專(zhuān)利名稱(chēng)：多天線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)重傳方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通信系統(tǒng)，特別是多天線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)重傳方法及其裝置。

背景技術(shù)：
隨著無(wú)線通信的發(fā)展，用戶(hù)對(duì)無(wú)線通信的傳輸速率和服務(wù)質(zhì)量提出了越來(lái)越高的要求，但是由于無(wú)線頻譜資源的缺乏限制了無(wú)線通信的進(jìn)一步發(fā)展，近年來(lái)出現(xiàn)的多輸入輸出(MIMO)技術(shù)由于能增加無(wú)線通信系統(tǒng)的譜效率以及提高無(wú)線通信系統(tǒng)的可靠性而受到了很大的關(guān)注，并已經(jīng)應(yīng)用于實(shí)際的通信系統(tǒng)中，如IEEE 802.16e，IEEE 802.20等系統(tǒng)，目前的3GPP也正在研究基于正交頻分多路復(fù)用(OFDM)、MIMO的無(wú)線通信系統(tǒng)，即3G系統(tǒng)的長(zhǎng)期演進(jìn)。
數(shù)據(jù)在通信系統(tǒng)傳輸?shù)倪^(guò)程中會(huì)由于信道條件的影響而導(dǎo)致接收端不能正確接收數(shù)據(jù)，為了提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，一種方法就是在發(fā)送端對(duì)接收端檢錯(cuò)的數(shù)據(jù)進(jìn)行重傳，混合自動(dòng)重傳(HARQ)是通信系統(tǒng)中常用的一種重傳方案。HARQ的過(guò)程是在發(fā)送端首先對(duì)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行循環(huán)冗余編碼(CRC)操作，把經(jīng)過(guò)CRC操作后的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行信道編碼，然后對(duì)編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行交織、調(diào)制并從前向信道發(fā)送出去；接收端進(jìn)行相應(yīng)的逆操作，即進(jìn)行解調(diào)、解交織和譯碼，最后進(jìn)行CRC校驗(yàn)，若CRC校驗(yàn)正確，則通過(guò)反向信道向發(fā)送端反饋一個(gè)ACK信號(hào)，表示此數(shù)據(jù)塊已正確接收，若CRC校驗(yàn)錯(cuò)誤，則通過(guò)反向信道向發(fā)送端反饋一個(gè)NACK信號(hào)，表示此數(shù)據(jù)塊沒(méi)有正確接收，并需要發(fā)送端對(duì)此數(shù)據(jù)塊進(jìn)行重傳，這樣連續(xù)進(jìn)行下去直到接收端正確接收或達(dá)到最大的重傳次數(shù)為止。因?yàn)樾诺赖淖兓?，在第一次傳輸和重傳過(guò)程中同時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率比較小，所以通過(guò)重傳可以獲得一定的分集增益來(lái)提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。HARQ有兩種運(yùn)行方式，即Chase合并(CC)方式和增量冗余(IR)方式，CC方式是每次重傳的數(shù)據(jù)與初次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)相同，接收端對(duì)多次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行軟合并，然后進(jìn)行檢測(cè)。IR方式是每次都重傳不同的冗余信息，利用多次重傳的冗余信息來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，且每次重傳的冗余信息都可以與在其前面已傳輸?shù)男畔⒑喜⒑笤龠M(jìn)行解調(diào)。
