CN102647758A

CN102647758A - 数据传输方法及装置

Info

Publication number: CN102647758A
Application number: CN2011100406045A
Authority: CN
Inventors: 刘建峰; 任天民; 方文平
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: Sanechips Technology Co Ltd
Priority date: 2011-02-18
Filing date: 2011-02-18
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2031-02-18
Also published as: CN102647758B

Abstract

本发明公开了一种数据传输方法及装置，该方法包括：确定当前信道的信道估计值；对信道估计值对应的矩阵进行SVD，得到矩阵对应的一个或多个特征值；使用一个或多个特征值确定数据传输的RI；使用RI进行数据传输。通过本发明，提高了数据传输的效率。

Description

数据传输方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种数据传输方法及装置。

背景技术

长期演进(Long Term Evolution，简称为LTE)系统是基于正交频分复用(OFDM)和多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，简称为MIMO)技术的新一代无线通信系统。LTE也被称为3.9G，具有100Mbps的数据下载能力，被视作从3G向4G演进的主流技术。

在LTE系统中，引入了很多新的技术来提高数据传输速率及传输质量，其中MIMO技术在第三代合作伙伴计划(3GPP)R7中已经被引入，是宽带码分多址系统(WCDMA)增强的一个重要特性。而在LTE中，MIMO被认为是达到用户平均吞吐量和频谱效率要求的最佳技术。图1是根据相关技术的MIMO系统结构示意图，如图1所示，下行MIMO天线的基本配置是，在基站设两个发射天线，在用户设备(User Equipment，简称为UE)设两个接收天线，即2×2的天线配置。更高的下行配置，如4×4的MIMO也可以考虑。开环发射分集和开环MIMO在无反馈的传输中可以被应用，如下行控制信道和增强的广播多播业务。

相关技术中，由于UE侧RI计算方法比较复杂，且不准确，导致数据传输效率比较低。

针对相关技术中UE侧RI计算方法比较复杂，且不准确，导致数据传输效率比较低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种数据传输方法及装置，以至少解决上述UE侧RI计算方法比较复杂，且不准确，导致数据传输效率比较低问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种数据传输方法，包括：确定当前信道的信道估计值；对信道估计值对应的矩阵进行矩阵奇异值分解SVD，得到矩阵对应的一个或多个特征值；使用一个或多个特征值确定数据传输的秩信息(RI)；使用RI进行数据传输。

进一步地，确定当前信道的信道估计值包括：接收基站发送的下行射频数据；从下行射频数据中采样得到参考信号(Reference Signal，简称为RS)；对RS进行信道质量估计得到信道估计值。

进一步地，对信道估计值对应的矩阵进行矩阵奇异值分解(SVD)，得到矩阵对应的一个或多个特征值包括：对信道估计值对应的矩阵H进行SVD，得到H＝U×Λ_ii×V^H，其中，U和V为酉矩阵，Λ_ii为对角阵；使用如下公式得到矩阵对应的一个或多个特征值g(i)：g(i)＝α＊Λ_ii，其中，α＝a(|W-V^H|)，α为0和1之间的实数，a为0和1之间的实数，W是指预编码矩阵，V是H进行SVD得到的矩阵V。

进一步地，使用一个或多个特征值确定数据传输的RI包括：使用一个或多个特征值确定一个或多个特征值对应的一个或多个通路信号的信干比(SNR)；使用如下公式确定RI：

其中，SNR(i)为一个或多个特征值对应的一个或多个通路信号的SNR，i为一个或多个特征值的序号，threshold是满足最低的调制编码调制MCS所要求的SNR。

进一步地，使用RI进行数据传输包括：使用RI进行开环(OPEN LOOP)多输入多输出(MIMO)或闭环(CLOSE LOOP)MIMO的数据传输。

根据本发明的另一方面，提供了一种数据传输装置，应用于用户设备，该装置包括：第一确定模块，用于确定当前信道的信道估计值；分解模块，用于对信道估计值对应的矩阵进行矩阵奇异值分解SVD，得到矩阵对应的一个或多个特征值；第二确定模块，用于使用一个或多个特征值确定数据传输的秩信息(RI)；传输模块，用于使用RI进行数据传输。

