CN101043240A - 数据传输控制方法、收发信机及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及移动通信技术，特别涉及一种MIMO系统中数据传输控制方法、收发信机及数据传输控制系统，以解决现有技术中无法在简化H－ARQ机制的同时，又可以实现对各发射天线进行分别控制的问题。所述方法包括：接收端确定各发射天线在当前TTI对应的速率匹配比例关系并反馈给发射端；发射端根据所述速率匹配比例关系确定各发射天线在下一个TTI的速率匹配比例值并执行速率匹配。并且，接收端同时确定平均调制方式或各发射天线的调制方式并反馈给发射端；发射端根据反馈的调制方式调制各发射天线在下一个TTI传输的数据。所述多天线收发信机的每一个发射天线上连接有一个速率匹配执行模块。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术，特别涉及一种MIMO多输入多输出系统中数据传输控制方法、收发信机及数据传输控制系统。
背景技术
MIMO(Multi-Input Multi-Output，多输入多输出)技术在无线通信系统中的应用越来越受到重视，无论是从增加系统容量的角度还是改善系统性能的角度，MIMO都有其不可替代的优越性。在MIMO技术中，为了更有效地传输数据，需要对发射端的数据速率进行控制，这就需要发射端通过反馈知道信道的一些信息，动态地调整数据速率，甚至调整每一个发射天线的发射速率。
同时，MIMO技术通常又是和自适应编码调制(AMC)技术结合在一起的，其中，自适应编码调制技术是指接收端将测量的信道质量等信息通过反馈信道反馈给发射端，发射端根据接收端提供的信道质量等信息选择合适的信道编码及调制等方式，典型地如编码类型、编码速率、调制方式(QPSK/16QAM等)，从而达到对信道的自适应并最大化传输速率的目的。其中，为了减少接收端反馈的信道质量等信息带来的控制信令开销，通用的做法是将发射端所支持的典型的MCS(Modulation and Coding Scheme，调制和编码方式)制成一个索引表同时保存在发射端和接收端，接收端根据自己接收机的性能要求，已经预先确定了其在一定的接收性能(如误码率等)要求下接收每一种MCS所需要的信道质量(典型地是以SINR(Signal to Interference and Noise Ratio，信号干扰噪声比)来表征的)，这样，接收端根据实际测量的信道质量就可以判断其能够接收的MCS，并将该MCS在所述MCS索引表中的索引(CQI，ChannelQuality Indicator信道质量指示)反馈回发射端。
一个常用的MCS映射表如表1所示，MCS映射表同时保存在发射端和接收端。接收端根据信道情况算出SINR，反馈MCS索引即可。
表1：MCS映射表
| MCS索引 | 频谱效率(Bps/Hz) | 调制 | 编码率 | 比特表示 |
| 6 | 3 | 16QAM | 3/4 | 100 |
| 5 | 2 | 16QAM | 1/2 | 110 |
| 4 | 1.5 | QPSK | 3/4 | 010 |
| 3 | 1 | QPSK | 1/2 | 011 |
| 2 | 0.5 | QPSK | 1/4 | 001 |
| 1(不发射) | 0 | - | - | 000 |
现有基于MIMO的空分复用技术典型地可以分为以下两种结构：
1、单码字SCW(Single Code Word)模式
如图1所示，对于SCW，待发送的数据流首先经过信道编码、交织及星座图映射等操作，然后分路为M路相同速率的数据流分别经不同的发射天线发射出去(M为发射天线的数目)。接收端计算出所有信道的平均SINR，查MCS索引表反馈平均的MCS。在发射端，如图1所示，待发射数据流采用统一的信道编码器、RM(Rate Matching，速率匹配)方式和调制方式，然后把所有数据等分到各个发射天线，进行相应的处理后发射出去。根据系统所采用的多址方式的不同，这M个发射天线的数据占用相同的信道码或频率或时间等信道资源
这种方式的反馈量较少，而且由于采用的信道编码器只有一个，因此CRC校验是针对所有发射天线上的数据，所以H-ARQ机制较为简单，一旦CRC校验显示出错，那么当前处理的所有数据进行重传，只需要一个ACK/NACK信号即可。但是由于在反馈的时候用的是所有信道的平均SINR，因此系统的吞吐量必然有损失，不能完全达到采用MIMO带来的系统增益。
2、多码字MCW(Multiple Code Word)模式
如图2所示，对于MCW，待发送的数据流首先分路为M路与M个发射天线相对应的不同速率的数据流，然后分别经过独立的信道编码、交织及星座图映射等操作，最后分别由相应的发射天线发射出去。同样地，根据系统所采用的多址方式的不同，这M个发射天线的数据占用相同的信道码或频率或时间等信道资源，例如，对CDMA系统，M个发射天线使用相同的信道码，对OFDMA系统，M个发射天线使用相同的一组子载波等。