在單天線系統(tǒng)中，HARQ過(guò)程中每次重傳時(shí)，由于信道的變化，每次重傳經(jīng)過(guò)的信道衰落是不同的，故可以獲得一定的時(shí)間分集增益，但是若信道是準(zhǔn)靜態(tài)信道，即信道變化非常慢，這樣每次重傳時(shí)經(jīng)過(guò)的信道衰落大致上是一致的，無(wú)論采用CC還是IR的方式，都不能獲得很好的分集增益。多天線系統(tǒng)的發(fā)送端和接收端都有多個(gè)發(fā)送天線，與單天線系統(tǒng)相比多了空間一維自由度，單天線系統(tǒng)的重傳可以獲得一定的時(shí)間分集增益，而多天線系統(tǒng)中的重傳可以獲得時(shí)間分集增益或空間分集增益，這里假設(shè)天線之間的相關(guān)性較弱或是相互獨(dú)立的；若信道是準(zhǔn)靜態(tài)信道時(shí)，多天線系統(tǒng)的重傳可以利用空間的自由度來(lái)獲得空間分集增益。
在現(xiàn)有的技術(shù)中，已經(jīng)針對(duì)四個(gè)發(fā)送天線和四個(gè)接收天線的多天線系統(tǒng)提出了一種HARQ的方法，其系統(tǒng)框圖如圖1所示 首先對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行CRC，然后對(duì)進(jìn)行CRC操作后的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行信道編碼、交織和調(diào)制，緊接著把調(diào)制后的數(shù)據(jù)分成四路x1，x2，x3，x4分別從四個(gè)天線上發(fā)送出去；接收端對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行BLAST(貝爾實(shí)驗(yàn)室分層空時(shí)結(jié)構(gòu))解調(diào)，可以采用最大似然(ML)、最小均方差(MMSE)和迫零(ZF)等方法來(lái)檢測(cè)，然后把檢測(cè)后的數(shù)據(jù)并串變換成一路

進(jìn)行解調(diào)、解交織、信道譯碼和CRC，上述是系統(tǒng)的發(fā)送和接收操作。若接收端的CRC校驗(yàn)正確，就反饋ACK信號(hào)給發(fā)送端表示正確接收，若接收端的CRC校驗(yàn)不正確，就反饋NACK信號(hào)給發(fā)送端表示接收錯(cuò)誤，需要重傳。下面來(lái)介紹其具體的重傳方法，假設(shè)第一次發(fā)送的數(shù)據(jù)是X0＝(x1，x2，x3，x4)T，若需要重傳，則第二次發(fā)送(即第一次重傳)的數(shù)據(jù)是(表達(dá)式中的“*”表示共軛，“T”表示轉(zhuǎn)置)，第三次發(fā)送(即第二次重傳)的數(shù)據(jù)是X2＝(x3，x4，x1，x2)T，第四次發(fā)送(即第三次重傳)的數(shù)據(jù)是上述方案如表1所示。
表1 4×4天線配置下三次重傳方案 重傳一次時(shí)，接收端將兩次接收的數(shù)據(jù)等效成4發(fā)8收的系統(tǒng)方案來(lái)進(jìn)行聯(lián)合的最小均方差(MMSE)檢測(cè)；假設(shè)Y0，Y1分別表示第一次發(fā)送時(shí)接收的數(shù)據(jù)和第一次重傳時(shí)接收的數(shù)據(jù)，可以表示如下 Y0＝HX0+N0 Y1＝HX1+N1 其中N0，N1是高斯白噪聲，為了分析方便，假設(shè)在重傳過(guò)程中信道保持不變。當(dāng)然，重傳過(guò)程中信道也可以是變化的。把重傳的接收數(shù)據(jù)可以進(jìn)行變換如這樣把兩次的接收數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合得到其中對(duì)

進(jìn)行MMSE檢測(cè)就可得到

