO系统中，接收端为相互独立的多个用户，发射端同时和该多个用户进行通信，每次向该多个用户同时发送数据。可见，按照现有MIMO-HARQ系统的重传策略和重传数据的处理方式，每次对所有数据进行重传，显然会降低多用户MIMO系统的吞吐量；同时，由于各用户间无法对数据进行协同处理，所以在接收端也无法通过对接收信号进行联合处理以消除用户间干扰，从而降低了多用户MIMO系统的可靠性。

发明内容

本发明提供一种多用户多输入多输出系统的数据发送方法及装置，用以提高系统的吞吐量和可靠性，减少传输时延。

本发明提供一种多用户多输入多输出系统的数据发送方法，包括：

根据至少两个用户的数据传输相关信息，确定对所述至少两个用户的各组待发送数据的处理顺序，并按照所述处理顺序排列各组待发送数据；

将按照所述处理顺序排列的各组待发送数据分别进行信道编码和调制，并进行消除用户间干扰的预处理后发送。

本发明提供一种多用户多输入多输出系统的数据发送装置，包括：

控制模块：用于根据至少两个用户的数据传输相关信息，确定对所述至少两个用户的各组待发送数据的处理顺序；

置换模块：用于按照所述处理顺序排列各组待发送数据；

处理发送模块：用于将按照所述处理顺序排列的各组待发送数据分别进行信道编码和调制，并进行消除用户间干扰的预处理后发送。

本发明提供的多用户多输入多输出系统的数据发送方法，根据至少两个用户的数据传输相关信息，确定对至少两个用户的各组待发送数据的处理顺序，由于处理顺序与信道增益相关，提升了系统的吞吐量，改善了传输的可靠性，减小了系统的传输时延；并通过发射端消除用户间干扰的预处理，消除了用户间干扰的影响，从而提升了系统的可靠性，使系统的整体性能得到提升。

附图说明

图1为现有技术中MIMO-HARQ系统结构示意图；

图2为本发明实施例中多用户MIMO系统的数据发送方法流程图；

图3为本发明实施例中多用户MIMO系统的数据发送装置框图；

图4为本发明实施例中预处理单元的一种可能结构框图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种多用户MIMO系统的数据发送方法及装置，用以提高系统的吞吐量和可靠性，减小传输时延，从而提升系统的整体性能。由于接收端的各用户间无法对数据进行协同处理来消除用户间干扰，所以在多用户MIMO系统中需要在发射端对至少两个用户的待发送数据进行预处理来消除用户间干扰。目前，常用的预处理方式包括线性预编码和非线性预编码。由于非线性预编码的性能优于线性预编码，并且非线性预编码能够达到多用户MIMO系统的容量域，所以较优的，预处理方式采用非线性预编码方式。THP(Tomlinson-Harashima Pre-coding)技术是一种非线性预编码方式，具有低复杂度和高性能的特点，本发明实施例将基于THP技术的多用户MIMO系统，详细介绍多用户MIMO系统的数据发送方法。

THP技术可用于时分双工模式、以及不限反馈信道带宽的频分双工模式的多用户MIMO系统，对其进行简单介绍。为了便于分析，假设发射端的发射天线数目为N，每根发射天线上可发射一路独立的数据流，也可称为一组待发送数据，则可支持的最大用户数目为N；接收端每个用户只有一根接收天线，假设接收端每个用户只有一根接收天线，与实际情况相符合。本实施例中，假设N根发射天线对应N个用户，即一根发射天线向一个用户发送数据；第i个用户对应的信道响应为h_i，其中h_i为N维的行向量，其对应的一组待发送数据为u_i，u_i经THP预处理后的发射数据为x_i。其中，从一组待发送数据u_i到发射数据x_i之间的THP预处理主要包括三部分操作：串行干扰消除、取模和线性处理。若用户有多根接收天线，则可通过接收波束成形技术得到等效的信道响应

