CN102439868A

CN102439868A - 一种数据传输方法、通讯系统以及相关设备

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Publication number: CN102439868A
Application number: CN2009801008239A
Authority: CN
Inventors: 李斌; 罗毅; 沈晖
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2009-03-16
Filing date: 2009-03-16
Publication date: 2012-05-02
Anticipated expiration: 2029-03-16
Also published as: WO2010105400A1; JP2011519519A; US8503564B2; EP2315365A4; US20100232528A1; EP2315365A1; EP2315365B1; CN102439868B; JP5264990B2

Abstract

提供一种数据传输方法、通讯系统以及相关的设备。数据传输方法包括：发射端获取本发射端到各接收端的信道信息；发射端根据该信道信息获取接收端对应的控制向量；发射端采用一维调制方式对待发送数据进行调制得到调制符号：发射端将该调制符号与该控制向量进行处理得到每根天线的传输数据；发射端向接收端发送该传输数据：接收端在接收符号的一个预置的空间方向上接收该传输数据。

Description

一种数据传输方法、通讯系统以及相关设备

技术领域

本发明实施例涉及通讯领域，尤其涉及一种数据传输方法、通讯系统以及相关设备。

背景技术

无线通信系统中，信道容量随着天线数的增加而增大。为了获得较单天线系统更大的系统容量 , 多天线 MIMO ( multi-input-multi-output )传输系统通过分别在发送端和接收端放置多根天线提高了无线链路的频谱效率及链路可靠性。采用多天线的系统，其信道称为 MIMO信道。为了有效利用 MIMO信道，研究人员提出了各种方法来获得 MIMO信道容量，如空时编码、预编码等。

MIMO技术常利用的是空间复用和分集。 MIMO的空间复用技术通过充分利用信道状态信息来进行预编码，进而提高系统的性能。 MIMO预编码技术是在发射端利用信道状态信息对发射信息进行预处理。这类技术为闭环多天线技术，包括利用预编码的空时编码技术，复用技术和联合收发技术等。其中，在实际情况中经常出现的 MIMO下行广播场景，更是得到了广泛的研究。

在 MIMO下行广播场景下（ MIMO Broadcast Downlink )，脏纸编码（ Dirty Paper Coding )是一种优化的解决方案，可以获得系统的最大和容量。但是脏纸编码还仅仅是信息论的结果，最优的脏纸编码目前仍是未解决的问题，还没有实际系统的应用，为此，大部分的研究都集中于更加易于实现的预编码方法。

多用户预编码技术有多种实现方法，如多用户预编码还可以分类为线性预编码和非线性预编码两大类。

线性预编码方法包括干扰完全消除方法（迫零、块对角化）以及信干噪比平衡预编码。干扰完全消除方法又包括迫零、块对角化等。所谓迫零即在发射端通过预编码使得在每一个接收端消除了其他非期望信号对该接收端的干扰。

除了多用户预编码技术之外，无线通信系统中高斯信道容量也是研究的一个热点。然而，高斯干扰信道容量的问题一直未能得到有效的解决，所谓高斯干扰信道容量的问题，是指不同用户的信号存在相互干扰，用户间数据不能共享，无法进行联合的发送，但每个用户均知道完整的信道信息。

由于无法解决干扰信道下用户间的相互干扰问题，因而传统的解决方案主要有两种，一种是在干扰较小时，可将干扰当作噪声处理，另一种方法是正交化，但容量较小，仅为 l/ log SN +

近年来，不断有学者对高斯干扰信道进行了研究，发现对称高斯干扰信道中单用户的容量界为 112 log(SNi?) +。(log(SNi?))。同时还发现 , 干扰对齐的方法可以接近容量限。

干扰对齐是在已知完整信道信息的情况下，通过发射端预处理，将每个接收端的有用信号与干扰信号在空间上分离，而不同发射端对该接收端的干扰均对齐到一个空间维度上，从而避免干扰的影响，达到提升容量的目的。

但是，现有技术的方案中，发射端在对信号进行预处理之后，发射信号分布在实部以及虚部，再发送给接收端，接收端接收信号的有用信号将分布在接收信号的实部和虚部，即接收信号的整个空间上，为了消除干扰，需要将实部和虚部的干扰都对零，因而使得有用信号的控制向量空间受到约束，其信噪比难以优化提高，因此现有技术的系统性能受到限制。

发明内容

本发明实施例提供了一种数据传输方法、通讯系统以及相关设备，能够增加传输系统所能支持的用户数目，提高系统性能。

本发明实施例提供的数据传输方法，包括：发射端获取本发射端到各接收端的信道信息；发射端根据所述信道信息获取接收端对应的控制向量；发射端采用一维调制方式对待发送数据进行调制得到调制符号；发射端将所述调制符号与所述控制向量进行处理得到每根天线的传输数据；发射端向接收端发送所述传输数据；接收端在接收符号的一个预置的空间方向上接收该传输数据。

本发明实施例提供的通讯系统，包括：发射端，获取本发射端到各接收端的信道信息，根据所述信道信息获取接收端对应的控制向量，采用一维调制方式对待发送数据进行调制得到调制符号 ,将调制符号与所述控制向量进行处理得到每根天线的传输数据，向接收端发送所述传输数据；接收端，用于在接收符号的一个预置的空间方向上接收该传输数据。

