WO2011124040A1

WO2011124040A1 - 一种实现数据重传控制的方法和系统

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Publication number: WO2011124040A1
Application number: PCT/CN2010/073556
Authority: WO
Inventors: 郭阳; 禹忠
Original assignee: 中兴通讯股份有限公司
Priority date: 2010-04-09
Filing date: 2010-06-04
Publication date: 2011-10-13
Also published as: CN102215095A

Abstract

本发明公开了一种实现数据重传控制的方法和系统，均可依据通信质量将用户划分为至少两个用户组，从每个用户组中选取一个用户进行用户配对；发射端发射配对用户的用户数据，接收端接收配对用户的用户数据；结合接收端数据校验操作，在配对用户中的高通信质量用户的用户数据出错时，确定需要重传所有配对用户的数据；在配对用户中的低通信质量用户的用户数据出错时，确定需要重传所述低通信质量用户的用户数据。本发明方法和系统提供了多用户多输入多输出系统中的数据重传机制，能够提高多用户多输入多输出系统中的通信准确性，提高用户满意度。

Description

一种实现数据重传控制的方法和系统技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种实现数据重传控制的方法和系统。背景技术

多输入多输出（ Multiple Input and Multiple Output , MIMO)系统由于其有效提高信道容量而成为 LTE的研究中一项倍受人们关注的技术。并且，多输入多输出系统使用预编码技术进行多数据流与天线之间的复用，能够更加有效的利用现有信道资源；另外，通过对数据流的功率分配能够提高系统容量，并能够减小数据流之间的干扰，提高系统的整体性能。

针对多用户使用的预编码方法的基本思想是：发射端发射机已知所有用户的信道信息，因此能够根据所有用户的信道信息，通过多用户信号分离算法对多用户间的信号进行分离，消除用户之间的干扰，达到同时同频传输多用户信号的目的。

在多用户 MIMO系统中，可以通过设计合适的发射天线和接收天线的权值矢量来分开多用户的信号，去除干扰。并且，由于时分双工（TDD ) 方式可以利用信道互易性得到信道信息，因此也得到使用。

以上特征使得多用户 MIMO系统具有广阔的发展前景，但目前的多用户 MIMO系统中尚不存在数据重传机制，不利于用户开展准确、高效的通信业务，不利用多用户 MIMO系统性能以及用户满意度的提高。发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种实现数据重传控制的方法和系统，提高通信准确性，提高用户满意度。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种实现数据重传控制的方法，该方法包括：

依据通信质量将用户划分为至少两个用户组，从每个用户组中选取一个用户进行用户配对；

发射端发射配对用户的用户数据，接收端接收配对用户的用户数据；结合接收端数据校验操作，在配对用户中的最高通信质量用户的用户数据出错时，确定需要重传所有配对用户的数据；在配对用户中除最高通信质量用户以外的低通信质量用户的用户数据出错时，确定需要重传所述低通信质量用户的用户数据。

划分所述用户组的方法为：

根据用户的信道情况和用户服务质量将用户分为两组。

划分出的两组用户中，第一组用户的接收信噪比高于第二组用户；所述用户配对的方法为：

根据服务优先级从第一组用户中选定一个信道最好的用户，将该用户作为第一个用户；分别计算第二组用户中每个待调度用户与所述第一个用户的空间相关度，选取计算结果低于空间相关度阈值的一个用户，将该用户作为第二个用户；将所述第一个用户与第二个用户作为配对用户。

所述数据校验的过程包括：

对所述第一个用户的用户数据进行数据校验，只有在校验正确时才对所述第二个用户的用户数据进行数据校验。

所述的数据校验方法为：

应用数据检测方法检测出配对用户的用户数据，再对检测出的用户数据进行循环冗余校验 CRC处理。

所述高通信质量用户为划分出的第一组用户中的所述第一个用户，所述低通信质量用户为划分出的第二组用户中的所述第二个用户，所述配对用户包括所述第一个用户和所述第二个用户。

所述发射端发射配对用户的用户数据的过程包括：

发射端利用信道互易性得到配对用户的下行信道矩阵，并根据配对用户的下行信道矩阵计算得到配对用户的发射端权值，再利用得到的发射端权值对配对用户的用户数据进行加权发射；

i

用户；

所述接收端接收配对用户的用户数据的过程包括：

接收端应用收到的相应发射端权值对收到的用户数据解码。

一种实现数据重传控制的系统，该系统包括用户配对单元、数据校险单元、重传决策单元；其中，

所述用户配对单元，用于依据通信质量将用户划分为至少两个用户组，从每个用户组中选取一个用户进行用户配对，并将具体的配对情况通知给所述发射侧通信单元；

所述数据校验单元，用于对收到的配对用户的用户数据进行数据校验，并将校验结果通知给所述重传决策单元；

所述重传决策单元，用于根据收到的校验结果，在配对用户中的最高通信质量用户的用户数据出错时，确定需要重传所有配对用户的数据；在配对用户中除最高通信质量用户以外的低通信质量用户的用户数据出错时，确定需要重传所述低通信质量用户的用户数据。