MCW考虑到了各个信道本身的特征，因此可以充分地实现MIMO的系统增益。
在基于空分复用技术MIMO系统的自适应编码调制方案中，SCW模式中由于各发射天线速率相同，因此接收端只需要反馈一个总的CQI信息，这与单路发射天线下的自适应编码调制相类似，但是，在MCW模式中，不同的发射天线采用不同的编码调制方案，速率均不相同，因此接收端需要针对每一个发射天线分别反馈相应的CQI信息。由于MCW模式针对每根发射天线进行动态的速率控制，因此MCW模式具有比SCW模式更好的性能，但是，由于MCW模式需要针对每一个发射天线分别反馈不同的CQI信息，因此MCW模式需要更多的反馈控制信令开销，所需的反馈控制信息量是单发射天线情况的M倍。
因此，MCW有如下缺点：
1、H-ARQ机制比较复杂，因为每个发射天线的信道编码器都彼此独立，所以需要对各个发射天线分别进行CRC校验，需要独立的ACK/NACK信号，特别地，当在接收端采用SIC技术的时候，由于检测有既定的顺序，先检测的信号在CRC校验通过后才能其它发射天线上的数据，所以这时候H-ARQ机制可能会导致较大的延迟；
2、由于每个发射天线上都分别进行编码，所以信道交织深度会受到限制。
发明内容
本发明提供一种一多输入多输出系统中数据传输控制方法、收发信机及数据传输控制系统，以解决现有技术中无法在简化H-ARQ机制的同时，又可以实现对各发射天线进行分别控制的问题。
一种多输入多输出系统中的数据传输控制方法，包括如下步骤：
A、接收端确定各发射天线在当前发射时间间隔TTI对应的速率匹配比例关系，并将该速率匹配比例关系反馈给发射端；
B、发射端根据所述速率匹配比例关系确定各发射天线在下一个TTI的速率匹配比例值，并分别根据对应的速率匹配比例值对各发射天线上传输的数据执行速率匹配。
所述步骤A中同时包括：接收端确定发射端在下一个TTI应该采用的平均调制方式反馈给发射端；
所述步骤B中同时包括：发射端采用接收端反馈的调制方式调制下一个TTI传输的数据。
所述步骤A中，所述发射端在下一个TTI应该采用的平均调制方式为当前TTI所有信道的平均质量对应的平均调制方式。
所述方法中，预先利用仿真得到接收端在当前TTI反馈的速率匹配比例关系被发射端采用后，信道平均质量在下一TTI的改善量；并且
所述步骤A中，所述发射端在下一个TTI应该采用的调制方式为当前TTI的信道平均质量和相应的信道质量改善量之和对应的调制方式。
或者所述步骤A中同时包括：接收端分别确定每一个发射天线在下一个TTI应该采用的调制方式并反馈给发射端；
所述步骤B中同时包括：发射端分别采用接收端反馈的各发射天线的调制方式调制对应发射天线在下一TTI传输的数据。
所述步骤A中，所述各发射天线在下一个TTI应该采用的调制方式为当前TTI各发射天线上的信道质量对应的调制方式。
所述方法中，预先利用仿真得发射天线在当前TTI反馈的速率匹配比例关系被发射端采用后，发射天线上的信道质量在下一TTI的改善量；并且
所述步骤A中，所述发射天线在下一个TTI应该采用的调制方式为该发射天线当前TTI的信道质量和相应的信道质量改善量之和对应的调制方式。
所述的速率匹配比例关系根据各发射天线的信道质量相对所有发射天线的平均信道质量确定。
所述信道质量根据信道的信噪比确定，所述的速率匹配比例关系的确定方法为：
检测每一个发射天线上信道的信噪比和所有发射天线上所有信道的平均信噪比；
分别计算每一个发射天线对应的信噪比与平均信噪比的信噪比差值；
根据预先仿真得到的信噪比差值与速率匹配比例关系的映射关系表查找对应的速率匹配比例关系。
或者，所述的速率匹配比例关系根据每一个发射天线当前的信道质量对应的编码方式确定，编码方式采用的编码率与速率匹配值成反比例关系。
所述速率匹配比例关系是指每一个发射天线的速率匹配比例值与所有发射天线的平均速率匹配比例值的之间的倍数关系。
为所述映射关系表中每一组比例关系数据设置相应的索引信息，并且：
所述步骤A中，接收端在所述映射关系表查找最接近当前TTI对应的速率匹配比例关系的一组数据，然后将对应的索引信息反馈给发射端；
所述步骤B中，发射端根据预先设置的所述映射关系表确定对应的数据。
为所述速率匹配比例关系和调制方式的不同组合设置对应的索引信息，并且：所述步骤A中，接收端将对应的索引信息反馈给发射端；所述步骤B中，发射端根据索引信息确定相应的速率匹配比例关系和调制方式。
所述步骤B中，发射端确定各发射天线的平均速率匹配比例值，然后根据所述倍数关系计算各发射天线的速率匹配比例值。
上述方法中，所述步骤B中，发射端先根据平均速率匹配比例值对待发射数据执行一次速率匹配后，再根据各发射天线在下一个TTI的速率匹配比例值对各发射天线上传输的数据执行二次速率匹配。
一种多天线收发信机，包括至少两个发射天线，其特征在于，每一个发射天线上连接有一个速率匹配执行模块，根据对应连接的发射天线的速率匹配比例对该发射天线上发射的数据执行速率匹配控制。