进一步地，第一确定模块包括：接收模块，用于接收基站发送的下行射频数据；采样模块，用于从下行射频数据中采样得到参考信号(RS)；信道估计模块，用于对RS进行信道质量估计得到信道估计值。

进一步地，分解模块包括：SVD分解模块，用于对信道估计值对应的矩阵H进行SVD，得到H＝U×Λ_ii×V^H，其中，U和V为酉矩阵，Λ_ii为对角阵；特征值确定模块，用于使用如下公式确定矩阵对应的一个或多个特征值g(i)：g(i)＝α＊Λ_ii，其中，α＝a(|W-V^H|)，α为0和1之间的实数，a为0和1之间的实数，W是指预编码矩阵，V是H进行SVD得到的矩阵V。

进一步地，第二确定模块包括：SNR确定模块，用于使用一个或多个特征值确定一个或多个特征值对应的一个或多个通路信号的信干比SNR；RI确定模块，用于使用如下公式确定RI：其中，SNR(i)为一个或多个特征值对应的一个或多个通路信号的信干比SNR，i为一个或多个特征值的序号，threshold是满足最低的调制编码调制MCS所要求的SNR。

进一步地，传输模块，用于使用RI进行开环(OPEN LOOP)MIMO或闭环(CLOSELOOP)MIMO的数据传输。

通过本发明，采用对当前信道的信道估计值对应的矩阵进行SVD分解，使用分解得到的一个或多个特征值确定数据传输的RI，并使用该RI进行数据传输，解决了相关技术中由于RI的计算过程比较复杂且准确率不高导致数据传输效率比较低的问题，进而达到了提高数据传输效率的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术的MIMO系统结构图；

图2是根据本发明实施例的数据传输方法的流程图；

图3是根据本发明实施例的数据传输装置的结构框图；

图4是根据本发明实施例的数据传输装置的优选的结构框图；以及

图5根据本发明实施例的RI计算反馈模块示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实施例提供了一种数据传输方法，图2是根据本发明实施例的数据传输方法的流程图，如图2所示，该方法包括：

步骤S102：确定当前信道的信道估计值。

步骤S104：对信道估计值对应的矩阵进行矩阵奇异值分解SVD，得到矩阵对应的一个或多个特征值。

步骤S106：使用一个或多个特征值确定数据传输的秩信息RI。

步骤S108：使用RI进行数据传输。

通过上述步骤，对确定好的当前信道的信道估计值对应的矩阵进行SVD分解，使用分解得到的一个或多个特征值进行RI计算，并使用RI进行数据传输，数据传输过程中，仅通过对信道估计值H进行SVD分解，不仅运算简单，且通过分解得到的特征值进行RI计算，有效消除非理想的与编码矩阵对空中多路信道带来的影响，克服了相关技术中计算RI不准确的问题，提高了RI计算的准确性，从而提高了数据传输的效率。

优选地，确定当前信道的信道估计值包括：接收基站发送的下行射频数据；从下行射频数据中采样得到参考信号RS；对RS进行信道质量估计得到信道估计值。通过该优选实施例，使用RS信号进行信道质量估计，提高了计算信道估计值的正确性。

优选地，对信道估计值对应的矩阵进行矩阵奇异值分解SVD，得到矩阵对应的一个或多个特征值包括：对信道估计值对应的矩阵H进行SVD，得到H＝U×Λ_ii×V^H，其中，U和V为酉矩阵，Λ_ii为对角阵；使用如下公式得到矩阵对应的一个或多个特征值g(i)：

g(i)＝α＊Λ_ii，其中，α＝a(|W-V^H|)，α为0和1之间的实数，a为0和1之间的实数，W是指预编码矩阵，V是H进行SVD得到的矩阵V。通过该优选实施例，使用现有技术确定特征值，降低了研发成本。