所述用户组是根据用户的信道情况和用户服务质量划分的，数目为两个；在划分出的两组用户中，第一组用户的接收信噪比高于第二组用户。

进一步包括发射侧通信单元、接收侧通信单元；其中，

所述发射侧通信单元，用于支持用户配对单元与接收端之间的通信；进一步用于针对下行通信进行涉及发射端权值的计算和反馈处理；所述接收侧通信单元，用于支持数据校验单元与发射端之间的通信。所述用户配对单元设置于发射端，所述数据校验单元和重传决策单元设置于接收端。

可见，本发明方法和系统提供了多用户 MIMO系统中的数据重传机制，能够提高多用户 MIMO系统中的通信准确性，提高用户满意度。附图说明

图 1为 TDD方式下行多用户 MIMO的操作示意图；

图 2为本发明一实施例的用户配对原理示意图；

图 3为本发明一实施例的数据重传策略示意图；

图 4为本发明一实施例的低通信质量用户的用户数据出错时的重传原理示意图；

图 5 为本发明一实施例的高通信质量用户的用户数据出错时的重传原理示意图；

图 6为本发明一实施例的实现数据重传控制的流程图；

图 7为本发明一实施例的实现数据重传控制的系统图。具体实施方式

参见图 1 , 图 1为 TDD方式下行多用户 MIMO的操作示意图。图 1中以两个用户为例，在实际应用中则可能是多用户。图 1 中，发射端可以根据 TDD信道互易性进行上行信道估计以得到两个用户的下行信道矩阵，并且能够根据两个用户的下行信道矩阵计算得到两个用户的发射端权值，再利用所得到的发射端权值对相应的用户数据进行加权发射。

另外，为了保证接收端能够对接收到的用户数据进行正确的后续处理，需要说明的是，在多用户 MIMO模式中，可以通过设计合适的发射天线和接收天线的权值矢量来分开多用户的信号，去除干扰。用于分离用户信号去除干扰的算法有： BD(Block Diagonalize)算法，矩阵求逆方法， ZF ( zero-forcing ) 算法, Vector ZF算法。

BD算法描述如下：定义 H ₌[Hf—Hj— i ·Η_Κ ^ΤΥ ., 其中， Γ·· Κ分别为 Κ个用户的信道矩阵。对于 ^进行 SVD分解得到 ^ = Ufij }¹⁾ V ] ,其中^("是 ^分解得到 τ (0)

的 V矩阵的第一个列向量，是分解得到的其余的列向量。

0 0

对于第 j个用户，矩阵是适用的对于第 j个用户，在发射端所使用的权值矢量为 ^ , 在接收端所使用的权值为^'。

通常， BD算法对维数的要求是发射天线的数目不小于 K-1个用户接收天线的数目之和。当满足这个条件时， BD算法可以消除用户间干扰，即将用户间信号理想地分离。

Vector ZF算法描述如下：对于 K个用户的多用户 MIMO系统来说，信道矩阵分别为，…， ^ , 对于每个用户做运算 ^[f/„ ^{] =} ^( );令 υΗ〗=φ Η〗γ ., 其中， i/H

D _;是丄由大丄到 z，l小 L排ι列τ,Ι A的厶特征值士，是有效的预编码权值矢

'反馈开销，可以不进行整个^⁷^矩阵的反馈，而是针对每个用户仅反馈矩阵的前⁷^ ^个列向量，其中， ^为每个用户所使用的 rank数目， H_MU=\UH \ N_S、 … UH^l-.N,) … UH_K(:,\:N_s)f , 权值矢量

^W = ^{inv H}Mu) , ^作为第 j个用户的接收端的预编码权值来使用。上述各种算法的性能约束条件如下：

1、 BD算法

BD算法完全消除用户间干扰的前提是：

N_RX HK - O≤N_TX ^其中， NRx为接收端的接收天线数目， K为用户个数，

^为发射端的发射天线数目。

2、矩阵求逆算法

矩阵求逆算法完全消除用户间干扰以及流间干扰的前提是：

Ν^ * Κ≤Ν_ΤΧ ^ 并且 N_S≤A , 其中， NRx为发射端的接收天线数目， N_s 为每个用户所使用的 rank数目， K为用户个数， ^N 为接收端的发射天线数目。

