CN103384161B - Mimo无线通信系统、传输方法和装置 - Google Patents

Mimo无线通信系统、传输方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明的实施例提供了MIMO无线通信系统、传输方法和装置，涉及通信技术领域，为有效提高传输效率，降低传输时延而发明。所述MIMO无线通信系统，包括：基站、第一用户设备和至少一个第二用户设备；所述第一用户设备与所述基站进行蜂窝上行通信，与所述至少一个第二用户设备进行机器对机器通信；所述第一用户设备与所述基站之间的蜂窝上行通信与所述第一用户设备与所述第二用户设备的之间的机器对机器通信复用相同的时频资源。本发明可用于无线通信技术中。

Description

MIMO无线通信系统、传输方法和装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种多输入多输出MIMO(Multiple-InputMultiple-Out-put)无线通信系统、传输方法和装置。
背景技术
随着通信技术的发展以及制作工艺的高速发展，用户设备UE（Use Equipment）的能力越来越强，UE配置的天线也越来越多，MIMO技术得到了越来越多的关注。MIMO技术是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，信号通过发射端和接收端的多个天线传送和接收，从而大大提高频谱利用率，使得无线通信系统能够传输更高速率的数据业务。
现有的无线通信系统通常为蜂窝通信系统，其采用集中的控制方式，基站(BS，Base Station)对所有通信链路的建立、维持、释放和无线资源管理进行集中控制和调度，而用户设备所有的信息都经过基站进行转发。
在上述蜂窝通信系统中，由于这种集中的控制方式，传输效率较低，传输时延较高。而且，UE只能通过基站的调度实现UE与基站间的MIMO传输，频谱利用率较差。
发明内容
本发明的实施例的主要目的在于，提供一种MIMO无线通信系统、传输方法和装置，能够有效提高传输效率，降低传输时延。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一方面，本发明的实施例提供一种MIMO无线通信系统，包括：
BS、第一UE和至少一个第二UE；
所述第一UE与所述BS进行蜂窝上行通信，与所述至少一个第二UE进行机器对机器D2D（Device-to-Device）通信；
所述第一UE与所述BS之间的蜂窝上行通信与所述第一UE与所述第二UE的之间的D2D通信复用相同的时频资源。
一方面，本发明实施例提供一种MIMO的传输方法，包括：
第一UE与BS进行蜂窝上行通信；和
所述第一UE与至少一个第二UE进行D2D通信；
其中，所述蜂窝上行通信与所述D2D通信复用相同的时频资源。
另一方面，本发明实施例提供一种UE，包括：
第一通信单元，用于与BS进行蜂窝上行通信；
第二通信单元，用于与至少一个第二UE进行D2D通信；
其中，所述蜂窝上行通信与所述D2D通信复用相同的时频资源。
本发明实施例提供的MIMO无线通信系统、传输方法和装置，一个UE既能够和BS进行蜂窝上行通信，又可以和另一个UE进行D2D通信，即两个UE之间能够直接通信而不需要通过BS进行转发，既能够有效减少对BS资源的占用，还能够有效提高传输效率、降低传输时延。而且，由于UE与另一个UE之间的D2D通信与UE与BS之间的蜂窝上行通信复用相同的时频资源，因此，能够有效提高无线通信系统的频谱效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的MIMO无线通信系统的一个实施例的示意图；
图2为本发明提供的MIMO无线通信系统的一个实施例的示意图；
图3为本发明提供的MIMO无线通信系统的一个实施例的示意图；
图4为本发明提供的MIMO无线通信系统的一个实施例的示意图；
图5为本发明提供的UE的一个实施例的示意图；
图6为本发明提供的UE的一个实施例的示意图；
图7为本发明提供的UE的一个实施例的示意图；
图8为本发明提供的UE的一个实施例的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明提供的MIMO无线通信系统的一个实施例的示意图，如图1所示，本发明的实施例提供的MIMO无线通信系统包括：
BS、UE（第一UE）和D2D UE（第二UE）；