重傳三次時(shí)，則是將前兩次接收數(shù)據(jù)和后兩次接收數(shù)據(jù)分別等效成4發(fā)8收的系統(tǒng)并在接收端采用MMSE檢測(cè)，最后將兩組經(jīng)過(guò)MMSE檢測(cè)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行軟合并，軟合并后的數(shù)據(jù)緊接著進(jìn)行后續(xù)的檢測(cè)。從這個(gè)方案中可以看出在重傳過(guò)程中，數(shù)據(jù)符號(hào)經(jīng)過(guò)了不同的天線，由于不同天線之間是相互獨(dú)立的，所以利用重傳可以獲得空間分集增益可以提高性能，如符號(hào)x1在第一次發(fā)送時(shí)在一個(gè)天線上發(fā)送，第一，二，三次重傳時(shí)分別從第二，三，四個(gè)天線上發(fā)送。
但是，在上述現(xiàn)有技術(shù)中，由于兩組天線之間存在著干擾，在接收端檢測(cè)到的數(shù)據(jù)在性能上存在損失，因此現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量較差，沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?br>

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提出了一種多天線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)重傳方法，用以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提出一種用以提高數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的多天線系統(tǒng)的重傳裝置。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明提供了一種多天線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)重傳方法，包括 A.接收端對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，并判斷是否正確接收數(shù)據(jù)，在沒(méi)有正確接收數(shù)據(jù)的時(shí)候通知發(fā)送端進(jìn)行重傳； B.發(fā)送端對(duì)需要重傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性變換，并對(duì)經(jīng)過(guò)線性變換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)處理，然后將加權(quán)處理后的數(shù)據(jù)從所述多個(gè)天線上發(fā)送出去。
優(yōu)選地，步驟B中所述線性變換采用的變換矩陣為單位陣的一種置換形式。
步驟B中所述加權(quán)處理采用的加權(quán)矩陣為對(duì)初次發(fā)送時(shí)的信道矩陣經(jīng)過(guò)奇異值分解得到的右酉矩陣。
步驟B中所述加權(quán)處理采用的加權(quán)矩陣為對(duì)該次重傳發(fā)送時(shí)的信道矩陣經(jīng)過(guò)奇異值分解得到的右酉矩陣。
步驟B中所述加權(quán)處理采用的加權(quán)矩陣是根據(jù)初次發(fā)送時(shí)的信道從預(yù)先構(gòu)造的加權(quán)矩陣中選出的酉矩陣。
步驟B中所述加權(quán)處理采用的加權(quán)矩陣是根據(jù)該次重傳時(shí)的信道從預(yù)先構(gòu)造的加權(quán)矩陣中選出的酉矩陣。
在上述技術(shù)方案中，所述多天線系統(tǒng)為時(shí)分雙工系統(tǒng)；接收端進(jìn)行所述奇異值分解得到右酉矩陣，并將該右酉矩陣發(fā)送給發(fā)送端；或者發(fā)送端直接進(jìn)行所述奇異值分解得到右酉矩陣。
在上述技術(shù)方案中，所述多天線系統(tǒng)為時(shí)分雙工系統(tǒng)；接收端根據(jù)所述信道從預(yù)先構(gòu)造的加權(quán)矩陣中選出酉矩陣，并將該酉矩陣發(fā)送給發(fā)送端；或者發(fā)送端直接根據(jù)所述信道從預(yù)先構(gòu)造的加權(quán)矩陣中選出酉矩陣。
在上述技術(shù)方案中，所述多天線系統(tǒng)為頻分雙工系統(tǒng)；接收端進(jìn)行所述奇異值分解得到右酉矩陣，并將該右酉矩陣發(fā)送給發(fā)送端。