优选地，使用一个或多个特征值确定数据传输的RI包括：使用一个或多个特征值确定一个或多个特征值对应的一个或多个通路信号的信干比SNR；使用如下公式确定RI：

其中，SNR(i)为一个或多个特征值对应的一个或多个通路信号的SNR，i为一个或多个特征值的序号，threshold是满足最低的调制编码调制MCS所要求的SNR。通过该优选实施例，使用特征值值确定RI，有效消除非理想的与编码矩阵对空中多路信号带来的影响，提高了RI计算的准确性。

优选地，使用RI进行数据传输包括：使用RI进行开环OPEN LOOP多输入多输出MIMO或闭环CLOSE LOOP MIMO的数据传输。通过该优选实施例，提高了数据传输方法的实用性。

本实施例提供了一种数据传输装置，应用于用户设备，用于实现上述的数据传输方法，图3是根据本发明实施例的数据传输装置的结构框图，如图3所示，该装置包括：第一确定模块32、分解模块34、第二确定模块36和传输模块38，下面对上述结构进行详细描述：

第一确定模块32，用于确定当前信道的信道估计值；分解模块34，连接至第一确定模块32，用于对第一确定模块32确定的信道估计值对应的矩阵进行矩阵奇异值分解SVD，得到矩阵对应的一个或多个特征值；第二确定模块36，连接至分解模块34，用于使用分解模块34得到的一个或多个特征值确定数据传输的秩信息RI；传输模块38，连接至第二确定模块36，用于使用第二确定模块36确定的RI进行数据传输。

优选地，传输模块38，用于使用RI进行开环(OPEN LOOP)多输入多输出(MIMO)或闭环(CLOSE LOOP)MIMO的数据传输。

图4是根据本发明实施例的数据传输装置的优选的结构框图，如图4所示，第一确定模块32包括：接收模块322、采样模块324、信道估计模块326；分解模块34包括：SVD分解模块342和特征值确定模块344；第二确定模块36包括：SNR确定模块362和RI确定模块364；下面对上述结构进行详细描述：

第一确定模块32包括：接收模块322，用于接收基站发送的下行射频数据；采样模块324，连接至接收模块322，用于从接收模块322接收到的下行射频数据中采样得到参考信号(RS)；信道估计模块326，连接至采样模块324，用于对采样模块324，得到的RS进行信道质量估计得到信道估计值。

分解模块34包括：SVD分解模块342，用于对信道估计值对应的矩阵H进行SVD，得到H＝U×Λii×V^H，其中，U和V为酉矩阵，Λ_ii为对角阵；特征值确定模块344，连接至SVD分解模块342，用于使用如下公式确定矩阵对应的一个或多个特征值g(i)：g(i)＝α＊Λ_ii，其中，α＝a(|W-V^H|)，α为0和1之间的实数，a为0和1之间的实数，W是指预编码矩阵，V是H进行SVD得到的矩阵V。

第二确定模块36包括：SNR确定模块362，用于使用一个或多个特征值确定一个或多个特征值对应的一个或多个通路信号的信干比SNR；RI确定模块364，连接至SNR确定模块362，用于使用如下公式确定RI：

其中，SNR(i)为一个或多个特征值对应的一个或多个通路信号的信干比SNR，i为一个或多个特征值的序号，threshold是满足最低的调制编码调制(MCS)所要求的SNR。

实施例一

本实施例提供了一种计算可支持下行传输层数的RI的装置，本实施例结合上述实施例及其中的优选实施方式，图5根据本发明实施例的RI计算反馈模块示意图，如图5所示，该装置包括：RFC硬件处理模块51，下行CHE(硬件信道估计)模块52，上行硬件数据发送模块54，射频接收发送处理模块56，下行软件RI参数计算实现模块58、上行软件处理模块59下面对上述结构进行详细描述：

下行CHE(硬件信道估计)模块52：用于通过对射频模块输出的RS(参考信号)进行相应处理后输出反映当前信道状态的信道估计值及噪声功率值给软件模块进行后续处理，用于执行上述实施例中信道估计模块326的相关功能。

下行软件RI参数计算实现模块58：用于读取CHE(硬件信道估计)模块输出的信道估计值及噪声功率值，依据一定的算法实现处理，计算得到当前下行传输信道所能支持的最大传输层数值，即RI值，用于执行上述实施例中第二确定模块36的相关功能。