每一个发射天线和速率匹配执行模块之间还连接有调制模块和信道化模块，用于对各发射天线上的数据进行调制和信道化处理；
每一个速率匹配执行模块同时连接分路器，用于分路处理各发射天线上发射的数据。
在所述分路器之后还连接有平均速率匹配执行模块，根据各发射天线的平均速率匹配值对待发送数据执行一次速率匹配后，再由各发射天线的速率匹配执行模块根据对应的速率匹配值执行二次速率匹配。
所述分路器之前连接信道编码模块和第一信道交织模块，用于将数据进行编码交织。
所述信道编码模块和第一信道交织模块合并设置。
所述信道编码模块和第一信道交织模块之间还连接有比特分离模块，用于将编码后的数据分离为系统比特和检测比特。
所述信道编码模块、第一信道交织模块和比特分离模块合并设置。
每一个发射天线的速率匹配执行模块和调制模块之间还连接有第二信道交织模块，用于对数据进行二次交织。
每一个发射天线和速率匹配执行模块之间还连接有信道化模块，用于对各发射天线上的数据进行信道化处理；
每一个速率匹配执行模块同时连接分路器，用于分路处理各发射天线上发射的数据；
所述分路器之前还连接有调制模块，用于对数据进行统一调制。
所述调制模块之前还顺次连接有信道编码模块、比特分离模块和信道交织模块，用于将数据进行编码后分离为系统比特和检测比特，然后进行交织。
所述信道编码模块、比特分离模块和信道交织模块合并设置。
每一个发射天线的速率匹配执行模块和信道化模块之间还连接有第二信道交织模块，用于对数据进行二次交织。
所述多天线收发信机还包括：
速率匹配检测模块，用于检测各发射天线的速率匹配比例关系；
反馈执行模块，用于根据各发射天线的速率匹配比例关系生成反馈信息并发送。
一种数据传输控制系统，包括作为发射端的第一多天线收发信机和作为接收端的第二收发信机，其中，每一个收发信机包括至少两个发射天线，
所述第一多天线收发信机中的每一个发射天线上分别连接有一个速率匹配执行模块，用于根据第二多天线收发信机反馈的对应发射天线的速率匹配比例对该发射天线上发射的数据执行速率匹配控制；
所述第二多天线收发信机还包括：速率匹配检测模块和反馈执行模块，所述速率匹配检测模块检测各发射天线的速率匹配比例关系，所述反馈执行模块根据各发射天线的速率匹配比例关系生成反馈信息并发送给第一多天线收发信机。
本发明的有益效果如下：
本发明技术方案和已有SCW方案比较，本发明充分利用了各个发射天线对应的信道特征，在统一的编码和调制方式下，在信道情况较好的发射天线上传输的数据流上尽可能多打孔，在信道情况较差的发射天线上传输的数据流上尽可能少打孔或者不打孔甚至重复，使得在接收端对各个发射天线的信号检测能力趋于一致，而保持总的传输数据量不变，从而达到MCW的传输效果，有效地改善了传输质量，直接效果就是可以增加系统吞吐量。
本发明的H-ARQ机制与SCW方式类似，因此要简单得多；当采用类似MCW的方式反馈各天线的调制方式时，充分利用了信道容量，提高了系统吞吐量，而且在传输相同数据量的情况下，本发明具有更深的交织深度。
总之，本发明技术方案采用SCW的形式，达到了MCW的效果，既保持了SCW本身容易控制和较长交织深度的特点，又可以根据信道的情况动态地配置各个发射天线上的传输数据量，最大化系统的吞吐量。相应地，如果调制和编码方式一定，采用本发明的方案同样可以达到更好的BLER性能。
附图说明
图1为单码字模式MIMO结构；
图2多码字模式MIMO结构；
图3a为发射端在各发射天线之间进行速率匹配时，进行的打孔操作示意图；
图3b为发射端在各发射天线之间进行速率匹配时，进行的重复编码操作示意图；
图4为本发明所述技术方案在接收端进行反馈的处理流程示意图；
图5为本发明所述技术方案在发射端根据反馈信息进行控制的处理流程示意图；
图6a-d为实现本发明所述技术方案的一种MIMO结构示意图；
图7a-d为实现本发明所述技术方案的另一种MIMO结构示意图；
图8、图9分别为实现本发明所述控制方法的收发信机的结构示意图。
具体实施方式
本发明第一种实施方式为保留SCW模式的H-ARQ机制，在发射端仍然根据反馈的平均信道质量信息选择对应的调制方式；同时为保留MCW模式能够根据各个发射天线的信道进行相应处理的优点，由接收端反馈当前各发射天线质量之间的比例关系，发射端根据各发射天线的质量对各个发射天线进行独立的速率匹配，在信道编码器一定后，保持最终发射的数据量与编码前的数据量的比例不变。
为描述方便，首先定义以下物理量：
M为发射天线数目；
i为发射天线的序号(i＝1，2，...，M)；
Nc为数据经信道编码后的比特总数；
Ng(i)为某一天线上的调制方式对应的每个符号所带的比特数；
Nt(i)为实际在某个发射天线上需要发送的比特数；
RM(i)为某个发射天线上的速率匹配比例值，由接收端根据各发射天线信道质量之间的差异确定并反馈给发射端，信道质量越好，RM(i)相对应该越高；