UE与BS进行蜂窝上行通信，而UE与D2D UE进行D2D通信，从而形成MIMO通信，UE与BS之间的蜂窝上行通信与UE与D2D UE的之间的D2D通信复用相同的时频资源。
本实施例提供的MIMO无线通信系统，在现有蜂窝移动通信系统的基础上，引入了UE自组织通信方式----D2D通信方式。D2D通信不需要BS或接入节点的控制，通信和组网非常灵活。在现有蜂窝移动通信系统中引入D2D通信，将会带来一系列的好处，其一在于近在咫尺的局部业务可以不经过BS而直接通过终端设备之间的中继转发来完成，从而减少对BS资源的占用，有效提高传输效率、降低传输时延；其二在于还能够弥补预设网络的覆盖缺陷，消除现有蜂窝移动通信系统的覆盖区域内总会存在的一些盲区；其三在于还能够有效降低功耗，当通信由一个长路径转变为几个短路径来实现时，这几个短路径的功率和将小于一个长路径所需要的功率；另外，还能够使整个移动通信系统容量得到提高，增加空间复用。
本实施例提供的MIMO无线通信系统，UE既能够和B S进行蜂窝上行通信，又可以和D2D UE进行D2D通信，即两个UE之间能够直接通信而不需要通过BS进行转发，有效减少对BS资源的占用，有效提高传输效率、降低传输时延，而且，由于UE与另一个UE之间的D2D通信与UE与BS之间的蜂窝上行通信复用相同的时频资源，能够有效提高无线通信系统的频谱效率。
需要说明的是，本实施例的MIMO无线通信系统是以UE与一个D2D UE进行D2D通信为例进行说明的，但本发明不限于此，UE可以和至少一个D2D UE进行D2D通信。
由于UE与BS之间的蜂窝上行通信与UE与D2D UE的之间的D2D通信复用相同的时频资源，因此，该蜂窝上行通信和D2D通信之间将存在干扰。为了控制本实施例中MIMO系统中蜂窝上行通信和D2D通信之间的干扰，可选的，在这两种通信的通信数据传输前，UE可以选用特定的预编码矩阵来分别对所述蜂窝上行通信传输的数据和所述D2D通信传输的数据进行预编码处理，来减少或消除蜂窝上行通信和D2D通信之间的干扰，从而实现蜂窝通信与D2D通信之间的有效结合以及频谱资源的合理复用，从而极大提升系统频谱效率。
具体的，UE可使用第一预编码矩阵对所述蜂窝上行通信传输的数据进行预编码处理，以使所述蜂窝上行通信对所述机器对机器通信的干扰低于第一规定阈值，而使用第二预编码矩阵对所述D2D通信传输的数据进行预编码处理，以使所述D2D通信对所述蜂窝上行通信的干扰低于第二规定阈值。当然，将这两种通信彼此之间的干扰限制在零是最为理想的。
需要说明的是，其中的第一规定阈值和第二规定阈值可相同，也可不同，本发明对此不做限定。而且，可以理解的，对于具有多个第二UE的无线通信系统来说，UE对于与每个第二UE的D2D通信，均采用一种第二预编码矩阵。
举例说明，不失一般性，设UE到BS的蜂窝上行传输信道为HB，传输数据为SB，预编码矩阵为WB（第一预编码矩阵），UE与D2D UE之间的D2D链路信道为HD，D2D传输数据为SD，预编码矩阵为WD（第二预编码矩阵），则对于UE和BS之间进行的蜂窝上行传输BS接收的信号为：
y1=HBWBSB+HBWDSD+nB （1）
在（1）式中第一项HBWBSB为BS期望接收的信号，HBWDSD为D2D通信造成的干扰，nB为噪声，为了消除D2D传输对蜂窝上行传输造成的干扰，即D2D通信对所述蜂窝上行通信的干扰为零，则要求：
HBWD=0
也就是说，当UE选用的预编码矩阵WD满足HBWD=0时，就可使得D2D通信对所述蜂窝上行通信的干扰为零。
为此，UE可通过以下方式获取对蜂窝上行通信和与D2D通信的预编码矩阵：
将HB进行奇异值分解为：
其中，∑B是HB的非零奇异值构成的对角阵，是非零奇异值构成的奇异向量，是零奇异值构成的奇异向量，是HB的零空间正交基，UB为酉矩阵。
当时，HBWD=0，因此，UE采用预编码矩阵对D2D通信传输的数据进行预编码处理，从而使得D2D通信对所述蜂窝上行通信的干扰为零，消除了D2D传输对蜂窝上行传输造成的干扰。
同理，对于UE和D2D UE之间进行的D2D传输，D2D UE接收的信号为：
y2=HDWBSB+HDWDSD+nD （2）
在（2）式中第二项HDWDSD为D2D UE期望接收的信号，HDWBSB为蜂窝上行通信对它造成的干扰，nD为噪声，为了消除蜂窝上行传输对D2D传输造成的干扰，即蜂窝上行通信对D2D通信的干扰为零，则要求：
HDWB=0
也就是说，当UE选用的预编码矩阵WB满足HDWB=0时，就可使得蜂窝上行通信对D2D通信的干扰为零。
为此，本示例中，将HD进行奇异值分解为：