(因此只需考虑用户具有单天线的情况)。

假定不考虑对各用户对应数据的处理顺序，即向N个用户发送的数据按照用户的编号顺序排列，则多组待发送数据组成的待发送数据向量为u＝[u₁，u₂，…，u_N]^T，经处理后的发射数据向量为x＝[x₁，x₂，…，x_N]^T。该系统的信道响应矩阵可写成如下等效形式： $H={[h_1^H,h_2^H,...,h_N^H]}^H,$ 其中矩阵A^T表示矩阵A的转置矩阵，矩阵A^H表示矩阵A的共轭转置矩阵。

对THP预处理中各操作的功能和实现原理进行简单介绍。

对N×N矩阵H^H进行QR分解，得到：H^H＝QR，则H＝R^HQ^H＝SQ^H。其中，S为下三角矩阵，对角线元素为正实数；Q为酉矩阵，即满足Q^HQ＝I。为了消除信道响应矩阵H可能产生的用户间干扰，可以根据Q^H通过线性处理操作消除用户将干扰，即乘以矩阵Q^H的共轭转置矩阵Q(也为逆矩阵)，从而消除了信道响应矩阵H经QR分解得到的Q^H。下三角矩阵S同样会造成用户间干扰，可以根据S通过串行干扰消除操作消除用户间干扰，如公式[1]所示：

$v_i=u_i-\underset{k=1}{\overset{i-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{S_{\mathrm{ik}}}{S_{\mathrm{ii}}}{v}_k---\left[1\right]$

其中，S_ik为下三角矩阵S第i行第k列的元素，v_i为经过串行干扰消除操作之后得到的中间数据。

可以将S称为第一干扰矩阵，Q^H称为第二干扰矩阵。

很明显，由于公式[1]中最后一项

的引入，会使得v_i的发射功率较u_i变大(直观上理解，即该项将星座点移至星座图之外)，从而影响了系统的整体性能，因此通过取模操作(将v_i搬移至星座图内)，来消除该项对发射功率的影响。至此，信道响应矩阵H可能产生的用户间干扰已完全被消除，多用户MIMO系统等效于在N个并行信道上同时发送数据，各并行信道之间没有干扰。

以上并未考虑对各用户对应数据的处理顺序，而实际上，对各用户对应数据的处理顺序，对信道性能有着很大影响。定义用户所处的层数来描述对用户对应数据的处理顺序，即层数表示用户对应数据在待发送数据向量u中所处位置。用户所处的层数越高，则其对应数据在待发送数据向量u中的位置越靠前，例如位于层数最高的用户，其对应数据为待发送数据向量u中的第一个。定义层数最高为第1层，最低为第N层。

如前所述，在经过THP预处理后，多用户MIMO系统等效于在N个并行信道上同时发送数据，易知，第i个用户的接收信号经取模操作后如公式[2]所示：

y_i＝S_iiu_i+n_i    [2]

其中n_i为加性高斯白噪声，用户对应的信道增益为|S_ii|。

则第i个用户的信噪比如公式[3]所示：

${\mathrm{SNR}}_i=\frac{{\left|S_{\mathrm{ii}}\right|}^2{P}_{u_i}}{{\mathrm{\σ}}^2}---\left[3\right]$

其中

为第i个用户对应的发射功率，σ²为噪声功率。

由于高斯白噪声对每个用户的影响是相同的，因此信道性能由下三角矩阵S的对角线元素决定。随着对用户对应数据的处理顺序的变化，信道响应矩阵H也会发生相应的变化，从而使下三角矩阵S发生改变，从而影响信道性能。

根据QR分解的性质，可得到用户对应数据的处理顺序对信道性能的影响为：

第一点、层数最高的用户i对应的信道增益为||h_i||，而其余各层用户k(k≠i)对应的信道增益小于||_hk||；

第二点、对于同一用户，其所处层数越高，对应的信道增益越大，所处层数越低，对应的信道增益越小。

对以上两点进行简单证明。任何一个m×n矩阵A都可经QR分解为A＝QR，其中Q是m×n的矩阵，满足Q^HQ＝I；R是n阶上三角矩阵。矩阵A经过QR分解之后，所有R矩阵的对角线上相同位置元素的模是相等的。采用Householder变换来对矩阵A进行QR分解，整个QR分解过程通过对矩阵A的第1列到第n列逐列左乘Householder矩阵来实现，如公式[4]所示：