Nr(i)＝Nt(i)*RM(i)为各发射天线执行速率匹配后的比特数；
Nm(i)＝(Nr(i))/(Ng(i))为各发射天线经调制后可以承受的符号数，事实上，在MIMO系统中，所有发射天线的Nm(i)都一样；
r＝sum(Nr(i))/Nc＝sum(Nm(i)×Ng(i))/Nc为平均速率匹配比例，其中sum(.)为求和运算。
速率匹配有如下操作方式：
如果Nr(i)＜Nt(i)，那么速率匹配表示对检测比特的打孔操作，丢弃部分冗余比特；
如果Nr(i)＝Nt(i)，那么表示不进行任何操作；
如果Nr(i)＞Nt(i)，那么速率匹配表示重复编码。
如图3所示，图3a为发射端在进行速率匹配时的打孔操作示意图，其中x1为系统比特序列，x2为第一级检测比特序列，x3为第二级检测比特序列，可见系统比特不允许被打孔，图3b为发射端在进行速率匹配时的重复编码操作示意图，可见只对系统比特进行重复编码操作。
这样，对于信噪比比较高的信道，可以多传一些比特，也就是可以多进行打孔操作，对于信噪比比较低的信道，可以少传一些比特，也就是少进行打孔操作或者不进行甚至进行重复操作。这样在给定了统一MCS的情况下，进一步平均了信道的传输能力，最终的BER或者BLER性能会得到改善。本发明正是基于这样的认知，调整各个发射天线上的RM(i)，改善系统的性能。
如图4所示，图4为接收端在一个TTI进行反馈的流程图，包括如下步骤：
1、接收端检测各发射天线上的数据流对应的SINR(i)；
2、接收端计算平均有效SINR为SINReffect；
3、接收端对每一个发射天线，分别计算SINR(i)-SINReffect；
4、接收端确定各发射天线的速率匹配比例调整倍数rm(i)；
这里，接收端根据自己接收机的性能要求，已经预先确定了其在一定的接收性能(如误码率等)要求下接收每一种MCS所需要的信道质量(典型地是以SINR(Signal to Interference and Noise Ratio，信号干扰噪声比)来表征的，不失一般性，在以后的叙述中，均以SINR为信道质量表征)，这个对应关系可以采用与表1类似的方式通过仿真得到。
同时，接收端还要根据不同发射天线之间的信道质量差别确定各个发射天线的速率匹配比例调整倍数rm(i)，同样，通过仿真可以得到一个当前SINR和平均SINReffect的差异值和速率匹配比例调整倍数rm的对应索引表。由于平均速率匹配比例r可以在发射端由MCS模式和数据包大小决定，所以不需要反馈，反馈的是每个发射天线上的速率匹配值的调整倍数rm(i)，相应地在发射端各发射天线最终的速率匹配值RM(i)＝rm(i)*r。
当前SINR和平均SINReffect的差异值和速率匹配比例调整倍数rm的对应索引表中，可以将每一组rm值设置对应的索引，将根据各发射天线当前SINR和平均SINReffect的差异值查找的最接近的一组rm值索引进行反馈以减小反馈量。
同时，对不同发射天线进行不同速率匹配之后，BLER性能会有所改善，等价于有效SINR的提高，所以有可能提高调制方式，因此还可以预先仿真出每一组rm值和发射端采用该组rm值以后的改善SINR值SINR_improvement的对应关系，然后将此改善的SINR_improvement与进行速率匹配比例调整前的平均有效SINReffect相加，得到改善后的SINR值SINR-post-rm effect，即
然后根据SINR-post-rm effect在调制方式与SINR的索引表中得到相应的调制方式并反馈到发射端。
这样，接收端根据实际测量的信道质量，根据信道间的质量差别确定不同的速率匹配方式，然后根据进行速率匹配比例调整后的信道表征量判断其能够接收的所有发射天线的平均调制方式，并将该调制方式以及相应的各个发射天线的速率匹配值在所述索引表中的索引(CQI，Channel Quality Indicator信道质量指示)反馈回发射端。
5、接收端将MCS索引和一组rm值索引反馈回发射端。
在发射端，由于所有发射天线上的数据一起进行信道编码，而且调制方式一致，即Ng(i)＝Ng，所以可以认为这是一种SCW方式。但是与现有技术一的SCW方式(如图1所示)相比，在发射端，本发明把原来统一进行速率匹配的方式改为各个发射天线上独立进行速率匹配，如图5所示，发射端接收到反馈信息后，进行如下处理：
1、发射端接收反馈的调制方式索引和rm值索引组；
2、数据经过统一信道编码后，发射端根据反馈回来的调制方式和数据包大小决定平均的速率匹配比例r＝sum(Nm(i)×Ng)/Nc，这里隐含的一个条件是分配的资源块大小和待发射的数据包大小是已知的，即Nm(i)和Nc已知；
3、然后根据发射天线的序号信息，分别得到各个发射天线上分配的数据量Nt(i)，Nt(i)＝Nr(i)/RM(i)；
4、分别计算各发射天线的速率匹配值RM(i)＝rm(i)*r和Nr(i)＝Nt(i)*RM(i)；