本发明实施例提供的数据发送装置，包括：信道信息获取单元，用于获取本发数据发送装置到各接收端的信道信息；控制向量获取单元，用于根据所述信道信息获取接收端对应的控制向量；数据处理单元，用于采用一维调制方式对待发送数据进行调制得到调制符号，将调制符号与所述控制向量进行处理得到每根天线的传输数据；数据发送单元，用于向接收端发送所述传输数据。

本发明实施例提供的数据接收装置，包括：获取单元，用于获取发射端与本数据接收装置之间的信道信息；信道信息反馈单元，用于向发射端反馈所述信道信息；数据接收单元，用于在接收符号的一个预置的空间方向上接收发射端发送的传输数据。

本发明实施例中，在发射端发送传输数据之后，接收端会在接收符号的一个预置的空间方向上接收该传输数据 ,发射端采用一维调制方式对待发送数据进行调制得到调制符号，将发射信号仅分布在实部，或者是虚部，接收端无需对实部和虚部的干扰都进行对零，增加了有用信号的选取空间，因而能够提高系统性能，同时也能增加传输系统所能支持的用户数目。

附图说明

图 1为本发明实施例中数据传输方法一个场景示意图；

图 2为本发明实施例中发射端系统架构示意图；

图 3为本发明实施例中数据传输方法实施例示意图；

图 4为本发明实施例中数据传输方法另一场景示意图；

图 5为本发明实施例中数据传输方法再一场景示意图；

图 6为本发明实施例中通讯系统实施例示意图；

图 7为本发明实施例中数据发送装置实施例示意图；

图 8为本发明实施例中数据接收装置实施例示意图；

图 9为本发明实施例中一个性能曲线示意图；

图 10为本发明实施例中另一性能曲线示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种数据传输方法、通讯系统以及相关设备，用于增加传输系统所能够支持的用户数目，提高系统性能。

本发明实施例中的数据传输方法具体可以包括：

( 1 )发射端获取本发射端到各接收端的信道信息；

本实施例中，发射端发送数据之前，获取本发射端到各接收端的信道信息，具体的获取过程可以是发射端接收各接收端反馈的信道信息，或者是发射端自身检测信道信息 , 具体方式将在后续实施例中进行说明。

( 2 )发射端根据所述信道信息获取接收端对应的控制向量；

发射端获取了本发射端到各接收端的信道信息之后 ,即可根据这些信道信息获取接收端对应的控制向量。

( 3 )发射端采用一维调制方式对待发送数据进行调制得到调制符号；

( 4 )发射端将调制符号与所述控制向量进行处理得到每根天线的传输数据；

本实施例中，具体的将调制符号与所述控制向量进行处理的方式可以为：将调制符号与所述控制向量相乘，可以理解的是，在实际应用中，除了相乘之外，同样还可以为其他的运算方式，具体的运算方式此处不作限定。

( 5 )发射端向接收端发送所述传输数据；

( 6 )接收端在接收符号的一个预置的空间方向上接收该传输数据。

为便于理解，下面将上述实施例中的数据传输方法分为集中式方案以及分布式方案进行分别描述：

首先请参阅图 1 ,本发明实施例中数据传输方法一个场景是基于 K个用户的波束成形系统，即集中式的数据传输系统，在该系统中：

基站侧有^根接收天线， K个用户的波束成形系统，使用不同的控制向量同时向 K个用户发送 K个数据流。为了避免发至 K个用户的数据流间的干扰，本发明将有用信号对齐到接收端的实部或者是虚部，而将干扰信号对齐到接收端的虚部或者是实部，接收端收到接收信号后直接丢弃其虚部或者是实部，即消除了虚部或者是实部中包含的干扰；

需要说明的是，若将有用信号对齐到实部，则将干扰信号对齐到虚部，若将有用信号对齐到虚部，则将干扰信号对齐到实部；

同理，接收端若在实部接收有用信号，则直接丢弃虚部的干扰，若在虚部接收有用信号，则直接丢弃实部的干扰。

在后续的各个实施例中，均以将发射信号调制到实部，将其对其他用户的干扰对齐到虚部为例进行说明，接收端收到接收信号后直接丢弃虚部，即消除了虚部中包含的干扰，可以理解的是，在实际应用中，发射端同样可以将发射信号调制到虚部，而将干扰对齐到实部，接收端也同样可以从虚部接收有用信号，而直接丢弃实部的干扰，具体过程类似，此处不作限定。

假设基站根天线到第 m个用户的信道状态信息为 H_m = [h_ml h_m2 . · _Ντ , l≤m≤K , 其中，是独立零均值复高斯单位变量，第 /个用户的控 ^J ^向量为 V, = [v_n v_l2 ...ν_ΙΝτ ^τ , 这里 Λ:^γ表示 Λ:的转置， ^口 [v„ v_/2 ...v_lN 表示 [v_;i v_/2… ]的转置。

第 m个用户的接收信号可表示为：

这里 ^是第 / 个数据流的发送符号，假设其为独立同分布的零均值单位方差变量 , 是方差为 2σ„²的零均值加性复高斯噪声。

可将 Κ个接收端的接收信号合写为

其中， R ^r^… ] ^r， S = [s, s₂ ...s_Kf , Ν = [η η₂ ...n_Kf , R表示各接收端的接收信号向量， S表示发射端的发射信号向量， N表示噪声， Η_κ表示发射端到各接收端的信道衰落向量。