$H_{1}A=\left[\begin{array}{ccccc}{r}_{11}& r_{12}& r_{13}& ...& r_{1n}\\ 0& x_{22}^{\left(1\right)}& x_{23}^{\left(1\right)}& ...& x_{2n}^{\left(1\right)}\\ .& .& .& ...& .\\ .& .& .& ...& .\\ .& .& .& ...& .\\ 0& x_{m2}^{\left(1\right)}& x_{m3}^{\left(1\right)}& ...& x_{\mathrm{mn}}^{\left(1\right)}\end{array}\right]---\left[4\right]$

这样，可应用H₁消除第一列中除了第一个元素之外的其它元素，其它各列也相应变化。该过程可看成把第一列所有元素的能量都集中到该列的第一个元素r₁₁上，这也就证明了第一点影响。

继续构造第二个Householder矩阵，如公式[5]所示：

$H_2{H}_{1}A=\left[\begin{array}{ccccc}{r}_{11}& r_{12}& r_{13}& ...& r_{1n}\\ 0& r_{22}& x_{23}^{\left(2\right)}& ...& x_{2n}^{\left(2\right)}\\ .& .& .& ...& .\\ .& .& .& ...& .\\ .& .& .& ...& .\\ 0& 0& x_{m3}^{\left(2\right)}& ...& x_{\mathrm{mn}}^{\left(2\right)}\end{array}\right]---\left[5\right]$

这样就把第二列除r₁₂之外所有元素的能量集中到r₂₂上。

针对其余各列均用Householder矩阵重复以上过程，直至得到上三角矩阵R。矩阵A可写成：A＝(H_n…H₂H₁)^-1R＝QR，完成了对矩阵A的QR分解操作。

下面证明上述第二点影响。首先考虑一种简单的情况，即将第2列与第i列(2＜i＜n)交换后对角线元素模值的变化情况。因为Householder矩阵为正交矩阵，因此左乘该矩阵后不改变各列的模值。改变列的顺序通过对矩阵A右乘初等矩阵P实现，如公式[6]所示：

H₁(AP)＝(H₁A)P        [6]

其中，初等矩阵P如公式[7]所示：

$P=\left[\begin{array}{ccccccccccccc}1& & & & & & & & & & & & \\ & 0& & & & & & 1& & & & & \\ & & 1& & & & & & & & & & \\ & & & .& & & & & & & & & \\ & & & & .& & & & & & & & \\ & & & & & .& & & & & & & \\ & & & & & & 1& & & & & & \\ & 1& & & & & & 0& & & & & \\ & & & & & & & & 1& & & & \\ & & & & & & & & & .& & & \\ & & & & & & & & & & .& & \\ & & & & & & & & & & & .& \\ & & & & & & & & & & & & 1\end{array}\right]\begin{array}{c}\\ 2\\ \\ \\ \\ \\ \\ i\\ \\ \\ \\ \\ n\×n\end{array}---\left[7\right]$

可见，在第一列不变的情况下，H₁不变。交换了第2列和第i列的顺序后，只是改变了矩阵H₁A第2列和第i列的各元素值，其余各列的元素值并没有变化。因此，越靠前处理的列，越能尽快把能量压缩到对角线元素上，越靠后处理的列，其浪费在非对角线元素上的能量越多。因此第2列对应对角线元素模值较交换前减小，第i列对应对角线元素模值较交换前增大。