上行软件处理模块59：用于通过约定的软件交互接口，在对应的时刻读取下行软件计算的RI值，并对其进行相应的数据合并，速率匹配等处理后通过上行相应硬件处理模块通过射频模块上报给基站侧。

上行硬件数据发送模块54：用于将上行软件处理模块完成的待发送数据流进行交织等处理后通过RFC射频上报给基站侧。

射频接收发送处理模块56：用于完成基站下行数据的接收及UE侧数据的发送。

实施例二

本实施例提供了一种RI计算方法，通过实施例一中描述的各模块实现RI的计算。该方法包括如下步骤：

步骤1：RFC硬件处理模51接收基站下发射频数据后进行去CP等处理后输出给硬件CHE信道估计模块52。

步骤2：硬件CHE信道估计模块52对接收到的射频信号进行数据采样，根据RS参考信号进行信道质量估计并将估计结果通过中断上报给下行软件处理模块59。

步骤3：下行软件处理模块59响应硬件中断读取当前信道估计值，并根据以下的RI算法实现计算得到当前系统可支持的最大传输层数，即RI值。

优选地，步骤3中对RI值的计算包括：

(1)对信道矩阵H进行SVD分解，得到特征值g(1)≥g(2)≥...≥g(min(Rx，Tx))。

(2)计算每一路信号的调整后的SNR，SNR(i)＝a×g(i)/n。其中a是一个不大于1的正数，作用是把非理想的预编码矩阵的影响考虑在内。

(3)计算RI：

其中，threshold是满足最低的MCS(Modulation and Coding Scheme)所要求的SNR。

步骤4：上行软件处理模59通过与下行软件处理模块58的数据接口定时读取待上报的RI值，进行相应的数据合并，速率匹配等处理后配置上行发送硬件寄存器，启动上行数据发送

步骤5：上行硬件数据发送模块54对数据码流处理后启动RFC模块，上报相应数据给基站侧。

通过本实施例，实现了使用较少的软硬件资源，通过简单的矩阵变换，快速的实现秩信息(RI)的计算实现。

实施例三

本实施例提供了一种计算可支持下行传输层数的RI的方法，本实施例结合了上述实施例及其中的优选实施方式，在本实施例中以2发射天线，2接收天线的MIMO系统模型为例。该方法包括如下步骤：

步骤1：LTE系统中下行接收链路的信号模型可表示为：

Y＝H＊X+N (1)

其中，Y为接收机的输出向量，在本实施例中是一个2＊1的向量矩阵，H为2＊2的空间信道矩阵，X为2＊1的输入向量，N为噪声向量。

步骤2：对空间信道矩阵H进行SVD分解，即H＝UΛVH，得到U和V两个2＊2的酉矩阵，Λ是一个对角线元素为非负实数，非对角线元素为0的2＊2的矩阵。

步骤3：使用UHU＝I的特性，公式(1)可变形为：

UHY＝ΛVH X+UHN (2)

各链路信号模型可表示为：y1’＝h1’X1+UHN；y2’＝h2’X2+UHN (3)

步骤4：需要说明的是，在上述公式中，VH为理想的矩阵模型，但由于实际中UE反馈的预编码矩阵是从有限的预编码矩阵码本中选择的，无法实现每一个独立信道的增益，因此可以通过对非理想预编码矩阵的特征值进行加权相乘来消除非理想的预编码矩阵对空中多路信号带来的影响，用以下公式计算加权系数：

α＝f(|W-VH|)，其中α∈(0，1)之间的实数 (4)

步骤5：将步骤3中得到的Λ矩阵与α相乘，得到对角线上的两个值g(1)＝α＊Λ₀₀及g(2)＝α＊Λ₁₁。

步骤6：将步骤5中得到的g(2)与根据算法设定的最低MCS要求的SNR门限值θ_Threshold进行比较，如果g(2)大于θ_Threshold，则RI取值为2，否则RI取值为1。