5、根据Nr(i)和Nt(i)之间的关系确定各发射天线的速率匹配操作方式并对各发射天线上发射的数据流执行速率匹配；
6、对各发射天线上发射的数据流，根据反馈的调制方式进行调制；
7、对各发射天线进行信道化处理后发射。
对各发射天线进行速率匹配RM(i)值的大小反映了信道的优劣。可以认为，现有技术一SCW是本发明的一个特例，即Nt(i)＝Nc/M，所有RM(i)均等于r。最后再进行调制和信道化处理后进行发射。
上述实施例中，接收端反馈给发射端的是各发射天线的平均调制方式，发射端采用接收端反馈的调制方式调制下一个TTI传输的数据。当然平均调制方式可以为当前TTI所有信道的平均质量对应的平均调制方式。为提高控制精度，进一步，本发明预先利用仿真得到接收端在当前TTI反馈的速率匹配比例关系被发射端采用后，信道平均质量在下一TTI的改善量；并且利用当前TTI的信道平均质量和相应的信道质量改善量之和选择对应的调制方式，实质上包含了对信道状态进行预测的思想，预测值更接近下一个TTI信道的实际状态，因此可以提高控制精度。
各发射天线在下一个TTI应该采用的调制方式为当前TTI各发射天线上的信道质量对应的调制方式。或者也可以预先利用仿真的发射天线在当前TTI反馈的速率匹配比例关系被发射端采用后，发射天线上的信道质量在下一TTI的改善量；并根据各发射天线当前TTI的信道质量和相应的信道质量改善量之和选择对应的调制方式。这种实施方式和MCW方式的相同之处在于对各天线根据各自情况采用了不同的编码方式，不同在于本发明技术方案采用了相同的编码器和交织器，因而交织深度较MCW方式更深。
可以借鉴现有的MCS索引的方式进行反馈，以降低反馈量。例如：为预先仿真得到的信噪比差值与速率匹配比例关系的映射关系表中每一组比例关系数据设置相应的索引信息，并且接收端在所述映射关系表查找最接近当前TTI对应的速率匹配比例关系的一组数据，然后将对应的索引信息反馈给发射端；发射端根据预先设置的所述映射关系表确定对应的数据。进一步，还可以为所述速率匹配比例关系和调制方式的不同组合设置对应的索引信息，并且：接收端将对应的索引信息反馈给发射端；发射端再根据索引信息确定相应的速率匹配比例关系和调制方式。
参阅图6a至6c，本发明的另一种实施方式中，接收端分别确定每一个发射天线在下一个TTI应该采用的调制方式并反馈给发射端；发射端分别采用接收端反馈的各发射天线的调制方式调制对应发射天线在下一TTI传输的数据，这是一种类似于通常的MCW方式的实现方案，和通常的MCW方式的区别在于本实现方案对所有天线上的数据进行了统一的Turbo编码，因此交织深度会比通常的MCW要大。
如果是上述类似MCW的实现方式，接收端可以不再计算平均的SINR，而是通过每一个天线的对应的调制方式确定应该采用的编码方式，编码方式采用的编码率之间的比例关系与速率匹配值之间成反比例关系。最简单的，该速率匹配比例为编码方式编码率的反比，这种方式下，可以参照表1，制定调制方式与相应速率匹配比例的索引表，在反馈时，反馈该表中的相应的索引值可以减少反馈量，调制方式与相应速率匹配比例的索引表的一种格式如下表2所示，表2中的速率匹配比例值和相应的编码率相同：
表2.调制方式与相应速率匹配比例的索引表
| 索引值 | 频谱效率(Bps/Hz) | 调制 | 编码率 | 速率匹配比例值 | 比特表示 |
| 6 | 3 | 16QAM | 3/4 | 4/3 | 100 |
| 5 | 2 | 16QAM | 1/2 | 2/1 | 110 |
| 4 | 1.5 | QPSK | 3/4 | 4/3 | 010 |
| 3 | 1 | QPSK | 1/2 | 2/1 | 011 |
| 2 | 0.5 | QPSK | 1/4 | 4/1 | 001 |
| 1(不发射) | 0 | - | - | - | 000 |
发射端接收到每一个天线的反馈信息后，首先反查表2，确定应该采用的调制方式和速率匹配比例值(即RM(i)值)
对每一个天线分别进行调制并执行速率匹配，发射端进行处理的过程与上述方法基本一致，区别在于由于各天线采用了不同的调制方式，所以各天线每一个符号中包含的比特数Ng(i)不一样，发射端的处理过程详细说明如下：
1、发射端确定调制方式和RM(i)值；
2、数据经过统一信道编码后，发射端根据反馈回来的调制方式和数据包大小决定平均的速率匹配比例r＝sum(Nm(i)×Ng(i))/Nc，这里隐含的一个条件是分配的资源块大小和待发射的数据包大小是已知的，即Nm(i)和Nc已知；
3、然后根据发射天线的序号信息，分别得到各个发射天线上分配的数据量Nt(i)，这里Nt(i)其实是根据Nr(i)，RM(i)，Ng(i)，Nm(i)计算得到的，Nt(i)＝Nr(i)/RM(i)＝Nm(i)*Ng(i)/RM(i)；
4、根据Nr(i)和Nt(i)之间的关系确定各发射天线的速率匹配操作方式并对各发射天线上发射的数据流执行速率匹配；