其中,∑D是HD的非零奇异值构成的对角阵，是非零奇异值构成的奇异向量，是零奇异值构成的奇异向量，是HD的零空间正交基UD为酉矩阵。
当时，HDWB=0，因此，UE采用预编码矩阵对蜂窝上行通信传输的数据进行预编码处理，从而使得蜂窝上行通信对D2D通信的干扰为零，消除了D2D传输对蜂窝上行传输造成的干扰。
综上分析，在本发明实施例中，UE可以选用和分别对所述蜂窝上行通信传输的数据和所述D2D通信传输的数据进行预编码处理，从而使得所述蜂窝上行通信对所述D2D通信的干扰为零，并且所述D2D通信对所述蜂窝上行通信的干扰为零。
可以理解的是，上述UE选用的预编码矩阵仅为示例，本发明对UE选用的预编码矩阵不做限定，还可以使用其他的预编码矩阵，而且，UE所选用的预编码矩阵不限于消除蜂窝上行通信和D2D通信之间干扰，还可以减小蜂窝上行通信和D2D通信之间干扰至低于设定的阈值。
需要说明的是，本发明实施例对所述第一和第二规定阈值不做限定，本领域技术人员可以根据本领域公知常识、BS和D2D UE的抗干扰能力或者经验等确定出所述第一和第二规定阈值，从而选择合适的预编码矩阵，以将蜂窝上行通信和D2D通信之间干扰减小到不影响两者通信正常的干扰范围内。
可以理解的是，上述的UE的预编码处理，是以UE与BS进行蜂窝上行通信及UE与一个D2D UE进行D2D传输进行说明的，还可以扩展使用到UE与BS进行蜂窝上行通信及UE与多个D2D UE进行D2D传输的情景中。
虽然UE可以通过预编码处理而消除或减小蜂窝上行通信和D2D通信之间的干扰，但由于UE的最大发射功率是一定的，而UE要进行与BS之间的蜂窝上行通信以及与D2D UE之间的D2D通信，因此，UE必然需要合理地分配发射功率。可选的，UE可采用下述功率分配方案：
由于D2D通信是近距离传输，路损较小，发射功率要求较低，因此，UE首先对D2D传输进行功率控制，根据所述D2D通信链路的路损，确定所述D2D通信的发射功率,并且使用所述确定的D2D通信的发射功率与D2D UE进行D2D通信。
具体的，UE将UE与D2D UE之间的D2D通信的发射功率PD2D设置为所述D2D通信的规定传输功率与所述D2D通信的链路路损补偿α·PLD2D之和：
其中，PLD2D为D2D链路的路损，α为D2D传输路损补充因子。
其中，规定传输功率是为UE预先设定的D2D通信的特定传输功率，可由本领域技术人员设定，例如根据通信标准设定，在一些实施例中，本领域技术人员可以对UE的进行调节。
然后，UE根据所述确定的D2D的发射功率和所述蜂窝上行通信链路的路损，确定所述蜂窝上行通信的发射功率,并且使用所述确定的蜂窝上行通信的发射功率与所述基站进行蜂窝上行通信。
具体的，由于UE的最大发射功率Pmax是一定的，因此，UE进行与BS之间的蜂窝上行通信的最大发射功率为Pmax-PD2D。
这时，如果所述蜂窝上行通信的规定传输功率与所述蜂窝上行通信链路的路损补偿β·PLcellular之和小于Pmax-PD2D时，UE将UE与BS之间的蜂窝上行通信的发射功率设置为反之，UE将UE与BS之间的蜂窝上行通信的发射功率设置为Pmax-PD2D。
其中，规定传输功率是为UE预先设定的蜂窝上行通信的特定传输功率，可由本领域技术人员设定，例如根据通信标准设定，在一些实施例中，本领域技术人员可以对UE的进行调节。
图2为本发明实施例的MIMO无线通信系统的另一个实施例的示意图，包括BS、UE（第一UE）和D2D UE1、D2D UE2…D2D UEn共n个D2D UE（第二UE），n大于等于2，UE与BS进行蜂窝上行通信，而UE与各个D2D UE进行D2D通信，从而形成MIMO通信，UE与BS之间的蜂窝上行通信与UE与各个D2D UE的之间的D2D通信复用相同的时频资源。
为了消除或减少蜂窝上行通信和D2D通信之间的干扰，本实施例可使用与前述实施例相同的预编码处理方式，举例说明：
设UE到BS的蜂窝上行传输信道为HB，传输数据为SB，预编码矩阵为WB，设UE与n个D2D UE进行D2D通信，UE与D2D UEi之间的D2D链路信道为HDi，D2D传输数据为SDi，预编码矩阵为WDi，i为大于0小于等于n的整数，则对于UE和BS之间进行的蜂窝上行传输BS接收的信号为：
对于UE和D2D UEi之间进行的D2D传输，D2D UEi接收的信号为：
在(3)式中第一项HBWBSB为BS期望接受的信号，为UE与D2D UEi之间的D2D通信造成的干扰，nB为噪声，为了消除UE与D2D UEi之间的D2D传输对蜂窝上行传输造成的干扰，即UE与D2DUEi之间的D2D通信对所述蜂窝上行通信的干扰为零，则要求：HBWDi=0