通过上述步骤，完成了MIMO系统配置为2发射天线，2接收天线时，当前信道环境下系统可支持的最大传输层数的计算。

通过上述实施例，通过了一种数据传输方法及装置，通过计算RI反馈值时，仅需通过简单的矩阵奇异值分解算法，将矩阵H转化为对角阵，不仅运算简单，同时通过对对角线上的特征值进行加权相乘，可以有效消除非理想的预编码矩阵对空中多路信号带来的影响，提高下行信道质量反馈的准确性，而正确的信道质量反馈有助于基站根据当前信道状况采用最合理的编码块大小及速率匹配等参数进行下行数据发送，从而保证UE侧接收检测基站下发数据的准确性，减少数据块的解码误码率，减少系统下行重传的概率，进而提高整个系统的下行数据吞吐率。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

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

1.一种数据传输方法，其特征在于，包括：

确定当前信道的信道估计值；

对所述信道估计值对应的矩阵进行矩阵奇异值分解SVD，得到所述矩阵对应的一个或多个特征值；

使用所述一个或多个特征值确定数据传输的秩信息RI；

使用所述RI进行数据传输。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定当前信道的信道估计值包括：

接收基站发送的下行射频数据；

从所述下行射频数据中采样得到参考信号RS；

对所述RS进行信道质量估计得到所述信道估计值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述信道估计值对应的矩阵进行SVD，得到所述矩阵对应的一个或多个特征值包括：

对所述信道估计值对应的矩阵H进行所述SVD，得到H＝U×Λ_ii×V^H，其中，U和V为酉矩阵，Λ_ii为对角阵；

使用如下公式得到所述矩阵对应的一个或多个特征值g(i)：

g(i)＝α＊Λ_ii，其中，α＝a(|W-V^H|)，α为0和1之间的实数，a为0和1之间的实数，W是指预编码矩阵，V是H进行SVD得到的矩阵V。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使用所述一个或多个特征值确定数据传输的RI包括：

使用所述一个或多个特征值确定所述一个或多个特征值对应的一个或多个通路信号的信干比SNR；

使用如下公式确定RI：

其中，SNR(i)为所述一个或多个特征值对应的

一个或多个通路信号的SNR，i为一个或多个特征值的序号，threshold是满足最低的调制编码调制MCS所要求的SNR。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述使用所述RI进行数据传输包括：

使用所述RI进行开环OPEN LOOP多输入多输出MIMO或闭环CLOSE LOOPMIMO的数据传输。

6.一种数据传输装置，应用于用户设备，其特征在于，包括：

第一确定模块，用于确定当前信道的信道估计值；

分解模块，用于对所述信道估计值对应的矩阵进行矩阵奇异值分解SVD，得到所述矩阵对应的一个或多个特征值；

第二确定模块，用于使用所述一个或多个特征值确定数据传输的秩信息RI；

传输模块，用于使用所述RI进行数据传输。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块包括：

接收模块，用于接收基站发送的下行射频数据；

采样模块，用于从所述下行射频数据中采样得到参考信号RS；

信道估计模块，用于对所述RS进行信道质量估计得到所述信道估计值。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述分解模块包括：

SVD分解模块，用于对所述信道估计值对应的矩阵H进行所述SVD，得到H＝U×Λ_ii×V^H，其中，U和V为酉矩阵，Λ_ii为对角阵；

特征值确定模块，用于使用如下公式确定所述矩阵对应的一个或多个特征值g(i)：

g(i)＝α＊Λ_ii，其中，α＝a(|W-V^H|)，α为0和1之间的实数，a为0和1之间的实数，

W是指预编码矩阵，V是H进行SVD得到的矩阵V。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二确定模块包括：

SNR确定模块，用于使用所述一个或多个特征值确定所述一个或多个特征值对应的一个或多个通路信号的信干比SNR；

RI确定模块，用于使用如下公式确定RI：

其中，SNR(i)为所述一个或多个特征值对应的一个或多个通路信号的信干比SNR，i为一个或多个特征值的序号，threshold是满足最低的调制编码调制MCS所要求的SNR。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的装置，其特征在于，

所述传输模块，用于使用所述RI进行开环OPEN LOOP多输入多输出MIMO或闭环CLOSE LOOP MIMO的数据传输。