6、对各发射天线上发射的数据流，根据反馈的调制方式进行调制；
7、对各发射天线进行信道化处理后发射。
这里给出了适用于本发明的几种改进后的MIMO结构示意图，如图6a-d所示：
图6a中数据流经过信道编码和交织后直接按照分配的Nt(i)值在各个发射天线上分配数据，在每个发射天线上分别执行速率匹配、调制和信道化处理后发射；
图6b显示了另外一种实施方法，数据流经过统一信道编码后，按照图3a中所示比特分离的方法把编码后的数据分为系统比特序列、第一检测比特序列和第二检测比特序列(不失一般性，这里仍以1/3编码为例，编码形式则不仅限于卷积码和Turbo码)，三个序列分别各自进行交织，然后各自按照与图6a所示的方法把数据分配到各个发射天线上进行速率匹配，调制和信道化处理后发送。这种方法相当于把图6a方案中速率匹配的比特分离提前到交织前完成。
这里的数据分配方案也有两种：
1)所有系统比特平均分配到各个发射天线；
2)系统比特按照一定的比例进行分配，这个比例可以由rm值决定，一个具体的决定方式是与rm值直接成反比例，即信道情况好的传输的系统比特多一些，信道情况较差的传输的系统比特少一些。方式1相对简单，但是灵活性要差一些。具体的方式可以动态确定，也可以固定用一种；
图6c在图6a和图6b所示的方案基础上，为了进一步改善信号检测能力，还可以在各个发射天线上再进行一次交织；
图6d给出了图6a的另外一种实施方式，即速率匹配放在调制之后，这样，速率匹配的对象从比特流变为调制后的符号流，这同样适用于本发明方案的使用，图6b和6c的对调制后的符号流进行速率匹配调整的方案相同。
在执行速率匹配时，系统比特在各个发射天线上的分配、系统比特和检查比特的位置等以及打孔的位置等因素并不影响本发明的具体实施。
参阅图7a至7d所示，上述两个实施例中，都可以先利用平均速率匹配值进行先执行一次速率匹配，然后再根据各天线对应的速率匹配值再执行一次速率匹配。
图7a至7d给出了上述实施方式的MIMO结构示意图，在分路器之后还连接有平均速率匹配执行模块，根据各发射天线的平均速率匹配值对待发送数据执行一次速率匹配后，再由各发射天线的速率匹配执行模块根据对应的速率匹配值执行二次速率匹配。与图6a至6d相比，区别在于数据流在分路之前首先根据平均速率匹配比例r进行速率匹配，然后将匹配后的数据流按照反馈的相对速率匹配比例rm(i)把数据分配到各个天线，即信噪比高的天线有较多的数据，会打孔掉较多的校验信息，而信噪比较低的天线上则对打孔掉较少的校验信息或者对一定数目的系统比特进行重复，这样保持每个天线发射相同数目的符号。
如图8所示，实现本发明所述技术方案的一种多天线收发信机，包括至少两个发射天线，每一个发射天线上连接有一个速率匹配执行模块，根据对应连接的发射天线的速率匹配比例对该发射天线上发射的数据执行速率匹配控制。多天线收发信机的具体结构参见图6a-6d。
如图9所示，另一种多天线收发信机，包括至少两个发射天线，还包括：
速率匹配比例检测模块，用于检测各发射天线的速率匹配比例关系；
反馈执行模块，用于根据各发射天线的速率匹配比例关系生成反馈信息并发送。
当图8所示的多天线收发信机作为发射端，而图9所示的收发信机作为接收端时，可以单向实现本发明所述数据传输控制方法。
如果要实现双向控制，多天线收发信机同时包括：速率匹配执行模块、速率匹配比例检测模块和反馈执行模块。
相应的两个多天线收发信机建立业务信道后，分别作为发射端和接收端就组成了实现本发明所述控制方法的数据传输控制系统，每一个收发信机包括至少两个发射天线，并且：
作为发射端的多天线收发信机中的每一个发射天线上分别连接有一个速率匹配执行模块，用于根据第二多天线收发信机反馈的对应发射天线的速率匹配比例对该发射天线上发射的数据执行速率匹配控制；
作为接收端的多天线收发信机还包括：速率匹配检测模块和反馈执行模块，所述速率匹配检测模块检测各发射天线的速率匹配比例关系，所述反馈执行模块根据各发射天线的速率匹配比例关系生成反馈信息并发送给第一多天线收发信机。
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 (40)
1、一种多输入多输出系统中的数据传输控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、接收端确定各发射天线在当前发射时间间隔TTI对应的速率匹配比例关系，并将该速率匹配比例关系反馈给发射端；
B、发射端根据所述速率匹配比例关系确定各发射天线在下一个TTI的速率匹配比例值，并分别根据对应的速率匹配比例值对各发射天线上传输的数据执行速率匹配。
2、如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，
所述步骤A中同时包括：接收端确定发射端在下一个TTI应该采用的平均调制方式反馈给发射端；