也就是说，当UE选用的预编码矩阵WDi满足HBWDi=0时，就可使得D2D通信对所述蜂窝上行通信的干扰为零。
同理，在（4）式中，第二项HDiWDiSDi为D2D UEi期望接收的信号，HDiWBSB为蜂窝上行通信对它造成的干扰，为UE与其他D2D UE的D2D通信造成的干扰，nDi为噪声，为了消除干扰，则要求：
HDiWB=0,HDiWDj=0(i≠j)
其中，j为大于0小于等于n的整数。
也就是说，当UE选用的预编码矩阵WB满足HDiWB=0时，就可使得蜂窝上行通信对UE与D2D UEi之间的D2D通信的干扰为零，而UE选用的预编码矩阵WDi满足HDiWDj=0(i≠j)时，就可使得UE与其他D2D UE的D2D通信对UE与D2D UEi之间的D2D通信的干扰为零。
为此，UE可通过以下方式获取对蜂窝上行通信和与D2D UEi的D2D通信的预编码矩阵：
UE到BS的蜂窝上行链路传输对其他D2D UEi传输的干扰信道为：
对进行奇异值分解为：
其中，∑B是的非零奇异值构成的对角阵，是非零奇异值构成的奇异向量，是零奇异值构成的奇异向量，是的零空间正交基，UB为酉矩阵。
当时，则有HDiWB=0，因此UE采用预编码矩阵对蜂窝上行通信传输的数据进行预编码处理，从而蜂窝上行通信对UE与D2D UEi之间的D2D通信的干扰为零，消除了蜂窝上行通信对UE与D2D UEi之间的D2D通信的干扰。
UE与D2D UEi的D2D传输对UE到BS的蜂窝上行链路传输，及对其他D2D UE传输的干扰信道为：
对进行奇异值分解为：
其中，∑Di是的非零奇异值构成的对角阵，是非零奇异值构成的奇异向量，是零奇异值构成的奇异向量，是的零空间正交基，UDi为酉矩阵。
当时，则HDjWDi=0(i≠j),HBWDi=0，因此UE采用预编码矩阵对UE与D2D UEi之间的D2D通信传输的数据进行预编码处理，从而消除了UE与D2D UEi的D2D通信对UE到BS的蜂窝上行通信造成的干扰，及对UE与其他D2D UE的D2D传输造成的干扰。
图3为本发明实施例的MIMO无线通信系统的另一个实施例的示意图，本实施例的MIMO无线通信系统，包括BS、UE（第一UE）和D2D UE（第二UE），与前述实施例不同的是，本实施例中，除UE与BS进行蜂窝上行通信，而UE与D2D UE进行D2D通信之外，D2DUE也与BS进行蜂窝上行通信，上述三种通信复用相同的时频资源。也就是说，UE通过蜂窝上行链路与BS进行数据传输的同时，通过D2D链路与D2D UE在与上述蜂窝通信相同的时频资源上空分复用，形成多输入多输出系统，同时BS还调度D2D UE在该时频资源上进行蜂窝上行传输，即UE与D2DUE同时还构成蜂窝上行虚拟MIMO传输。
本实施例中，UE的蜂窝上行通信和D2D通信可采用与前述实施例相同的预编码处理和功率分配方式，具体请参见前文描述，这里不再赘述。而对于D2D UE，由于D2D UE在接收UE发给它的D2D传输数据的同时，还在相同的时频资源上与BS进行蜂窝上行传输，这会造成对D2D UE接收D2D数据的干扰，因此D2D UE需要先消除由于蜂窝上行传输造成的自干扰，即对与BS之间的蜂窝上行通信的信号进行干扰消除，然后再接收并调制解码UE传输的D2D数据。
图4为本发明实施例的MIMO无线通信系统的另一个实施例的示意图，本实施例的MIMO无线通信系统，包括BS、UE（第一UE）和D2D UE（第二UE），与前述实施例不同的是，本实施例中，MIMO无线通信系统还包括UE1（第三UE）,除UE与BS进行蜂窝上行通信，以及UE与D2DUE进行D2D通信之外，UE1与B S也进行蜂窝上行通信，而且上述三种通信复用相同的时频资源。也就是说，UE通过蜂窝上行链路与BS进行数据传输的同时，通过D2D链路与D2D UE在与上述蜂窝通信相同的时频资源上空分复用，形成多输入多输出系统。BS通过调度调度UE1也在该时频资源上进行传输，即UE1与UE在相同的时频资源上进行蜂窝上行传输，形成虚拟MIMO，但同时UE与BS的蜂窝上行传输与UE与D2D UE之间的D2D传输形成基于UE的MIMO传输。
本实施例中，UE1的蜂窝上行通信可能会造成对UE与D2D UE间D2D传输的干扰，为了有效避免和抑制此种干扰，可令UE1与UE之间的距离大于规定距离，即BS在调度蜂窝上行虚拟MIMO传输的UE时，选择距离较远的该UE较远的UE在一起进行上行虚拟MIMO传输。本实施例对所述规定距离不做限制，本领域技术人员可根据本领域公知常识和常用技术手段而进行选择，确保UE1距离UE的距离使得UE1的蜂窝上行通信对UE与D2D UE的D2D通信之间的干扰可忽略不计。