每个接收端仅检测实部，可表示为

Re(r_m) = Re[H_mv_ms + Re + Re("_m)

其中第一项为有用信号项，第二项为其他数据流的干扰，最后一项为噪声

所有接收端的检测可表示为 ReCR) = /_su,_∑;y + R_e(N)

H i∑ 其中 /, sup //_;∑ = [Re(//_;) lm(H_t )]

H 接收端的检测信干噪比为 SINR_m

其中矩阵 H_x∑表示一个由矩阵的实部以及矩阵的虚部构成的矩阵，

Re(v')

即 H,_∑ = [Re(H Im(H_;)] , v_l∑ , 上式可写为

- Im(v,)

结合 SLR算法原理，通过优化 SLR来获取每个流的发射控制向量，即优化下式:

^代表 C的共轭转置，如矩阵 Hm 表示矩阵 H_m∑的共轭转置， V_m∑ ^H表示 V_m∑的共轭转置， H_1∑ ^H表示 H_1∑的共轭转置。

具体的发射端的处理过程如下：

( 1 )发射端获取本发射端到各接收端的信道信息，即包括数据信道信息 //_m //_m∑以及干扰信道信息 _;

(2)对 f;H, H,_∑进行奇异值（ SVD, Singular Value Decomposition)分 l=\,l≠m 解，得到 //,_∑"//,_∑=c¾c^中的 t/和 2;

l=\ ≠m

本实施例中，对一个矩阵进行 SVD分解会得到 3个矩阵，分别为第一矩阵 U, 第二矩阵 Q, 以及第三矩阵 I¹¹, 其中，第三矩阵表示第一矩阵的共轭转置。

(3) 利用 t/和 2求取的最大特征值对应的特征向量 v₀;

(4)求取使信泄比最大的 v_m∑, 即 =

(5)发射端采用一维调制方式对待发送数据进行调制得到调制符号，将调制符号与所述控制向量进行处理得到每根天线的传输数据；

本实施例中 , 具体的将调制符号与所述控制向量进行处理的方式可以为：将调制符号与所述控制向量相乘，可以理解的是，在实际应用中，除了相乘之夕卜，同样还可以为其他的运算方式，具体的运算方式此处不作限定。

(6)发射端向接收端发送所述传输数据；

(7)接收端在接收符号的一个预置的空间方向上接收该传输数据。

需要说明的是，本实施例中采用的是集中式的数据传输方案，即只有一个发射端，而有若干个接收端，具体的发射端架构请参阅图 2, 如图 2所示，在发射端仅对实部数据进行预编码，具体的预编码可以包括迫零准则，或最小均方误差（MMSE, Minimum Mean Squared Error )一类的线性预编码或其他非线性预编码准则，因此，发射端将有用的信号对齐到接收端的实部，本实施例中的接收端在接收符号的一个预置的空间方向上接收该传输数据，接收到传输数据之后，直接丢弃其虚部，从而消除了虚部中包含的干扰。

上述实施例中描述的集中式的数据传输方案中，采用的是通过最大化信泄比（ SLR, Signal Leak Rate )来获取控制向量的方式，在实际应用中，还可以采用其他的方式获取控制向量，例如采用迫零算法来选取控制向量，具体的过程可以如下：

集中式的数据传输方案中，整个系统的接收信号可以描述为如下矩阵：

其中， R = [_rir₂.. ]^r S = [s,s₂...s_Kf ,Ν = [η_λη₂...n_Kf , R表示各接收端的接收信号向量， S表示发射端的发射信号向量， N表示噪声， Η_κ表示发射端到各接收端的信道衰落向量，所以

ReCR) = /_sup ;y ₊ R_e(N)

H ι∑ 其中 A sup //_;∑ = [Re(//_;) Im(//_;)]

H K∑ 具体的数据传输过程包括：

( 1 )发射端获取本发射端到各接收端的信道信息，即扩展信道信息 H_sup , 该 H_sup为一个列向量矩阵；

( 2 ) 采用迫零算法计算控制向量矩阵，其具体原理为： ReCR) = /_sup S ₊ R_e(N)，即若要尽量消除其他调制符号干扰，则可以使得 Re(R) 尽量等于 S+Re(N), 即接收信号等于发送信号与噪声的组合，所以，控制向量矩阵 _∑ =H_su (H_supH_su )- ¹时， ReCff + Re 该矩阵的每一列为对应接收机的控制向量；

( 3 )发射端按照接收端信息在所述控制向量矩阵中查询对应的控制向量

(4)发射端采用一维调制方式对待发送数据进行调制得到调制符号，将调制符号与所述控制向量进行处理得到每根天线的传输数据 ,向接收端发送该传输数据；

( 5 )接收端直接对该传输数据的实部进行检测，即在接收符号的一个预置的空间方向上接收该传输数据。

需要说明的是，上述计算控制向量矩阵的过程中，使得但是，在实际应用中，为了有效控制噪声，同样还可以根据最小均方误差准则计算控制向量矩阵，即在迫零算法方法计算控制向量矩阵的基础上增加一个参数，即使得 _∑ = H_su (H_supH_su + 其中， σ„²表示的是噪声的方差， /„表示的是对角线元素为 1的单位矩阵，这样即可有效的减少噪声对有效数据的影响。