所述步骤B中同时包括：发射端采用接收端反馈的调制方式调制下一个TTI传输的数据。
3、如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述步骤A中，所述发射端在下一个TTI应该采用的平均调制方式为当前TTI所有信道的平均质量对应的平均调制方式。
4、如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述方法中，预先利用仿真得到接收端在当前TTI反馈的速率匹配比例关系被发射端采用后，信道平均质量在下一TTI的改善量；并且
所述步骤A中，所述发射端在下一个TTI应该采用的调制方式为当前TTI的信道平均质量和相应的信道质量改善量之和对应的调制方式。
5、如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，
所述步骤A中同时包括：接收端分别确定每一个发射天线在下一个TTI应该采用的调制方式并反馈给发射端；
所述步骤B中同时包括：发射端分别采用接收端反馈的各发射天线的调制方式调制对应发射天线在下一TTI传输的数据。
6、如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述步骤A中，所述各发射天线在下一个TTI应该采用的调制方式为当前TTI各发射天线上的信道质量对应的调制方式。
7、如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述方法中，预先利用仿真得到发射天线在当前TTI反馈的速率匹配比例关系被发射端采用后，发射天线上的信道质量在下一TTI的改善量；并且
所述步骤A中，所述发射天线在下一个TTI应该采用的调制方式为该发射天线当前TTI的信道质量和相应的信道质量改善量之和对应的调制方式。
8、如权利要求1-7任意之一所述的控制方法，其特征在于，所述的速率匹配比例关系根据每一个发射天线当前的信道质量对应的编码方式确定，编码方式采用的编码率与速率匹配值成反比例关系。
9、如权利要求1-7任意之一所述的控制方法，其特征在于，所述的速率匹配比例关系根据各发射天线的信道质量相对所有发射天线的平均信道质量确定。
10、如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述信道质量根据信道的信噪比确定，所述的速率匹配比例关系的确定方法为：
检测每一个发射天线上信道的信噪比和所有发射天线上所有信道的平均信噪比；
分别计算每一个发射天线对应的信噪比与平均信噪比的信噪比差值；
根据预先仿真得到的信噪比差值与速率匹配比例关系的映射关系表查找对应的速率匹配比例关系。
11、如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述速率匹配比例关系是指每一个发射天线的速率匹配比例值与所有发射天线的平均速率匹配比例值之间的倍数关系。
12、如权利要求10所述的方法，其特征在于，为所述映射关系表中每一组比例关系数据设置相应的索引信息，并且：
所述步骤A中，接收端在所述映射关系表查找最接近当前TTI对应的速率匹配比例关系的一组数据，然后将对应的索引信息反馈给发射端；
所述步骤B中，发射端根据预先设置的所述映射关系表确定对应的数据。
13、如权利要求2或5所述的方法，其特征在于，为所述速率匹配比例关系和调制方式的不同组合设置对应的索引信息，并且：
所述步骤A中，接收端将对应的索引信息反馈给发射端；
所述步骤B中，发射端根据索引信息确定相应的速率匹配比例关系和调制方式。
14、如权利要求1、2或5所述的方法，其特征在于，所述步骤B中，发射端确定各发射天线的平均速率匹配比例值，然后根据所述倍数关系计算各发射天线的速率匹配比例值。
15、如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述步骤B中，发射端先根据平均速率匹配比例值对待发射数据执行一次速率匹配后，再根据各发射天线在下一个TTI的速率匹配比例值对各发射天线上传输的数据执行二次速率匹配。
16、一种多天线收发信机，包括至少两个发射天线，其特征在于，每一个发射天线上连接有一个速率匹配执行模块，根据对应连接的发射天线的速率匹配比例对该发射天线上发射的数据执行速率匹配控制。
17、如权利要求16所述的收发信机，其特征在于，
每一个发射天线和速率匹配执行模块之间还连接有调制模块和信道化模块，用于对各发射天线上的数据进行调制和信道化处理；
每一个速率匹配执行模块同时连接分路器，用于分路处理各发射天线上发射的数据。
18、如权利要求17所述的收发信机，其特征在于，在所述分路器之后还连接有平均速率匹配执行模块，根据各发射天线的平均速率匹配值对待发送数据执行一次速率匹配后，再由各发射天线的速率匹配执行模块根据对应的速率匹配值执行二次速率匹配。