除控制UE与UE之间的距离之外，为了有效避免和抑制UE1的蜂窝上行通信对UE与D2D UE间D2D传输的干扰，UE1还可采用与前述实施例中UE所采用的预编码处理方式，测量其与D2D UE之间的信道，让UE1与BS之间的蜂窝上行传输数据限制在UE1与D2D UE之间D2D传输信道的零空间，即通过使用特定的预编码矩阵对UE1与BS之间的蜂窝上行通信传输的数据进行预编码处理，抑制UE1与BS之间的蜂窝上行传输对D2D链路的干扰，使得UE1与BS之间的蜂窝上行通信对UE与D2D UE间D2D传输的干扰为零或低于规定阈值。此处不再具体介绍，请参见前述实施例。
前述实施例中，UE通过选用特定的预编码矩阵对其与BS的蜂窝上行通信以及与D2D UE的D2D通信所传输的数据进行预编码处理，来控制其与BS的蜂窝上行通信以及与D2DUE的D2D通信之间的干扰，即是在向量空间维度上来区分蜂窝上行的信号和D2D信号，但本发明不限于此，在本发明的一个实施例中，UE可通过叠加编码（superposition coding）方式对所述蜂窝上行通信所传输的数据和所述D2D通信所传输的数据进行预编码处理，而为了区分所述蜂窝上行通信所传输的数据和所述D2D通信所传输的数据，UE进行与BS的蜂窝上行通信的发射功率高于所述UE进行与D2D UE的D2D通信的发射功率；这样，BS接收发射UE的上行信号时直接把D2D信号作为噪声来处理；而D2D UE需要接收D2D通信的信号时，首先检查出高功率的上行信号，进行干扰消除之后再检测所需要的D2D信号。具体的，D2D UE可以从BS或UE处获知UE与BS的蜂窝上行通信所采用的预编码矩阵，在接收所述D2D通信的信号时，根据所述获知的预编码矩阵，获得UE与BS的蜂窝上行通信的上行信号，然后对所述获得的蜂窝上行通信的上行信号进行干扰消除。
本实施例中，可选的，UE可采用MU-MIMO（多用户MIMO）中的zero-forcing（迫零）算法或者MMSE（最小均方差）算法计算对所有D2D UE的预编码矩阵。此步骤可使用现有技术。以下以UE使用zero-forcing算法为例进行说明：
参照图2，假定UE向D2D UE1，UE2，…,UEn各发射N1，N2，…，Nn个数据流，则发射UE根据信道信息HD1，HD2，…，HDn，对第1,2，…,n个D2D接收UE分别选择N1，N2，…，Nn个天线作为接收天线，如何选择天线不做限定，可根据现有技术中公知的准则。记UE到所有D2D UE的接收天线的信道矩阵分别为TD1，TD2，…，TDn。
UE分别计算其对第i(i=1,2，…,n)个D2D UE的预编码矩阵如下：
Si=[TD1’，TD2’，…，TD(i-1)’，TD(i+1)’，…，TDn’]’,其中’代表矩阵的共轭转秩；
UE在Si的行向量的零空间中找到Mi个正交基Wi,1,Wi，2，…,Wi，Mi，使得：
对于所有的j＝1，2，…,Mi都有Wi,j Wi,j’=1；
对于所有的j≠k都有Wi,j Wi,k’=0。
UE以Pi=[Wi,1’，Wi,2’，…，Wi,Ni’]作为对D2D UEi进行传输的预编码矩阵。
可选的，如果UE不知道上行信道，则上行传输用单位阵作为预编码矩阵；或者，可以由BS告知UE上行传输所使用的预编码矩阵。如果发射UE知道上行信道，可以用现有的MIMO传输技术确定预编码矩阵。
记UE给BS的预编码矩阵和发射信号分别为PB和XB，给第i个D2D UE的发射信号为Xi，则：
BS的接收信号为YB=HB(PBXB+P1X1+…+PnXn)+ZB,其中ZB代表噪声；
第i个D2D UE的接收信号为Yi=HDi(PBXB+P1X1+…+PnXn)+Zi,其中Zi代表噪声。
BS进行上行信号检测时，不对D2D信号做任何处理，而只是将其作为噪声。D2D UE的信号处理流程如下：
D2D UE可以从BS或者UE处获得UE对基站传输的预编码矩阵；
D2D UE首先把D2D信号作为干扰，检测UE对基站的上行信号，得到上行信号XB的初步估计然后对进行解调和解码。
D2D UE对上一步解码后的信息重新按照UE的方式进行编码和调制，还原上行信号，获得上行信号的精确估计
D2D UE从接收信号中删除上行信号，即并且根据估计所需的D2D信号。
与前述MIMO无线通信系统相对应，本发明实施例还提供了一种MIMO传输方法，该方法实施例中的UE为第一UE。所述方法包括：
UE与BS进行蜂窝上行通信；和
UE与至少一个第二UE进行D2D通信；
其中，所述蜂窝上行通信与所述D2D通信复用相同的时频资源。