在上述技術(shù)方案中，所述多天線系統(tǒng)為頻分雙工系統(tǒng)；接收端根據(jù)所述信道從預(yù)先構(gòu)造的加權(quán)矩陣中選出酉矩陣，并將該酉矩陣發(fā)送給發(fā)送端。
步驟B之后可以進(jìn)一步包括C.接收端對(duì)多次接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)，并判斷是否正確接收數(shù)據(jù)，在沒(méi)有正確接收數(shù)據(jù)的時(shí)候通知發(fā)送端進(jìn)行重傳，執(zhí)行步驟B。
較佳地，步驟C中在通知發(fā)送端進(jìn)行重傳之前進(jìn)一步判斷是否達(dá)到最大重傳次數(shù)，并在沒(méi)有達(dá)到最大重傳次數(shù)的情況下，通知發(fā)送端進(jìn)行重傳。
本發(fā)明還提供了一種多天線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)重傳裝置，該裝置包括發(fā)送端和接收端。其中，接收端包括檢測(cè)模塊，該檢測(cè)模塊用于對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，并判斷是否正確接收數(shù)據(jù)，在沒(méi)有正確接收數(shù)據(jù)的時(shí)候通知發(fā)送端進(jìn)行重傳。發(fā)送端包括線性變換模塊，用于對(duì)需要重傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性變換，并將線性變換后的數(shù)據(jù)傳輸給加權(quán)處理模塊；加權(quán)處理模塊，用于對(duì)線性變換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)處理，并將加權(quán)處理后的數(shù)據(jù)傳輸給發(fā)送模塊；所述發(fā)送模塊，用于將處理后的數(shù)據(jù)從所述多個(gè)天線上發(fā)送出去。
發(fā)送端進(jìn)一步包括加權(quán)矩陣產(chǎn)生模塊，用于對(duì)初次發(fā)送時(shí)的信道矩陣經(jīng)過(guò)奇異值分解得到右酉矩陣，并將其提供給所述加權(quán)處理模塊。
發(fā)送端進(jìn)一步包括加權(quán)矩陣產(chǎn)生模塊，用于對(duì)該次重傳發(fā)送時(shí)的信道矩陣經(jīng)過(guò)奇異值分解得到右酉矩陣，并將其提供給所述加權(quán)處理模塊。
發(fā)送端進(jìn)一步包括加權(quán)矩陣產(chǎn)生模塊，用于根據(jù)初次發(fā)送時(shí)的信道從預(yù)先構(gòu)造的加權(quán)矩陣中選出酉矩陣，并將其提供給所述加權(quán)處理模塊。
發(fā)送端進(jìn)一步包括加權(quán)矩陣產(chǎn)生模塊，用于根據(jù)該次重傳時(shí)的信道從預(yù)先構(gòu)造的加權(quán)矩陣中選出酉矩陣，并將其提供給所述加權(quán)處理模塊。
接收端進(jìn)一步包括加權(quán)矩陣產(chǎn)生模塊，用于對(duì)初次發(fā)送時(shí)的信道矩陣經(jīng)過(guò)奇異值分解得到右酉矩陣，并將其發(fā)送給發(fā)送端的加權(quán)處理模塊。
接收端進(jìn)一步包括加權(quán)矩陣產(chǎn)生模塊，用于對(duì)該次重傳發(fā)送時(shí)的信道矩陣經(jīng)過(guò)奇異值分解得到右酉矩陣，并將其發(fā)送給發(fā)送端的加權(quán)處理模塊。
接收端進(jìn)一步包括加權(quán)矩陣產(chǎn)生模塊，用于根據(jù)初次發(fā)送時(shí)的信道從預(yù)先構(gòu)造的加權(quán)矩陣中選出酉矩陣，并將其發(fā)送給發(fā)送端的加權(quán)處理模塊。
接收端進(jìn)一步包括加權(quán)矩陣產(chǎn)生模塊，用于根據(jù)該次重傳時(shí)的信道從預(yù)先構(gòu)造的加權(quán)矩陣中選出酉矩陣，并將其發(fā)送給發(fā)送端的加權(quán)處理模塊。