易将该结论推广为：前k列不变的情况下，交换第i列和第j列(i＜j)顺序后，第j列对应的对角线元素(顺序交换前为r_jj，顺序交换后为r′_ii)模值增大。

对应的在接收端，由于在发射端发送数据时，用户间干扰的影响已完全消除，各用户接收到的信号都是发送给本终端的。接收端对接收到的信号需要经过取模操作，以消除THP预处理中取模操作的影响；然后进行解调和译码操作。译码操作采取先信道译码，再进行CRC校验的方式。由于采用并行ARQ技术，各用户能够根据CRC校验码判断本次传输是否出错，然后向发射端发送反馈信息。如果传输正确，则反馈信息为ACK(Acknowledgement，确认)信令；如果传输出错，则反馈信息为NACK(Negative ACK，非确认)信令，要求对本次传输的数据进行重传；同时保存译码所得软信息，用于重传之后的数据合并操作。

本发明实施例中进行预处理时，不限于采用THP方式，也可以基于其它线性预编码或者非线性预编码方式，只要该方式中用户对应数据的处理顺序对信道性能有影响，并且能够消除用户间干扰即可；接收端需要根据发射端进行的预处理，进行相应的逆操作，以准确恢复出原始数据。

基于以上分析，本发明实施例提供一种多用户MIMO系统的数据发送方法，如图2所示，包括：

S201、根据至少两个用户的数据传输相关信息，确定该至少两个用户的各组待发送数据的处理顺序，并按照该处理顺序排列各组待发送数据；

S202、将按照处理顺序排列的各组待发送数据分别进行信道编码和调制，并进行消除用户间干扰的预处理后发送。

对于发射端来说，如果用户的反馈信息为ACK信令，则该用户的待发送数据为新数据，以提升系统的吞吐量；如果用户的反馈信息为NACK信令，则该用户的待发送数据为重传数据，即上一次传输的旧数据，以保证传输的可靠性。

发射端需要根据用户的数据传输相关信息确定对至少两个用户的各组待发送数据的处理顺序。用户的数据传输相关信息至少包括用户的反馈信息，按照反馈NACK的用户的待发送数据的处理顺序优先于反馈ACK的用户的待发送数据的处理顺序，即反馈信息为NACK的用户所处层数高于反馈信息为ACK的用户。

用户的数据传输相关信息除了反馈信息之外，还可包括以下一种或者几种，例如：

用户的QoS(Quality of Service，服务质量信息)：每个用户的QoS的数值不同，QoS的数值越高，用户所处层数也应越高，这样可以最大限度地减小系统时延，提高服务质量。较优的，对反馈NACK的用户的各组待发送数据，按照QoS的数值由高到低的顺序确定处理顺序，这样可以保证重传数据的正确传输；当然，对反馈ACK的用户的各组待发送数据，也可同样按照QoS的数值由高到低的顺序确定处理顺序。

用户的信道响应信息：各用户所能得获得的信道增益由信道响应信息决定，信道增益越高，用户所处层数也应越高。较优的，对反馈NACK的用户的各组待发送数据，按照信道增益由高到低的顺序确定处理顺序；当然，对反馈ACK的用户的各组待发送数据，也可同样信道增益由高到低的顺序确定处理顺序。当几个用户的QoS的数值相同或接近的情况下，可结合用户各自的信道响应信息，优先处理信道增益高即信道条件好的用户，进一步提高重传的可靠性，减小系统时延。

用户的剩余重传次数：剩余重传次数也可用于确定对用户的待发送数据的处理顺序。例如：当反馈信息为NACK的用户，其QoS的数值、信道响应信息都接近，而且信道条件比较好时，那么可优先传输剩余次重传数数少的用户的数据，保证系统的可靠性。一种特殊情况是，当反馈信息为NACK的用户，其QoS的数值、信道增益都不是很理想，即低于设定的阈值(可以灵活设定)时，而剩余重传次数又只剩一次时，那么可将该用户放在最低层，以提高系统的整体吞吐量。

可见，在以上各用户的数据传输相关信息方面，在综合考虑以上四个要素时，优先考虑反馈信息NACK/ACK，再依次考虑QoS、信道响应信息、剩余重传次数三个要素。实际上这几个要素是综合考虑的一个过程，首先考虑的是按照反馈信息为NACK的用户到反馈信息为ACK的用户的顺序来排列用户所处层数；然后优先考虑QoS，按照QoS的数值由高到低的顺序排列用户所处层数，主要是针对反馈信息为NACK的用户，这时是忽略信道响应信息和剩余重传次数的；当QoS的数值相同或接近时，再考虑信道响应信息的影响，优先选择信道增益大的用户的数据进行传输；剩余重传次数是最后考虑的因素。