19、如权利要求16所述的收发信机，其特征在于，所述分路器之前连接信道编码模块和第一信道交织模块，用于将数据进行编码交织。
20、如权利要求17所述的收发信机，其特征在于，所述信道编码模块和第一信道交织模块合并设置。
21、如权利要求16所述的收发信机，其特征在于，所述信道编码模块和第一信道交织模块之间还连接有比特分离模块，用于将编码后的数据分离为系统比特和检测比特。
22、如权利要求19所述的收发信机，其特征在于，所述信道编码模块、第一信道交织模块和比特分离模块合并设置。
23、如权利要求16-22任意之一所述的收发信机，其特征在于，每一个发射天线的速率匹配执行模块和调制模块之间还连接有第二信道交织模块，用于对数据进行二次交织。
24、如权利要求16所述的收发信机，其特征在于，
每一个发射天线和速率匹配执行模块之间还连接有信道化模块，用于对各发射天线上的数据进行信道化处理；
每一个速率匹配执行模块同时连接分路器，用于分路处理各发射天线上发射的数据；
所述分路器之前还连接有调制模块，用于对数据进行统一调制。
25、如权利要求24所述的收发信机，其特征在于，所述调制模块之前还顺次连接有信道编码模块、比特分离模块和信道交织模块，用于将数据进行编码后分离为系统比特和检测比特，然后进行交织。
26、如权利要求25所述的收发信机，其特征在于，所述信道编码模块、比特分离模块和信道交织模块合并设置。
27、如权利要求24、25或26所述的收发信机，其特征在于，每一个发射天线的速率匹配执行模块和信道化模块之间还连接有第二信道交织模块，用于对数据进行二次交织。
28、如权利要求16所述的收发信机，其特征在于，所述多天线收发信机还包括：
速率匹配检测模块，用于检测各发射天线的速率匹配比例关系；
反馈执行模块，用于根据各发射天线的速率匹配比例关系生成反馈信息并发送。
29、一种数据传输控制系统，包括作为发射端的第一多天线收发信机和作为接收端的第二收发信机，其中，每一个收发信机包括至少两个发射天线，其特征在于：
所述第一多天线收发信机中的每一个发射天线上分别连接有一个速率匹配执行模块，用于根据第二多天线收发信机反馈的对应发射天线的速率匹配比例对该发射天线上发射的数据执行速率匹配控制；
所述第二多天线收发信机还包括：速率匹配检测模块和反馈执行模块，所述速率匹配检测模块检测各发射天线的速率匹配比例关系，所述反馈执行模块根据各发射天线的速率匹配比例关系生成反馈信息并发送给第一多天线收发信机。
30、如权利要求29所述的系统，其特征在于，所述的第一收发信机中：每一个发射天线和速率匹配执行模块之间还连接有调制模块和信道化模块，用于对各发射天线上的数据进行调制和信道化处理；
每一个速率匹配执行模块同时连接分路器，用于分路处理各发射天线上发射的数据。
31、如权利要求30所述的收发信机，其特征在于，所述的第一收发信机中：在所述分路器之后还连接有平均速率匹配执行模块，根据各发射天线的平均速率匹配值对待发送数据执行一次速率匹配后，再由各发射天线的速率匹配执行模块根据对应的速率匹配值执行二次速率匹配。
32、如权利要求30所述的系统，其特征在于，所述的第一收发信机中：所述分路器之前连接信道编码模块和第一信道交织模块，用于将数据进行编码交织。
33、如权利要求32所述的系统，其特征在于，所述的第一收发信机中：所述信道编码模块和第一信道交织模块合并设置。
34、如权利要求32所述的系统，其特征在于，所述的第一收发信机中：所述信道编码模块和第一信道交织模块之间还连接有比特分离模块，用于将编码后的数据分离为系统比特和检测比特。
35、如权利要求34所述的系统，其特征在于，所述的第一收发信机中：所述信道编码模块、第一信道交织模块和比特分离模块合并设置。
36、如权利要求31-35所述的系统，其特征在于，所述的第一收发信机中：每一个发射天线的速率匹配执行模块和调制模块之间还连接有第二信道交织模块，用于对数据进行二次交织。
37、如权利要求29所述的系统，其特征在于，所述的第一收发信机中：每一个发射天线和速率匹配执行模块之间还连接有信道化模块，用于对各发射天线上的数据进行信道化处理；
每一个速率匹配执行模块同时连接分路器，用于分路处理各发射天线上发射的数据；
所述分路器之前还连接有调制模块，用于对数据进行统一调制。
38、如权利要求37所述的系统，其特征在于，所述的第一收发信机中：所述调制模块之前还顺次连接有信道编码模块、比特分离模块和信道交织模块，用于将数据进行编码后分离为系统比特和检测比特，然后进行交织。
39、如权利要求38所述的系统，其特征在于，所述的第一收发信机中：所述信道编码模块、比特分离模块和信道交织模块合并设置。
40、如权利要求37、38或39所述的系统，其特征在于，所述的第一收发信机中：每一个发射天线的速率匹配执行模块和调制模块之间还连接有第二信道交织模块，用于对数据进行二次交织。
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