從上述方案中可以看出，由于本發(fā)明所提供的技術(shù)方案對(duì)需要重傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性變換后，再進(jìn)行加權(quán)處理，然后發(fā)送出去。這樣，本發(fā)明通過(guò)重傳降低了信道的條件數(shù)，從而提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?br>


圖1為包括四個(gè)發(fā)送天線和四個(gè)接收天線的多天線系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖； 圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法流程示意圖； 圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多天線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)重傳裝置結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施例方式 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
首先介紹一下本發(fā)明所涉及到的一些線性代數(shù)知識(shí)。
線性代數(shù)中的線性方程組表示為 Ax＝b (1) 其中A是一個(gè)矩陣，x和b分別是列向量，其中x是需要求解的未知量。假設(shè)這個(gè)方程有解。矩陣A的條件數(shù)為其非零的最大奇異值與非零的最小奇異值的比值，即A的條件數(shù)的大小是A，b中元素的誤差對(duì)方程組解影響大小的一個(gè)度量，即條件數(shù)越大，解受A，b中元素誤差帶來(lái)的影響就大，條件數(shù)越接近1，受的影響就越小，解就越精確。
將上述理論結(jié)合到多天線系統(tǒng)中，那么多天線系統(tǒng)中接收的數(shù)據(jù)、信道和發(fā)送的數(shù)據(jù)之間的關(guān)系可以用如下的數(shù)學(xué)模型來(lái)表示 Y＝Hx+n (2) 其中H是信道矩陣，可以通過(guò)估計(jì)得到，這里假設(shè)估計(jì)出的信道是完全準(zhǔn)確的；x是發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)，是需要求解的列向量；n是高斯白噪聲；Y是接收端接收的數(shù)據(jù)。若沒(méi)有高斯白噪聲時(shí)，根據(jù)接收的數(shù)據(jù)和估計(jì)出的信道就可以解出發(fā)送的數(shù)據(jù)，但是實(shí)際系統(tǒng)中存在的高斯白噪聲在每個(gè)時(shí)刻不能確知，只知其統(tǒng)計(jì)特性。解發(fā)送數(shù)據(jù)就是求解下面的線性方程組 Y＝Hx+n (3) 由于受高斯白噪聲的影響，接收數(shù)據(jù)Y有誤差，根據(jù)前面條件數(shù)的分析，信道矩陣H條件數(shù)的大小直接影響著發(fā)送數(shù)據(jù)解調(diào)的準(zhǔn)確性，因此本發(fā)明的所采用的手段就是使信道矩陣H的條件數(shù)盡量為1，從而提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量。
現(xiàn)有的理論已經(jīng)證明當(dāng)多天線系統(tǒng)是閉環(huán)時(shí)，獲得的系統(tǒng)容量要比開(kāi)環(huán)的多天線系統(tǒng)高，因此許多MIMO系統(tǒng)都是閉環(huán)的系統(tǒng)，這個(gè)可以參考IEEE802.16、IEEE 802.16e以及3GPP的Re16等標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)都采用了閉環(huán)的多天線系統(tǒng)。閉環(huán)時(shí)，需要對(duì)每次發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)處理，然后把經(jīng)過(guò)加權(quán)處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，可以用下式來(lái)表示 Y＝HVx+n (4) 其中H，Y，n與式(3)中的定義一樣，而V是加權(quán)矩陣。有關(guān)加權(quán)矩陣V在后面有進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。那么，式(4)可以進(jìn)一步表示為 其中 這里把式(5)中的