本发明实施例同时一种多用户MIMO系统的数据发送装置，如图3所示，包括：

控制模块30：用于根据至少两个用户的数据传输相关信息，确定对至少两个用户的各组待发送数据的处理顺序，该模块一般位于高层，如MAC层；

置换模块31：用于按照该处理顺序排列各组待发送数据；

处理发送模块32：用于将按照处理顺序排列的各组待发送数据分别进行信道编码和调制，并进行消除用户间干扰的预处理后发送。

其中控制模块30还用于根据用户反馈的ACK和NACK，确定反馈NACK的用户的待发送数据的处理顺序优先于反馈ACK的用户的待发送数据的处理顺序。

其中，处理发送模块32包括至少两个信道编码单元321、至少两个调制单元322、预处理单元323和发送单元324，其中：

信道编码单元321用于对一组待发送数据进行信道编码得到一组编码序列；

调制单元322用于对接收的一组编码序列进行调制得到一组数据符号；

预处理单元323用于接收至少两个调制单元322输出的至少两组数据符号，进行消除用户间干扰的预处理；

发送单元324用于发送预处理后的至少两组数据符号。

u_i代表第i个用户的一组待发送数据，N组待发送数据先通过置换模块31，置换模块31对各组待发送数据进行线性处理，等价于用一个置换矩阵P与待发送数据向量相乘。置换矩阵P根据用户的数据传输相关信息确定，初始设置为单位矩阵。

经置换模块31处理后各组待发送数据进入各自的信道编码单元321，信道编码单元321采取先加CRC(Cyclic Redundancy Check)校验码，再进行信道编码(如Turbo编码)的方式。由于多用户MIMO系统中各用户只能接收本终端的信息，用户之间不能进行协同通信，因此各用户的待发送数据只能独立进行信道编码操作。信道编码后的一组编码序列再通过调制操作得到一组数据符号，至少两组数据符号进入预处理单元323以消除用户间干扰。当预处理单元323采用THP方式时，如图4所示，具体包括：

分解子单元401：用于将至少两个用户对应的信道响应矩阵分解为第一干扰矩阵和第二干扰矩阵，其中第一干扰矩阵为下三角矩阵，第二干扰矩阵为酉矩阵；

第一干扰消除子单元402：用于对接收到的至少两组数据符号，根据第一干扰矩阵进行消除用户间干扰的操作；

取模子单元403：用于对第一干扰消除子单元402输出的数据进行取模操作；

第二干扰消除子单元404：用于将取模子单元403输出的数据乘以该第二干扰矩阵的共轭转置矩阵后输入发送单元324。

由于传输时延的要求，重传的次数是受限的。超过最大重传次数仍无法正确传输的数据将被丢弃，造成传输错误。因此，在发射端对重传数据进行一定的处理是十分必要的。恰当的处理可以提高重传的可靠性，达到减小系统传输时延和差错率的目的。本发明实施例根据THP技术的串行处理特性，在发射端引入置换模块，通过置换矩阵P对待发送数据做线性处理，来提高重传数据的可靠性，从而降低传输时延。

THP技术的串行处理特性使得每层具有不同的信道性能，使用户所能获得的信道增益与其所处层数有很大关系。对于同一用户，其所处层数越高，信道增益越大，所处层数越低，信道增益越小。当用户处于最高层时其所能获得的信道增益最大，而用户的接收信噪比与用户对应的信道增益的平方成正比。因此，提高用户对应的信道增益是提高传输可靠性的有效途径。本发明实施例利用这一特点，通过置换矩阵P将重传数据所处层数提高来提高重传数据的接收信噪比，从而实现提高重传可靠性的目的。