3、 ZF算法

ZF算法完全消除用户间干扰以及流间干扰的前提是：

H ≤W_TX , 并且 N_S≤A^，其中， NKx为接收端的接收天线数目， N_s 为每个用户所使用的 rank数目， K为用户个数， ^N 为发射端的发射天线数目。

4、 Vector ZF算法

Vector ZF算法完全消除用户间干扰以及流间干扰的前提是：

H ≤W_TX , 并且 N_S≤A^，其中， NKx为接收端的接收天线数目， N_s 为每个用户所使用的 rank数目， K为用户个数， ^^为发射端的发射天线数目。

为了实现数据重传控制，首先可以依据通信质量将用户划分为两个以上用户组，并从各用户组中选取用户进行用户配对。

具体而言，可以应用图 2所示的方式对用户进行分组。参见图 2, 图 2 为本发明一实施例的用户配对原理示意图。图 2 中，可以根据不同用户的服务质量（QoS )需求或业务队列长度将用户分成不同的等级，每一个等级对应着用户的服务优先程度。如果考虑到 QoS参数，则优先程度高的用户 QoS需求对应高的服务优先级。

在对系统中的用户进行配对时，首先可以根据用户的信道情况和用户服务质量将用户分为两组，操作上可以将接收信噪比高于信噪比门限值的用户归为第一组，将接收信噪比低于信噪比门限值的用户归为第二组。当然，在实际应用中，也可以划分出多于两组的用户组，只要能顺利实现后续的用户配对以及确定用户数据是否重传即可。下面，仅以两个用户组为例进行描述。

每次配对时，可以分别从两组中各取一个用户，第一组用户的接收信噪比高于第二组用户。根据服务优先级从第一组中选定一个用户，该用户为信道较好的用户，用 "用户 i" 来表示，也可以称为配对用户中的第一个用户；在第二组中分别计算每个待调度用户与 "用户 i" 的空间相关度，同时根据用户的空间相关度进行排序，低于空间相关度阈值的一个用户将被选取，并且从第二组选出的用户为信道较差的用户，用 "用户 j" 来表示，也可以称为配对用户中的第二个用户。通常，每次配对时需要分别从第一组和第二组中分别选取一个用户进行配对。

在实际应用时，可以重复上面的操作，直至用户选取及配对完毕为止。在完成用户配对后，发射端可以利用信道互易性得到两个用户的下行信道矩阵，并根据两个用户的下行信道矩阵计算得到两个用户的发射端权值，再利用得到的发射端权值对两个用户的用户数据进行加权发射。另夕卜，户。

接收端能够接收来自发射端的用户 i和用户 j的用户数据，应用收到的相应发射端权值对收到的用户数据解码，并使用串行干扰消除（SIC )算法和 /或最小均方误差（ MMSE )算法等数据检测方法检测出上述配对用户的用户数据，再对检测出的用户数据进行循环冗余校验（CRC )处理，以确定是否需要对配对用户的用户数据进行重传。通常，用户 i的用户数据的正确性对用户 j的用户数据的正确性有影响，因此需要先校验用户 i的用户数据。当然，如果需要对接收到的用户数据进行预编码，那么接收端可以通过信道估计得到信道矩阵 H,并对 H进行 SVD分解以获得接收端的预编码矩阵，再使用进行接收端预编码。

在实际进行用户数据校验以及随后的重传决策时，可以依据如图 3 所示的操作原理进行。参见图 3 , 图 3为本发明一实施例的数据重传策略示意图。如图 3所示，首先对用户 i的用户数据进行 CRC处理，当用户 i的用户数据校验错误时需要重传用户 i和用户 j的用户数据。当用户 i的用户数据校验正确时，则对用户 j的用户数据进行 CRC处理，在用户 j的用户数据校验正确时不需要重传用户 i和用户 j的用户数据，而是可以继续向用户 i和用户 j发送新的用户数据；在用户 j的用户数据校验错误时需要重传用户 j的用户数据，而不需要重传用户 i的用户数据，可以继续向用户 i发送新的用户数据。

目前，实现重传的方式有多种，如：接收端以响应等方式通知发射端重传用户数据。另外，重传的用户数据通常在下一发送时隙占用一个子帧。

参见图 4,图 4为本发明一实施例的低通信质量用户的用户数据出错时的重传原理示意图。由图 4可见，当用户 i的用户数据校验正确但用户 j的用户数据校验出错时，需要重传用户 j的用户数据，而不需要重传用户 i的用户数据，可以继续向用户 i发送新的用户数据。