稱(chēng)為虛擬的多天線信道矩陣，從表達(dá)式上來(lái)看，式(5)與(3)沒(méi)有什么差別。
為了敘述方便，下面通過(guò)實(shí)施例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。假設(shè)多天線系統(tǒng)是2×2的系統(tǒng)，即發(fā)送端和接收端各有兩個(gè)發(fā)送天線。參照?qǐng)D2，本實(shí)施例的數(shù)據(jù)重傳方法包括以下步驟 步驟101，發(fā)送端對(duì)初次發(fā)送的數(shù)據(jù)X0＝(x1，x2)T進(jìn)行加權(quán)處理，得到加權(quán)處理后的數(shù)據(jù)VX0，其中V是加權(quán)矩陣。
步驟102，發(fā)送端將加權(quán)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行信道編碼、交織、調(diào)制等操作后，分成兩路分別從兩個(gè)天線上發(fā)送出去。
步驟103，接收端接收到發(fā)送端發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)之后，進(jìn)行檢測(cè)，即進(jìn)行解調(diào)、解交織、譯碼等操作，最后進(jìn)行CRC校驗(yàn)。
假設(shè)接收數(shù)據(jù)為Y0，信道矩陣為H，信道矩陣是一個(gè)2×2的矩陣，n0是高斯白噪聲(用nk在k＝0時(shí)表示初次傳輸時(shí)的高斯白噪聲，而在k＞0時(shí)表示第k次重傳時(shí)的高斯白噪聲，其中k為大于等于0的整數(shù))，則接收數(shù)據(jù)表示為 Y0＝HVX0+n0 (6) 根據(jù)分析可知最佳的加權(quán)矩陣是信道矩陣H經(jīng)過(guò)奇異值分解(即SVD分解)得到的酉矩陣，任何一個(gè)矩陣都可以進(jìn)行奇異值分解，對(duì)信道矩陣H進(jìn)行奇異值分解可得 H＝USVH (7) 在式(7)中，U和V均是酉矩陣，滿(mǎn)足UUH＝UHU＝VVH＝VHV＝I，這里為了敘述方便，把V稱(chēng)作右酉矩陣，也就是最佳的加權(quán)矩陣。S則是一個(gè)對(duì)角陣，對(duì)角線上的元素為信道矩陣H的奇異值，并按從大到小的順序排列，這里假設(shè)且λ2≥λ1，由此可知信道的條件數(shù)加權(quán)矩陣V一般是由接收端根據(jù)估計(jì)出的信道經(jīng)過(guò)奇異值分解得到并反饋給發(fā)送端。把式(7)代入到(6)可得 Y0＝USX0+n0 (8) 接收端對(duì)接收的數(shù)據(jù)Y0進(jìn)行相應(yīng)的逆操作，即進(jìn)行解調(diào)、解交織、譯碼等操作，最后進(jìn)行CRC校驗(yàn)。
步驟104，根據(jù)CRC校驗(yàn)判斷是否正確接收數(shù)據(jù)。如果CRC校驗(yàn)正確，則說(shuō)明正確接收了該數(shù)據(jù)塊，接收端向發(fā)送端反饋一個(gè)ACK信號(hào)，并結(jié)束對(duì)該數(shù)據(jù)塊的傳輸；如果CRC校驗(yàn)不正確，則說(shuō)明該數(shù)據(jù)塊沒(méi)有正確接收該數(shù)據(jù)塊，在步驟105中，接收端向發(fā)送端反饋一個(gè)NACK信號(hào)，通知發(fā)送端進(jìn)行重傳。
步驟106，發(fā)送端接收到NACK后，對(duì)第一次發(fā)送的數(shù)據(jù)X0＝(x1，x2)T進(jìn)行如下的線性變換 X1＝QX0(9) 得到線性變換后的數(shù)據(jù)X1。
步驟107，發(fā)送端對(duì)經(jīng)過(guò)線性變換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)處理，得到加權(quán)處理后的數(shù)據(jù)VX1，其中V是加權(quán)矩陣。