下面将对置换矩阵P的构造进行介绍。

假设共收到n个用户(1≤n≤N)的反馈信息为NACK，则发射端需对这n个用户上一次发送的数据进行重传。将确定该n个用户的各组待发送数据的处理顺序，使得该n个用户在置换前所处的层数为{i₁，i₂，…，i_n}，置换后所处层数为{j₁，j₂，…，j_n}，且满足j_k≤i_k，j₁＜j₂＜…＜j_k，(1≤k≤n)。则置换矩阵P如公式[8]所示：

P＝P_nP_n-1…P₁           [8]

其中P_k(1≤k≤n)用于调整第k个需重传用户的所处层数。为了保持N-n个发送新数据的用户的处理先后顺序，则如公式[9]所示：

$P_k=P_{i_k,i_k-1}{P}_{i_k,i_k-1}...P_{i_k,j_k}---\left[9\right]$

P_i，j表示一个初等矩阵，其作用是互换矩阵中第i行和第j行的元素，如公式[10]所示：

$P_{\mathrm{ij}}=\left[\begin{array}{ccccccccccccccccc}1& & & & & & & & & & & & & & & & \\ & .& & & & & & & & & & & & & & & \\ & & .& & & & & & & & & & & & & & \\ & & & .& & & & & & & & & & & & & \\ & & & & 1& & & & & & & & & & & & \\ & & & & & 0& & & & & & & 1& & & & \\ & & & & & & 1& & & & & & & & & & \\ & & & & & & & .& & & & & & & & & \\ & & & & & & & & .& & & & & & & & \\ & & & & & & & & & .& & & & & & & \\ & & & & & & & & & & 1& & & & & & \\ & & & & & 1& & & & & & 0& & & & & \\ & & & & & & & & & & & & 1& & & & \\ & & & & & & & & & & & & & .& & & \\ & & & & & & & & & & & & & & .& & \\ & & & & & & & & & & & & & & & .& \\ & & & & & & & & & & & & & & & & 1\end{array}\right]\begin{array}{c}\\ \\ \\ \\ \\ i\\ \\ \\ \\ \\ \\ j\\ \\ \\ \\ \\ \end{array}---\left[10\right]$

通过公式[8]构造得到的置换矩阵P，即可完成对各组待发送数据的置换处理，提高需重传用户的层数，增强重传的可靠性。

值得注意的是，在进行置换操作之后，信道响应矩阵H也应根据置换矩阵P调整其各行顺序，构造新的信道响应矩阵H，再进行THP预处理。

本发明实施例提供的多用户MIMO系统的数据发送方法，通过发射端消除用户间干扰的THP预处理，消除了用户间干扰的影响，从而提升了多用户MIMO系统的可靠性；并根据至少两个用户的反馈信息，以及QoS、信道响应信息和剩余重传次数等数据传输相关信息，确定对至少两个用户的各组待发送数据的处理顺序，由于处理顺序与信道增益相关，提升了系统的吞吐量，改善了重传的可靠性，减小了多用户MIMO系统的传输时延，使系统的整体性能得到提升。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1、一种多用户多输入多输出系统的数据发送方法，其特征在于，包括：

根据至少两个用户的数据传输相关信息，确定对所述至少两个用户的各组待发送数据的处理顺序，并按照所述处理顺序排列各组待发送数据；

将按照所述处理顺序排列的各组待发送数据分别进行信道编码和调制，并进行消除用户间干扰的预处理后发送。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据传输相关信息包括用户反馈的确认信令ACK和非确认信令NACK；以及，

所述根据至少两个用户的数据传输相关信息，确定对所述至少两个用户的各组待发送数据的处理顺序，具体包括：确定反馈NACK的用户的待发送数据的处理顺序优先于反馈ACK的用户的待发送数据的处理顺序。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，当用户反馈ACK时，用户的待发送数据为新数据；当用户反馈NACK时，用户的待发送数据为重传数据。

4、如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述数据传输相关信息还包括：服务质量信息QoS；以及