上面对本发明实施例中的集中式的数据传输方案进行了描述，下面对本发明实施例中的分布式的数据传输方案进行描述，请参阅图 3，本发明实施例中数据传输方法实施例包括：

301、发射端获取各接收端的信道信息；

本实施例主要针对分布式的方案，即存在多个发射端以及多个接收端，假设系统有个发射端，每个发射端天线数为 N 同时有个接收端，每个发射端对应一个接收端且每个发射端发送一个数据流到对应的接收端，即第 m个发射端向第 m个接收端发送数据流 , 则该数据流对该第 m个接收端而言是有用信号，而对其他的 K-1个接收端而言，则是干扰信号，本实施例中，第 m个发射端获取该发射端到第 m个接收端的数据信道信息（即用于传输有用数据的信道的信息）以及该发射端到其他的 K-1个接收端的干扰信道信息。

具体的获取过程可以采用以下几种方式：

A、在频分双工（FDD, Frequency Division Duplex )模式下：

各接收端可以通过导频信道信息获取到该发射端到各接收端的信道信息 , 各接收端向该发射端反馈获取到的信道信息，其中，第 m个接收端向发射端反馈的是数据信道信息 , 其他的接收端向发射端反馈的是干扰信道信息；或者，

各接收端还可以通过盲估计算法的方式获取到该发射端到各接收端的信道信息，各接收端向该发射端反馈获取到的信道信息，其中，第 m个接收端向发射端反馈的是数据信道信息，其他的接收端向发射端反馈的是干扰信道信息。

具体的各接收端获取信道信息的过程为现有技术，此处不作限定。 B、在时分双工（TDD, Time Division Duplex )模式下：

若当前的各发射信道为对称信道，即发射的资源相同，频率相同，则发射端也可以自身检测到该发射端到各接收端的信道信息。

302、根据信道信息获取使得信泄比最大的控制向量；

本实施例中，当发射端获取到各接收端的信道信息之后，可以根据这些信道信息计算使得信泄比最大化的控制向量。

为便于理解，首先对本实施例中的信泄比的推导过程进行简要描述：第 /个发射端的 ^根发射天线到第个接收端的信道衰落向量为 H H , \ < l,m N，这里 A 是零均值独立复高斯变量，方差为 1。控制向量为 V, = [v_n v_l2 ... ν_ΙΝτ f , x^T表示 Λ:的转置。

第 m个接收端的接收信号可表示为 ~ H_mmv_ms_m + ¹^_iH_lmv_ls_l + n_m 是零均值加性复高斯噪声，方差为 2σ„²。由于接收机仅需检测实部，因此去除虚部后的检测信号为：

Re(r_m ) = Re[H_mmv_ms_m ] + + Re("_m)

这里第一项是有用信号，第二项是其他发射端对其产生的干扰，而项是噪声。接收端的信干噪比为

Re(v')

令 H_to∑ = [R_e(H_to) hn(H_lm)] , , 则 SINR可表示为

_ Im(v,)

由上式可知，获得最大 SINR需要知道完整的信道信息，且求解非常复杂< 为了简化该问题的求解，可将最大化信干噪比的问题转化为最大化信泄比的问题，即从原有优化接收端有用信号功率与该接收端所有干扰功率和噪声功率之和变为优化发射端到该接收端有用信号功率与该发射端对其他所有用户干扰和之比的问题，本实施例中的信泄比可表示为

为分解，可获得

f_j H_ml∑ ^HH_ml∑ = UQU^H , V。为 [// _∑( - 的最大特征值所对应的特征向量，因此使信泄比最大的 V_m∑为 _{Vm∑ =} U^H) -、。本实施例中，对一个矩阵进行 SVD分解会得到 3个矩阵，分别为第一矩阵 U, 第二矩阵 Q, 以及第三矩阵 ί Η , 其中，第三矩阵表示第一矩阵的共轭转置。

由上述的推导过程可知 , 当发射端获取到的数据信道信息 d _∑以及信道信息进行 SVD分解，并根据的最大特征值对应的特征向量 _v。，具体的计算过程可以采用软件实现。

例如利用软件首先计算矩阵的所有特征值，以及每个特征值对应的特征向量，之后选取各特征值中数值最大的特征值作为最大特征值，之后再查询该最大特征值对应的特征向量。

之后再根据该特征向量计算该接收端对应的控制向量： _{ν>η Σ =} φυ^Η) - 送数据进行处理得到传输数据；、。 303、将控制向量与待发

得到控制向量之后，可以采用一维调制方式对待发送数据进行调制得到调制符号 , 再将调制符号与所述控制向量相乘得到每根天线的传输数据。

可以理解的是，在实际应用中，同样还可以将该控制向量与待发送数据进行其他的运算得到传输数据，具体的运算方式此处不作限定。

304、向接收端发送传输数据。

当发射端形成传输数据之后，则可以向接收端发送该传输数据，需要说明的是，本实施例中，为了能够使得干扰对齐到一个空间方向上，每个发射机发送一个实信号，接收端在接收符号的一个预置的空间方向上接收该传输数据。