本发明实施例提供的MIMO传输方法，UE既能够和BS进行蜂窝上行通信，又可以和第二UE进行D2D通信，即两个UE之间能够直接通信而不需要通过BS进行转发，既能够有效减少对BS资源的占用，还能够有效提高传输效率、降低传输时延。而且，由于UE与第二UE之间的D2D通信与UE与BS之间的蜂窝上行通信复用相同的时频资源，因此，能够有效提高无线通信系统的频谱效率。
可选的，为了有效减弱或消除所述蜂窝上行通信与所述D2D通信之间的干扰，在本发明的一个实施例中，在UE进行蜂窝上行通信和D2D通信前，所述MIMO传输方法还包括：
UE使用第一预编码矩阵对所述蜂窝上行通信传输的数据进行预编码处理，以使所述蜂窝上行通信对所述D2D通信的干扰低于第一规定阈值;和
UE使用第二预编码矩阵对所述D2D通信传输的数据进行预编码处理，以使所述D2D通信对所述蜂窝上行通信的干扰低于第二规定阈值。
UE通过使用特定的预编码矩阵(第一预编码矩阵和第二预编码矩阵)分别对所述蜂窝上行通信传输的数据和所述D2D通信传输的数据进行预编码处理，使得所述蜂窝上行通信对所述D2D通信的干扰低于规定阈值，并且所述D2D通信对所述蜂窝上行通信的干扰低于规定阈值。UE选用的预编码矩阵请参见前述实施例，此处不在赘述。
为了合理分配UE的发射功率，可选的，在本发明的一个实施例中，所述方法还包括：
UE根据所述D2D通信链路的路损，确定所述D2D通信的发射功率；
UE根据所述确定的D2D的发射功率和所述蜂窝上行通信链路的路损，确定所述蜂窝上行通信的发射功率。
这时，UE使用所述确定的蜂窝上行通信的发射功率与所述基站进行蜂窝上行通信，使用所述确定的D2D通信的发射功率与所述第二UE进行D2D通信。
具体的，UE首先对D2D传输进行功率控制，将UE与第二UE之
间的D2D通信的发射功率PD2D设置为所述D2D通信的规定传输功率与所述D2D通信的链路路损补偿α·PLD2D之和：
其中，PLD2D为D2D链路的路损，α为D2D传输路损补充因子。由于UE的最大发射功率Pmax是一定的，因此，UE进行与BS之间的蜂窝上行通信的最大发射功率为Pmax-PD2D。
这时，如果所述蜂窝上行通信的规定传输功率与所述蜂窝上行通信链路的路损补偿β·PLcellular之和小于Pmax-PD2D时，UE将UE与BS之间的蜂窝上行通信的发射功率设置为反之，如果所述蜂窝上行通信的规定传输功率与所述蜂窝上行通信链路的路损补偿β·PLcellular之和不小于Pmax-PD2D时，UE将UE与BS之间的蜂窝上行通信的发射功率设置为Pmax-PD2D。
为了有效减弱或消除所述蜂窝上行通信与所述D2D通信之间的干扰，可选的，在本发明的一个实施例中，在UE进行蜂窝上行通信和D2D通信前，所述MIMO传输方法还包括：
UE通过叠加编码方式对所述蜂窝上行通信所传输的数据和所述D2D通信所传输的数据进行预编码处理；
由于UE使用叠加编码方式，为了区分所述蜂窝上行通信所传输的数据和所述D2D通信所传输的数据，UE进行所述蜂窝上行通信所使用的发射功率要高于所述UE进行所述D2D通信所使用的发射功率，以使BS接收所述蜂窝上行通信的上行信号时将所述D2D通信的信号作为噪声处理，所述第二UE接收所述D2D通信的信号时，首先对所述蜂窝上行通信的上行信号进行干扰消除，然后再检测出D2D信号。
与前述MIMO无线通信系统相对应，本发明实施例还提供了一种UE，如图5所示，包括：
第一通信单元101，用于与BS进行蜂窝上行通信；
第二通信单元102，用于与至少一个第二UE进行D2D通信；
其中，所述蜂窝上行通信与所述D2D通信复用相同的时频资源。
本发明实施例提供的UE，既能够和BS进行蜂窝上行通信，又可以和第二UE进行D2D通信，即两个UE之间能够直接通信而不需要通过BS进行转发，既能够有效减少对BS资源的占用，还能够有效提高传输效率、降低传输时延。而且，由于UE与第二UE之间的D2D通信与UE与BS之间的蜂窝上行通信复用相同的时频资源，因此，能够有效提高无线通信系统的频谱效率。
可选的，在本发明一实施例中，如图6所示，所述UE还包括：
第一预编码单元103，用于使用第一预编码矩阵对所述蜂窝上行通信传输的数据进行预编码处理，以使所述蜂窝上行通信对所述D2D通信的干扰低于第一规定阈值;
第二预编码单元104，用于使用第二预编码矩阵对所述D2D通信传输的数据进行预编码处理，以使所述D2D通信对所述蜂窝上行通信的干扰低于第二规定阈值。
可选的，在本发明一实施例中，如图7所示，所述UE还包括：