参见图 5,图 5为本发明一实施例的高通信质量用户的用户数据出错时的重传原理示意图。由图 5可见，当用户 i的用户数据校验出错时，需要重传用户 i和用户 j的用户数据。

由以上所述可见，实现数据重传控制的操作思路可以表现如图 6所示。参见图 6, 图 6为本发明一实施例的实现数据重传控制的流程图，该流程包括以下步驟：

步驟 610: 依据通信质量将用户划分为两个以上用户组，从各用户组中选取用户进行用户配对。

步驟 620: 发射端发射配对用户的用户数据，接收端接收配对用户的用户数据。

步驟 630: 结合接收端数据校验操作，在配对用户中的高通信质量用户的用户数据出错时，请求重传所有配对用户的数据；在配对用户中的低通信质量用户的用户数据出错时，请求重传低通信质量用户的用户数据。

为了保证以上所述操作能够顺利实施，可以进行如图 7所示的设置。参见图 7, 图 7为本发明一实施例的实现数据重传控制的系统图，该系统包括可以实现无线连接的发射端和接收端。其中，发射端包括相连的用户配对单元、发射侧通信单元；接收端包括相连的接收侧通信单元、数据校验单元、重传决策单元。

在具体应用时，用户配对单元可以实现用户的分组和配对，并将具体的配对情况通知给发射侧通信单元，由发射侧通信单元发射配对用户的用户数据。另外，除了支持用户配对单元与接收端之间的通信以外，前述的涉及发射端权值的计算、反馈等处理也可以由发射侧通信单元进行。

接收侧通信单元能够接收来自发射端的配对用户的用户数据，并将收到的用户数据发送给数据校验单元。另外，除了支持数据校验单元与发射端之间的通信以外，前述的涉及预编码等处理也可以由接收侧通信单元进行。

数据校验单元对收到的配对用户的用户数据进行数据检测和 CRC处理等处理，该处理原理遵循图 3 所示内容；并且，数据校险单元会将校验结果通知给重传决策单元，由重传决策单元依据图 3 所示原理确定具体的重传策略。另外，针对已确定需要重传的用户数据，重传决策单元还可以请求发射端重传该用户数据。

综上所述可见，无论是方法还是系统，本发明的实现数据重传控制的技术，提供了多用户 MIMO系统中的数据重传机制，能够提高多用户 MIMO 系统中的通信准确性，提高用户满意度。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

权利要求书

1、一种实现数据重传控制的方法，其特征在于，该方法包括：依据通信质量将用户划分为至少两个用户组，从每个用户组中选取一个用户进行用户配对；

2、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，划分所述用户组的方法为：

根据用户的信道情况和用户服务质量将用户分为两组。

3、根据权利要求 2所述的方法，其特征在于，划分出的两组用户中，第一组用户的接收信噪比高于第二组用户；所述用户配对的方法为：

4、根据权利要求 3所述的方法，其特征在于，所述数据校验的过程包括：

5、根据权利要求 1至 4任一项所述的方法，其特征在于，所述的数据校险方法为：

6、根据权利要求 2至 4任一项所述的方法，其特征在于，所述高通信质量用户为划分出的第一组用户中的所述第一个用户，所述低通信质量用户为划分出的第二组用户中的所述第二个用户，所述配对用户包括所述第一个用户和所述第二个用户。

7、根据权利要求 1至 4任一项所述的方法，其特征在于，所述发射端发射配对用户的用户数据的过程包括：

%

用户；

所述接收端接收配对用户的用户数据的过程包括：

接收端应用收到的相应发射端权值对收到的用户数据解码。

8、一种实现数据重传控制的系统，其特征在于，该系统包括用户配对单元、数据校验单元、重传决策单元；其中，

9、根据权利要求 8所述的系统，其特征在于，所述用户组是根据用户的信道情况和用户服务质量划分的，数目为两个；在划分出的两组用户中，第一组用户的接收信噪比高于第二组用户。

10、根据权利要求 8或 9所述的系统，其特征在于，进一步包括发射侧通信单元、接收侧通信单元；其中，

所述发射侧通信单元，用于支持用户配对单元与接收端之间的通信；进一步用于针对下行通信进行涉及发射端权值的计算和反馈处理；

所述接收侧通信单元，用于支持数据校验单元与发射端之间的通信。

11、根据权利要求 8或 9所述的系统，其特征在于，所述用户配对单元设置于发射端，所述数据校验单元和重传决策单元设置于接收端。