步驟108，發(fā)送端將加權(quán)處理后的數(shù)據(jù)從所述多個(gè)天線上發(fā)送出去，其中包括CRC、交織、調(diào)制等操作。
步驟109，接收端對(duì)多次接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)，即進(jìn)行解調(diào)、解交織、譯碼等操作，最后進(jìn)行CRC校驗(yàn)。
為了分析方便，這里假設(shè)重傳時(shí)信道是保持不變的，則接收到的重傳數(shù)據(jù)為 Y1＝HVX1+n1＝HVQX0+n1 (10) 對(duì)兩次接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)，這時(shí)可以把系統(tǒng)模型等效為 這個(gè)等效系統(tǒng)可以看作是一個(gè)兩發(fā)四收的系統(tǒng)，然后可以利用MMSE，ZF等方法來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。
步驟110，根據(jù)CRC校驗(yàn)判斷是否正確接收數(shù)據(jù)。如果CRC校驗(yàn)正確，則說(shuō)明正確接收了該數(shù)據(jù)塊，接收端向發(fā)送端反饋一個(gè)ACK信號(hào)，并結(jié)束對(duì)該數(shù)據(jù)塊的傳輸；如果CRC校驗(yàn)不正確，則說(shuō)明該數(shù)據(jù)塊沒(méi)有正確接收該數(shù)據(jù)塊，執(zhí)行步驟111。
步驟111，接收端判斷是否達(dá)到了最大重傳次數(shù)，在是的情況下，結(jié)束對(duì)該數(shù)據(jù)塊的傳輸；在沒(méi)有達(dá)到最大重傳次數(shù)的情況下，執(zhí)行步驟112。
在步驟112中，接收端向發(fā)送端反饋一個(gè)NACK信號(hào)，通知發(fā)送端進(jìn)行重傳。
當(dāng)然，也可以不執(zhí)行步驟111，而直接執(zhí)行步驟112。
發(fā)送端接收到數(shù)據(jù)重傳的通知后，執(zhí)行步驟106，開(kāi)始重傳數(shù)據(jù)。
下面來(lái)說(shuō)明變換矩陣Q是什么形式時(shí)可以使等效信道矩陣的條件數(shù)為1。
這里令變換矩陣Q為 根據(jù)上面所給的變換矩陣Q，下面來(lái)分析式(11)中等效的信道矩陣的條件數(shù)。
重傳一次后，等效的信道矩陣為先來(lái)考慮

的奇異值 由式(13)可知

的兩個(gè)奇異值相等，則

的兩個(gè)奇異值也相等，即

的條件數(shù)為1。由數(shù)據(jù)檢測(cè)理論可知，信道矩陣的條件數(shù)降低，可以有效的提高數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。通過(guò)重傳后聯(lián)合檢測(cè)時(shí)的等效信道矩陣條件數(shù)已經(jīng)降到了最低值1。
式(6)中的加權(quán)矩陣V在上面的分析中是信道矩陣H經(jīng)過(guò)奇異值分解得到的右酉矩陣。在本實(shí)施例中，該加權(quán)矩陣也可以是預(yù)先構(gòu)造好的碼本中的一個(gè)酉矩陣，即預(yù)先構(gòu)造的右酉矩陣。這是因?yàn)?，如果預(yù)先構(gòu)造發(fā)送端和接收端都知道的一個(gè)碼本，可以減少反饋量。即，構(gòu)造一個(gè)碼本(codebook)，碼本中的矩陣都是酉矩陣，酉矩陣的個(gè)數(shù)是有限的，這個(gè)碼本對(duì)發(fā)送端和接收端都是已知的，接收端根據(jù)估計(jì)出的信道和一定的準(zhǔn)則從碼本中選取一個(gè)最優(yōu)的酉矩陣，然后把選出的酉矩陣的標(biāo)號(hào)(index)反饋給發(fā)送端，發(fā)送端根據(jù)反饋的標(biāo)號(hào)從碼本中找出對(duì)應(yīng)的酉矩陣，這樣可以大大的減少反饋量。