确定单元105，用于根据所述D2D通信链路的路损，确定所述D2D通信的发射功率，根据所述确定的D2D的发射功率和所述蜂窝上行通信链路的路损，确定所述蜂窝上行通信的发射功率；
这时，第一通信单元101具体用于使用确定单元105确定的蜂窝上行通信的发射功率与所述基站进行蜂窝上行通信，第二通信单元102具体用于使用确定单元105确定的D2D通信的发射功率与所述第二UE进行D2D通信。
具体的，确定单元105所确定的第二通信单元102进行所述D2D通信的发射功率为所述D2D通信的规定传输功率与所述D2D通信的链路路损补偿之和；如果所述蜂窝上行通信的规定传输功率与所述蜂窝上行通信链路的路损补偿之和小于所述蜂窝上行通信的最大发射功率时，确定单元105所确定的第一通信单元101进行所述蜂窝上行通信的发射功率为所述蜂窝上行通信的规定传输功率与所述蜂窝上行通信链路的路损补偿之和，反之，确定单元105所确定的所述第一通信单元101进行所述蜂窝上行通信的发射功率为所述蜂窝上行通信的最大发射功率；其中，所述蜂窝上行通信的最大发射功率为所述UE的最大发射功率与所述D2D通信的发射功率之差。
可选的，在本发明一实施例中，如图8所示，所述UE还包括：
叠加预编码单元106，用于通过叠加编码方式对所述蜂窝上行通信所传输的数据和所述D2D通信所传输的数据进行预编码处理；
此时，第一通信单元101进行所述蜂窝上行通信的发射功率高于第二通信单元102进行所述D2D通信的发射功率。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分流程可以通过计算机程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种多输入多输出的传输方法，其特征在于，包括：
第一用户设备与基站进行蜂窝上行通信；和
所述第一用户设备与至少一个第二用户设备进行机器对机器通信；
其中，所述蜂窝上行通信与所述机器对机器通信复用相同的时频资源；
所述方法还包括：所述第一用户设备使用第一预编码矩阵对所述蜂窝上行通信传输的数据进行预编码处理，以使所述蜂窝上行通信对所述机器对机器通信的干扰低于第一规定阈值，所述第一预编码矩阵根据所述机器对机器通信所使用的信道设定；和
所述第一用户设备使用第二预编码矩阵对所述机器对机器通信传输的数据进行预编码处理，以使所述机器对机器通信对所述蜂窝上行通信的干扰低于第二规定阈值，所述第二预编码矩阵根据所述蜂窝上行通信所使用的信道设定。
2.根据权利要求1所述的传输方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述第一用户设备根据所述机器对机器通信链路的路损，确定所述机器对机器通信的发射功率；
所述第一用户设备根据所述确定的机器对机器的发射功率和所述蜂窝上行通信链路的路损，确定所述蜂窝上行通信的发射功率；
则所述第一用户设备与基站进行蜂窝上行通信包括：
所述第一用户设备使用所述确定的蜂窝上行通信的发射功率与所述基站进行蜂窝上行通信；
所述第一用户设备与至少一个第二用户设备进行机器对机器通信包括：
所述第一用户设备使用所述确定的机器对机器通信的发射功率与所述第二用户设备进行机器对机器通信。
3.根据权利要求1所述的传输方法，其特征在于，
所述方法还包括：所述第一用户设备通过叠加编码方式对所述蜂窝上行通信所传输的数据和所述机器对机器通信所传输的数据进行预编码处理；
所述第一用户设备进行所述蜂窝上行通信所使用的发射功率高于所述用户设备进行所述机器对机器通信所使用的发射功率，以使所述基站接收所述蜂窝上行通信的上行信号时将所述机器对机器通信的信号作为噪声处理，所述第二用户设备接收所述机器对机器通信的信号时，首先对所述蜂窝上行通信的上行信号进行干扰消除。
4.一种用户设备，其特征在于，包括：
第一通信单元，用于与基站进行蜂窝上行通信；
第二通信单元，用于与至少一个第二用户设备进行机器对机器通信；
其中，所述蜂窝上行通信与所述机器对机器通信复用相同的时频资源；
所述用户设备还包括：
第一预编码单元，用于使用第一预编码矩阵对所述蜂窝上行通信传输的数据进行预编码处理，以使所述蜂窝上行通信对所述机器对机器通信的干扰低于第一规定阈值，所述第一预编码矩阵根据所述机器对机器通信所使用的信道设定；
第二预编码单元，用于使用第二预编码矩阵对所述机器对机器通信传输的数据进行预编码处理，以使所述机器对机器通信对所述蜂窝上行通信的干扰低于第二规定阈值，所述第二预编码矩阵根据所述蜂窝上行通信所使用的信道设定。