本实施例中，由于采用了干扰对齐，接收端的干扰都对齐到信号空间的虚部，同时有用的信号位于传输数据的实部，因此避免了干扰信号对有用信号的影响；

其次，本实施例中，在发射端发送传输数据之后，接收端会在接收符号的一个预置的空间方向上接收该传输数据，发射端采用一维调制方式对待发送数据进行调制得到调制符号，将发射信号仅分布在实部，或者是虚部，使得接收端无需对实部和虚部的干扰都进行对零，增加了有用信号的选取空间，因而能够提高系统性能，同时也能增加传输系统所能支持的用户数目；

再次，本实施例中选取使得信泄比最大的控制向量，然后^^据该控制向量对待发送数据的进行处理，而信泄比是指某发射端对其对应的接收端的信号功率与该发射端对其他接收端的干扰功率的比值，因此通过信泄比最大化同样能够使得信道容量提升，且从信泄比的概念可知，本发明实施例中，发射端仅需要获取各接收端反馈的信道信息即可实现信道容量的提升，因此减少了发射端所需获取的数据量，从而提高了数据发送过程的效率。

请参阅图 4，在该分布式的数据传输方案中，有 K个发射端以及 K个接收端，每个发射端天线数为 , 接收端 1根天线，每个发射端对应一个接收端且每个发射端发送一个数据流到对应的接收端，即第 _w个发射端向第 _w个接收端发送数据流 , 功率为 P。

本实施例中的信泄比推导过程与图 3 所示的实施例中的信泄比推导过程一致，此处不再赘述，本实施例中的数据传输方法包括：

( 1 )各发射端获取本发射端到各接收端的信道信息，即数据信道信息

H_mm∑ ^HH_mm∑和干扰信道信息 I_mllL ^HH_ml

1=1

l≠m ( 2 )对； _∑进行 SVD分解，得到! „^/^_∑= c¾c ^中的 ί/和 2 ;

/=1 /=1 本实施例中，对一个矩阵进行 SVD分解会得到 3个矩阵，分别为第一矩阵 U, 第二矩阵 Q, 以及第三矩阵 I ¹¹ , 其中，第三矩阵表示第一矩阵的共轭转置。

( 3 )利用 t/和 2求取 [// _∑( - 的最大特征值对应的特征向量》¾ ;

( 4 )求取使信泄比最大的控制向量 v_m∑ , 即 _Vm∑ = (V^^)- ( 5 )发射端采用一维调制方式对待发送数据进行调制得到调制符号； ( 6 )发射端将调制符号与所述控制向量进行处理得到每根天线的传输数据，向接收端发送所述传输数据；

( 7 )接收端直接对该传输数据的实部进行检测 , 即在接收符号的一个预置的空间方向上接收该传输数据。

本实施例中，选取使得信泄比最大的控制向量，然后 ^居该控制向量对待发送数据的进行处理，而信泄比是指某发射端对其对应的接收端的信号功率与该发射端对其他接收端的干扰功率的比值，因此通过信泄比最大化同样能够使得信道容量提升，且从信泄比的概念可知，本发明实施例中，发射端仅需要获取各接收端反馈的信道信息即可实现信道容量的提升，因此减少了发射端所需获取的数据量，从而提高了数据发送过程的效率。

本实施例中的数据传输方案还可应用于蜂窝通信中，具体请参阅图 5, 如图 5所示，小区边缘用户组成干扰系统，然后根据上述方案计算出每个边缘用户的控制向量，再根据边缘用户的控制向量确定可供小区中心用户使用的控制向量，由于小区内用户不会对其他小区造成干扰，而本小区边缘用户与中心用户的控制向量彼此正交，因而可以提高系统容量。

具体的，小区 1和小区 2基站有多根发射天线，各自的边缘用户是第一边缘用户和第二边缘用户，中心用户分别是第一中心用户和第二中心用户，此时，第一边缘用户和第二边缘用户构成两用户干扰系统，为了避免干扰，第一边缘用户和第二边缘用户按照上述技术方案独立进行控制向量计算，而后，根据第一边缘用户和第二边缘用户的控制向量为本小区中心用户选择控制向量，具体步骤如下：

( 1 ) 小区 1和小区 2获取各自到第一边缘用户和第二边缘用户的信道相关矩阵孖扁∑^孖扁∑和 _m/∑ H_ml∑

( 2 ) 得到 H_ml∑ ^HH_ml 本实施例中，对一个矩阵进行 SVD分解会得到 3个矩阵，分别为第一矩阵 U，第二矩阵 Q, 以及第三矩阵 ί 其中，第三矩阵表示第一矩阵的共轭转置。

( 3 )小区 1和小区 2分别求取各自的 n_∑(^u-H _∑(^u 的最大特征值对应的特征向量。；

( 4 )求取使信泄比最大的控制向量 _∑ , 即 v_m∑ = (V^^)― ，小区 1到第一边缘用户的控制向量 _∑为 , 小区 2到第二边缘用户的控制向量 _∑为 _v； ( 5 )小区 1和小区 2分别根据和 _v确定第一中心用户以及第二中心用户的控制向量和 v₂ ^e , 且满足和正交， v和 v₂ ^e正交，即在的 0空间选取，在的 0空间选取；