所述根据至少两个用户的数据传输相关信息，确定对所述至少两个用户的各组待发送数据的处理顺序，具体包括：对反馈NACK的用户的各组待发送数据，按照QoS的数值由高到低的顺序确定处理顺序。

5、如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述数据传输相关信息还包括：信道响应信息；以及

所述根据至少两个用户的数据传输相关信息，确定对所述至少两个用户的各组待发送数据的处理顺序，具体包括：根据信道响应信息确定信道增益，对反馈NACK的用户的各组待发送数据，按照信道增益由高到低的顺序确定处理顺序。

6、如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述数据传输相关信息还包括：信道响应信息；以及

所述根据至少两个用户的数据传输相关信息，确定对所述至少两个用户的各组待发送数据的处理顺序，具体包括：根据信道响应信息确定信道增益，对反馈NACK且QoS的数值相同的用户的各组待发送数据，按照信道增益由高到低的顺序确定处理顺序。

7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述数据传输相关信息还包括：剩余重传次数；以及，

所述根据至少两个用户的数据传输相关信息，确定对所述至少两个用户的各组待发送数据的处理顺序，具体包括：对反馈NACK且QoS的数值相同、以及信道增益相同的用户的各组待发送数据，按照剩余重传次数由小到大的顺序确定处理顺序。

8、如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

当反馈NACK的用户，其QoS的数值和信道增益低于设定的阈值，且剩余重传次数为1时，将所述用户的待发送数据的处理顺序排在最后。

9、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述进行消除用户间干扰的预处理，包括：

对分别进行信道编码和调制之后的各组待发送数据，根据第一干扰矩阵进行消除用户间干扰的操作；并

在取模操作之后乘以第二干扰矩阵的共轭转置矩阵，所述第一干扰矩阵和第二干扰矩阵是根据所述至少两个用户对应的信道响应矩阵确定的。

10、如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一干扰矩阵和第二干扰矩阵的确定方法，包括：

将所述信道响应矩阵分解为一个下三角矩阵和一个酉矩阵，所述酉矩阵与其共轭转置矩阵相乘为单位矩阵；

确定分解得到的所述下三角矩阵为第一干扰矩阵，所述酉矩阵为第二干扰矩阵。

11、一种多用户多输入多输出系统的数据发送装置，其特征在于，包括：

控制模块：用于根据至少两个用户的数据传输相关信息，确定对所述至少两个用户的各组待发送数据的处理顺序；

置换模块：用于按照所述处理顺序排列各组待发送数据；

处理发送模块：用于将按照所述处理顺序排列的各组待发送数据分别进行信道编码和调制，并进行消除用户间干扰的预处理后发送。

12、如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述数据传输相关信息包括用户反馈的确认信令ACK和非确认信令NACK；以及，

所述控制模块还用于根据用户反馈的ACK和NACK，确定反馈NACK的用户的待发送数据的处理顺序优先于反馈ACK的用户的待发送数据的处理顺序。

13、如权利要求11或12所述的装置，其特征在于，所述处理发送模块包括至少两个信道编码单元、至少两个调制单元、预处理单元和发送单元，其中：

所述信道编码单元用于对一组待发送数据进行信道编码得到一组编码序列；

所述调制单元用于对接收的一组编码序列进行调制得到一组数据符号；

所述预处理单元用于接收所述至少两个调制单元输出的至少两组数据符号，进行消除用户间干扰的预处理；

所述发送单元用于发送预处理后的至少两组数据符号。

14、如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述预处理单元，包括：

分解子单元：用于将至少两个用户对应的信道响应矩阵分解为第一干扰矩阵和第二干扰矩阵，所述第一干扰矩阵为下三角矩阵，第二干扰矩阵为酉矩阵；

第一干扰消除子单元：用于对接收到的至少两组数据符号，根据所述第一干扰矩阵进行消除用户间干扰的操作；

取模子单元：用于对第一干扰消除子单元输出的数据进行取模操作；

第二干扰消除子单元：用于将取模子单元输出的数据乘以所述第二干扰矩阵的共轭转置矩阵后输入发送单元。

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