5.根据权利要求4所述的用户设备，其特征在于，所述用户设备还包括确定单元，用于根据所述机器对机器通信链路的路损，确定所述机器对机器通信的发射功率，根据所述确定的机器对机器的发射功率和所述蜂窝上行通信链路的路损，确定所述蜂窝上行通信的发射功率；
则，所述第一通信单元具体用于使用所述确定单元确定的蜂窝上行通信的发射功率与所述基站进行蜂窝上行通信；
所述第二通信单元具体用于使用所述确定单元确定的机器对机器通信的发射功率与所述第二用户设备进行机器对机器通信。
6.根据权利要求4所述的用户设备，其特征在于，所述用户设备还包括叠加预编码单元，用于通过叠加编码方式对所述蜂窝上行通信所传输的数据和所述机器对机器通信所传输的数据进行预编码处理；
所述第一通信单元进行所述蜂窝上行通信的发射功率高于所述第二通信单元进行所述机器对机器通信的发射功率。
7.一种多输入多输出无线通信系统，其特征在于，包括：
基站、第一用户设备和至少一个第二用户设备；
所述第一用户设备与所述基站进行蜂窝上行通信，与所述至少一个第二用户设备进行机器对机器通信；
所述第一用户设备与所述基站之间的蜂窝上行通信与所述第一用户设备与所述第二用户设备的之间的机器对机器通信复用相同的时频资源；
所述第一用户设备使用第一预编码矩阵对所述蜂窝上行通信传输的数据进行预编码处理，以使所述蜂窝上行通信对所述机器对机器通信的干扰低于第一规定阈值，所述第一预编码矩阵根据所述机器对机器通信所使用的信道设定；
所述第一用户设备使用第二预编码矩阵对所述机器对机器通信传输的数据进行预编码处理，以使所述机器对机器通信对所述蜂窝上行通信的干扰低于第二规定阈值，所述第二预编码矩阵根据所述蜂窝上行通信所使用的信道设定。
8.根据权利要求7所述的无线通信系统，其特征在于，
所述第一用户设备根据所述机器对机器通信链路的路损，确定所述机器对机器通信的发射功率,并且使用所述确定的机器对机器通信的发射功率与所述第二用户设备进行机器对机器通信；
所述第一用户设备根据所述确定的机器对机器的发射功率和所述蜂窝上行通信链路的路损，确定所述蜂窝上行通信的发射功率,并且使用所述确定的蜂窝上行通信的发射功率与所述基站进行蜂窝上行通信。
9.根据权利要求7所述的无线通信系统，其特征在于，
所述第二用户设备与所述基站进行蜂窝上行通信；
所述第一用户设备与所述基站之间的蜂窝上行通信、所述第一用户设备与所述第二用户设备之间的机器对机器通信、以及所述第二用户设备与所述基站之间的蜂窝上行通信复用相同的时频资源；
所述第二用户设备接收所述机器对机器通信的信号时，对所述第二用户设备与所述基站之间的蜂窝上行通信的信号进行干扰消除。
10.根据权利要求7所述的无线通信系统，其特征在于，
所述第一用户设备通过叠加编码方式对所述蜂窝上行通信所传输的数据和所述机器对机器通信所传输的数据进行预编码处理；
所述第一用户设备进行所述蜂窝上行通信的发射功率高于所述第一用户设备进行所述机器对机器通信的发射功率；
所述基站接收所述蜂窝上行通信的上行信号时，将所述机器对机器通信的信号作为噪声处理；
所述第二用户设备接收所述机器对机器通信的信号时，首先对所述蜂窝上行通信的上行信号进行干扰消除。
11.根据权利要求10所述的无线通信系统，其特征在于，
所述第二用户设备从所述基站或所述第一用户设备处获知所述蜂窝上行通信所采用的预编码矩阵；
所述第二用户设备接收所述机器对机器通信的信号时，根据所述获知的预编码矩阵，获得所述蜂窝上行通信的上行信号，然后对所述获得的蜂窝上行通信的上行信号进行干扰消除。
12.根据权利要求7所述的无线通信系统，其特征在于，
所述无线通信系统还包括第三用户设备，所述第三用户设备与所述基站进行蜂窝上行通信；
所述第三用户设备与所述基站之间的蜂窝上行通信、所述第一用户设备与所述基站之间的蜂窝上行通信，以及所述第二用户设备与所述基站之间的蜂窝上行通信复用相同的时频资源；
所述第三用户设备与所述第一用户设备之间的距离大于规定距离。
13.根据权利要求7所述的无线通信系统，其特征在于，
所述无线通信系统还包括第三用户设备，所述第三用户设备与所述基站进行蜂窝上行通信；
所述第三用户设备与所述基站之间的蜂窝上行通信、所述第一用户设备与所述基站之间的蜂窝上行通信，以及所述第二用户设备与所述基站之间的蜂窝上行通信复用相同的时频资源；
所述第三用户设备通过使用特定的预编码矩阵对所述第三用户设备与所述基站之间的蜂窝上行通信传输的数据进行预编码处理，使得所述第三用户设备与所述基站之间的蜂窝上行通信对所述机器对机器通信的干扰为零或低于规定阈值。
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