( 6 )发射端采用一维调制方式对待发送数据进行调制得到调制符号； ( 7 )将调制符号与所述控制向量进行处理得到每根天线的传输数据，向接收端发送所述传输数据；

本实施例中，具体的将调制符号与所述控制向量进行处理的方式可以为：将调制符号与所述控制向量相乘，可以理解的是，在实际应用中，除了相乘之夕卜，同样还可以为其他的运算方式，具体的运算方式此处不作限定。

( 8 )各接收端直接对接收信号的实部进行检测 , 即在接收符号的一个预置的空间方向上接收该传输数据。

下面介绍本发明实施例中的通讯系统，请参阅图 6, 本发明实施例中的通讯系统包括发射端 601和接收端 602:

发射端 601，获取本发射端到各接收端的信道信息，根据所述信道信息获取接收端对应的控制向量，采用一维调制方式对待发送数据进行调制得到调制符号，将调制符号与所述控制向量进行处理得到每根天线的传输数据，向接收端 602发送所述传输数据；

接收端 602, 用于在接收符号的一个预置的空间方向上接收该传输数据。为便于理解，下面分别以集中式方案以及分布式方案对本实施例中的通讯系统进行说明：

分布式方案中的通讯系统包括：

发射端，用于获取本发射端到第一接收端的数据信道信息，以及本发射端到其他接收端的干扰信道信息，所述第一接收端与所述发射端对应，根据所述数据信道信息以及所述干扰信道信息获取使得信泄比最大的控制向量，所述信泄比为所述发射端对所述第一接收端的信号功率与所述发射端对所述其他接收端的干扰功率的比值 ,采用一维调制方式对待发送数据进行调制得到调制符号，将调制符号与所述控制向量进行处理得到每根天线的传输数据，向接收端发送所述传输数据；

接收端，用于通过获取所述数据信道信息以及所述干扰信道信息，向所述发射端发送所述数据信道信息以及所述干扰信道信息 ,在接收符号的一个预置的空间方向上接收该传输数据。

下面以一具体应用场景对本实施例中的通讯系统进行描述：

发射端获取本发射端到各接收端的信道信息 , 即数据信道信息和干扰信道信息 | , ¾_Σ ;

/=1 发射端对|： _∑进行 SVD分解,得到 „^/^_∑ = 中的 ί/和 s；

/=1 /=1 本实施例中，对一个矩阵进行 SVD分解会得到 3个矩阵，分别为第一矩阵 U, 第二矩阵 Q, 以及第三矩阵 ί Η , 其中，第三矩阵表示第一矩阵的共轭转置。

发射端利用 t/和 β求取 [//扁^^-¹)]" 的最大特征值。对应的特征向量 v。，发射端求取使信泄比最大的控制向量 v_m∑ , 即 _∑=(^ )- , 发射端采用一维调制方式对待发送数据进行调制得到调制符号，将调制符号与所述控制向量进行处理得到每根天线的传输数据，向接收端发送所述传输数据；本实施例中 , 具体的将调制符号与所述控制向量进行处理的方式可以为：将调制符号与所述控制向量相乘，可以理解的是，在实际应用中，除了相乘之夕卜，同样还可以为其他的运算方式，具体的运算方式此处不作限定。

接收端直接对该传输数据的实部进行检测 ,即在接收符号的一个预置的空间方向上接收该传输数据。

集中式方案中的通讯系统包括：

发射端 , 用于获取本发射端到各接收端的信道信息 ,根据所述信道信息获取控制向量矩阵，所述控制向量矩阵的每一列对应一个接收端的控制向量，按照接收端信息在所述控制向量矩阵中查询对应的控制向量，采用一维调制方式对待发送数据进行调制得到调制符号，将调制符号与所述控制向量进行处理得到每根天线的传输数据，向接收端发送所述传输数据；

本实施例中，具体的将调制符号与所述控制向量进行处理的方式可以为：将调制符号与所述控制向量相乘，可以理解的是，在实际应用中，除了相乘之夕卜，同样还可以为其他的运算方式，具体的运算方式此处不作限定。接收端，用于在接收符号的一个预置的空间方向上接收该传输数据。

本实施例中的通讯系统中，发射端将有用的信号对齐到接收端的实部，本实施例中的接收端也会在接收符号的一个预置的空间方向上接收该传输数据 , 接收到传输数据之后，直接丢弃其虚部，从而消除了虚部中包含的干扰。

请参阅图 7, 本发明实施例中的数据发送装置包括：信道信息获取单元

701 , 控制向量获取单元 702，数据处理单元 703以及数据发送单元 704。

信道信息获取单元 701，用于获取本发射端到各接收端的信道信息；控制向量获取单元 702，用于根据所述信道信息获取接收端对应的控制向量；

数据处理单元 703 , 用于采用一维调制方式对待发送数据进行调制得到调制符号，将调制符号与所述控制向量进行处理得到每根天线的传输数据；

数据发送单元 704，用于向接收端发送所述传输数据。

为便于理解，下面以分布式方案的场景对数据发送装置进行说明，具体的，分布式方案中的数据发送装置包括：

信道信息获取单元，用于获取本发射端到第一接收端的数据信道信息，及本发射端到其他接收端的干扰信道信息 , 所述第一接收端与所述发射端对应；控制向量获取单元，用于根据信道信息获取单元获取到的数据信道信息以及干扰信道信息获取使得信泄比最大的控制向量，所述信泄比为所述发射端对值；、 ^ ^{; <} 、数据处理单元，用于采用一维调制方式对待发送数据进行调制得到调制符号，将调制符号与控制向量获取单元获取到的控制向量进行处理得到每根天线的传输数据；

本实施例中，具体的将调制符号与所述控制向量进行处理的方式可以为：将调制符号与所述控制向量相乘，可以理解的是，在实际应用中，除了相乘之夕卜，同样还可以为其他的运算方式，具体的运算方式此处不作限定。数据发送单元，用于向接收端发送数据处理单元处理得到的传输数据。需要说明的是，本实施例中的信道信息获取单元具体可以采用如下的方式获取信道信息：

接收第一接收端反馈的数据信道信息以及其他接收端反馈的干扰信道信或，检测本发射端到第一接收端的数据信道信息，以及本发射端到其他接收端的干扰信道信息。

本实施例中，控制向量获取单元选取使得信泄比最大的控制向量，然后数据处理单元根据该控制向量对待发送数据的进行处理，而信泄比是指某发射端对其对应的接收端的信号功率与该发射端对其他接收端的干扰功率的比值，因此通过信泄比最大化同样能够使得信道容量提升，且从信泄比的概念可知，本发明实施例中，发射端仅需要获取各接收端反馈的信道信息即可实现信道容量的提升，因此减少了发射端所需获取的数据量，从而提高了数据发送过程的效率。

请参阅图 8, 本发明实施例中的数据接收装置包括：

获取单元 801，用于获取发射端与本数据接收装置之间的信道信息；信道信息反馈单元 802，用于向发射端反馈所述信道信息；

数据接收单元 803 , 用于在接收符号的一个预置的空间方向上接收发射端发送的传输数据。

本实施例中，由于发射端会将有用的信号对齐到接收端的实部，本实施例中的数据接收单元 803在接收符号的一个预置的空间方向上接收该传输数据，接收到传输数据之后，直接丢弃其虚部，从而消除了虚部中包含的干扰。

为具体说明上述技术方案的效果，请参阅图 9以及图 10:

图 9是本实施例中集中式的数据传输方案与现有技术的数据传输方案的性能对比图，其中发射天线数为 4, 现有技术方案采用二相移相键控（BPSK, Binary Phase Shift Keying )调制，本实施例中采用 2脉冲幅度调制（ PAM, Pulse Amplitude Modulation )调制。

曲线 901为现有技术方案中 5用户的性能曲线，曲线 902为现有技术方案中 4用户的性能曲线，曲线 904为现有技术方案中 3用户的性能曲线；曲线 903为本实施例方案中 6用户的性能曲线，曲线 905为本实施例方案中 5用户的性能曲线，曲线 906为本实施例方案中 4用户的性能曲线，曲线 907为本实施例方案中 3用户的性能曲线。

由上图可见，当用户数相同时，本实施例的误比特率低于现有技术的误比特率，即当误比特率相同时，本实施例的方案能够支持更多的用户数目。

图 10是本实施例中集中式的数据传输方案与现有技术的数据传输方案的性能对比图，其中发射天线数为 4, 现有技术方案采用正交移相键控（QPSK, Quadrature Phase Shift Keying )调制，本实施例中采用 4ΡΑΜ调制。

曲线 1001为现有技术方案中 5用户的性能曲线，曲线 1002为现有技术方案中 4用户的性能曲线，曲线 1005为现有技术方案中 3用户的性能曲线；曲线 1003为本实施例方案中 6用户的性能曲线，曲线 1004为本实施例方案中 5用户的性能曲线，曲线 1006为本实施例方案中 4用户的性能曲线，曲线 1007为本实施例方案中 3用户的性能曲线。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括如下步骤：

发射端获取本发射端到各接收端的信道信息；

发射端根据所述信道信息获取接收端对应的控制向量；

发射端采用一维调制方式对待发送数据进行调制得到调制符号；

发射端将调制符号与控制向量进行处理得到每根天线的传输数据；发射端向接收端发送所述传输数据；

接收端在接收符号的一个预置的空间方向上接收该传输数据。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上对本发明所提供的一种实现公共信道全面覆盖的方法及装置进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

权利要求

1、一种数据传输方法，其特征在于，包括：

发射端获取本发射端到各接收端的信道信息；

发射端根据所述信道信息获取接收端对应的控制向量；

发射端采用一维调制方式对待发送数据进行调制得到调制符号；发射端将所述调制符号与所述控制向量进行处理得到每根天线的传输数据；

发射端向接收端发送所述传输数据；

接收端在接收符号的一个预置的空间方向上接收该传输数据。
2、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述发射端根据所述信道信息获取接收端对应的控制向量包括：

发射端根据所述信道信息获取控制向量矩阵，所述控制向量矩阵的每一列对应一个接收端的控制向量；

发射端按照接收端信息在所述控制向量矩阵中查询对应的控制向量。 3、根据权利要求 2所述的方法，其特征在于，所述控制向量矩阵通过以下公式计算：

^V∑ = ；

所述 H_sup为所述发射端到各接收端的扩展信道信息， H_sup ^H表示矩阵 H_sup的共轭转置。
4、根据权利要求 2所述的方法，其特征在于，所述控制向量矩阵通过以下公式计算：所述 Hsup为所述发射端到各接收端的扩展信道信息， HsupH表示矩阵 Hsup的共轭转置， /„表示单位矩阵， σ„2表示噪声的方差。
5、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述发射端获取本发射端到各接收端的信道信息包括：

发射端获取本发射端到第一接收端的数据信道信息，以及本发射端到其他接收端的干扰信道信息 , 所述第一接收端与所述发射端对应。
6、根据权利要求 5所述的方法，其特征在于，所述发射端根据所述信道信息获取接收端对应的控制向量包括：

发射端根据所述数据信道信息以及所述干扰信道信息获取使得信泄比最大的控制向量，所述信泄比为所述发射端对所述第一接收端的信号功率与所述发射端对所述其他接收端的干扰功率的比值。
7、根据权利要求 6所述的方法，其特征在于，所述发射端根据所述数据信道信息以及所述干扰信道信息获取使得信泄比最大的控制向量包括：

对所述干扰信道信息进行奇异值分解得到第一矩阵 U, 第二矩阵 Q, 以及第三矩阵 ί ^Η , 所述第三矩阵为所述第一矩阵 U的共轭转置矩阵；

根据所述 U以及 Q获取矩阵 [//^(^-¹)]"/^^^-¹)的最大特征值对应的特征向量 v_Q；

表示由矩阵 H^的实部以及矩阵 H^的虚部构成的矩阵，所述 H_mm表示第 m个发射端到第 m个接收端的信道衰落向量；

按照如下方式计算所述控制向量 _∑： ν_Μ∑= 。
8、根据权利要求 5所述的方法，其特征在于，所述发射端获取本发射端到第一接收端的数据信道信息，以及本发射端到其他接收端的干扰信道信息包括：

各接收端通过导频信道信息或盲估计算法获取所述发射端到各接收端的信道信息；

各接收端将获取到的信道信息发送至所述发射端。

9、根据权利要求 5所述的方法，其特征在于，所述发射端获取本发射端到第一接收端的数据信道信息 ,以及本发射端到其他接收端的干扰信道信息包括：

若当前的上下行信道为对称信道，则所述发射端检测本发射端到第一接收端的数据信道信息，以及本发射端到其他接收端的干扰信道信息。
10、根据权利要求 5至 9中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

发射端获取边缘用户的边缘控制向量；

才艮据所述边缘控制向量确定中心用户的中心控制向量，所述中心控制向量与所述边缘控制向量正交。

11、根据权利要求 7所述的方法，其特征在于，所述根据所述 U以及 Q 包括：

根据所述 U以及 Q获取矩阵 [//^(^-¹)]"/^^^-¹)的所有特征值以及所有特征值对应的特征向量；

在所述所有特征值中选取数值最大的特征值为最大特征值；

获取所述最大特征值对应的特征向量作为 V。。
12、一种通讯系统，其特征在于，包括：

发射端，获取本发射端到各接收端的信道信息，根据所述信道信息获取接收端对应的控制向量，采用一维调制方式对待发送数据进行调制得到调制符号，将调制符号与所述控制向量进行处理得到每根天线的传输数据，向接收端发送所述传输数据；

接收端，用于在接收符号的一个预置的空间方向上接收该传输数据。
13、根据权利要求 12所述的通讯系统，其特征在于，

所述发射端具体用于获取本发射端到第一接收端的数据信道信息，以及本发射端到其他接收端的干扰信道信息，所述第一接收端与所述发射端对应，根据所述数据信道信息以及所述干扰信道信息获取使得信泄比最大的控制向量，所述信泄比为所述发射端对所述第一接收端的信号功率与所述发射端对所述其他接收端的干扰功率的比值 ,采用一维调制方式对待发送数据进行调制得到调制符号，将调制符号与所述控制向量进行处理得到每根天线的传输数据，向接收端发送所述传输数据。
14、根据权利要求 12所述的通讯系统，其特征在于，

所述发射端具体用于获取本发射端到各接收端的信道信息，根据所述信道信息获取控制向量矩阵 ,所述控制向量矩阵的每一列对应一个接收端的控制向量，按照接收端信息在所述控制向量矩阵中查询对应的控制向量，采用一维调制方式对待发送数据进行调制得到调制符号 ,将调制符号与所述控制向量进行处理得到每根天线的传输数据，向接收端发送所述传输数据。
15、一种数据发送装置，其特征在于，包括：

信道信息获取单元，用于获取本发数据发送装置到各接收端的信道信息；控制向量获取单元，用于根据所述信道信息获取接收端对应的控制向量；数据处理单元，用于采用一维调制方式对待发送数据进行调制得到调制符号，将调制符号与所述控制向量进行处理得到每根天线的传输数据；

数据发送单元，用于向接收端发送所述传输数据。
16、一种数据接收装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取发射端与本数据接收装置之间的信道信息；信道信息反馈单元，用于向发射端反馈所述信道信息；

数据接收单元，用于在接收符号的一个预置的空间方向上接收发射端发送的传输数据。