若閉環(huán)多天線系統(tǒng)是頻分雙工的，在接收端進(jìn)行奇異值分解得到右酉矩陣或從碼本中選取一個(gè)加權(quán)矩陣，然后將右酉矩陣或標(biāo)號(hào)發(fā)送給發(fā)送端。若閉環(huán)多天線系統(tǒng)是時(shí)分雙工的，不僅可以在接收端進(jìn)行奇異值分解，而且可以利用信道的互易性在發(fā)送端獲得信道響應(yīng)，然后在發(fā)送端進(jìn)行奇異值分解或從碼本中選取一個(gè)加權(quán)矩陣。
在上面的分析中假設(shè)重傳時(shí)的信道和初次發(fā)送時(shí)的信道是相同的，沒(méi)有變化。若重傳過(guò)程中信道發(fā)生了變化，即重傳時(shí)的信道和初次發(fā)送的信道是不同的，上面重傳的方法也同樣適用，其中重傳時(shí)的加權(quán)矩陣可以根據(jù)初次發(fā)送時(shí)的信道矩陣得到，也可以根據(jù)該次重傳時(shí)的信道矩陣得到。在后面的這種情況下，式(11)變?yōu)? 其中H1，H2分別表示初次發(fā)送和重傳時(shí)的信道矩陣，V1，V2是相對(duì)于不同信道矩陣的最優(yōu)加權(quán)矩陣，V1，V2可以是H1，H2經(jīng)過(guò)奇異值分解得到，也可以是從構(gòu)造的碼本中選出與H1，H2對(duì)應(yīng)的最佳酉矩陣。
表2 4×4天線配置的降條件數(shù)重傳方案 針對(duì)4×4的天線配置下，由于信道矩陣有四個(gè)奇異值，所以只有在每次乘不同的Q矩陣重傳三次后，才能完全地將條件數(shù)降為1。但可以證明，重傳1次也能有效的降低條件數(shù)。表2給出了具體方案。在表2中，默認(rèn)為λ1到λ4按從小到大順序排列。第2次重傳和第3次重傳左乘的Q矩陣不固定，可以互換。經(jīng)過(guò)三次重傳，則能將條件數(shù)降為1，這里仍假設(shè)重傳過(guò)程中信道保持不變，且加權(quán)矩陣是信道矩陣經(jīng)過(guò)奇異值分解得到的右酉矩陣，每次重傳過(guò)程中的變換矩陣Q的順序是可變的，因?yàn)镼決定著每次重傳后等效信道條件數(shù)的大小，而條件數(shù)越接近于1，數(shù)據(jù)檢測(cè)的準(zhǔn)確性就越高，所以每次選擇的變換矩陣Q使條件數(shù)盡量接近于1。以所述的4×4天線配置為例，四個(gè)奇異值分別為λ1，λ2，λ3，λ4，而且λ4＞λ3＞λ2＞λ1，則一次重傳后等效信道的條件數(shù)有三種組合即{(λ42，λ32)，(λ22，λ12)}，{(λ42，λ22)，(λ32，λ12)}，{(λ42，λ12)，(λ22，λ32)}，從這三個(gè)中選出一個(gè)條件數(shù)最小的，不妨假設(shè)第二個(gè)最小，條件數(shù)為

則變換矩陣可以看出，該變換矩陣是單位陣的一種置換，其它的類(lèi)似。
其詳細(xì)的重傳過(guò)程與上面介紹的2×2是一樣的，這里就不再贅述。同樣，每次重傳過(guò)程中的信道可以不同，即信道是可變的，表2中的接收端相應(yīng)的信道矩陣就變?yōu)榱硗?，無(wú)論重傳過(guò)程中信道是不變的或可變的，加權(quán)矩陣可以是經(jīng)過(guò)奇異值分解得到的右酉矩陣，或者是從碼本中選取的與信道矩陣對(duì)應(yīng)的最佳酉矩陣。
以上實(shí)施例只列出了2×2，4×4天線配置下的降條件數(shù)的HARQ方法，其它天線配置下的方法與此類(lèi)似，上面只是示例性和解釋性的實(shí)施例，本發(fā)明并不局限于此。
本發(fā)明的上述方法可以通過(guò)如圖3所示的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，該裝置分為發(fā)送端和接收端。
發(fā)送端包括線性變換模塊、加權(quán)處理模塊以及發(fā)送模塊。其中，線性變換模塊對(duì)需要重傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性變換，并將線性變換后的數(shù)據(jù)傳輸給加權(quán)處理模塊；加權(quán)處理模塊對(duì)線性變換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)處理，并將加權(quán)處理后的數(shù)據(jù)傳輸給發(fā)送模塊；發(fā)送模塊將處理后的數(shù)據(jù)從所述多個(gè)天線上發(fā)送出去。
發(fā)送端還可以進(jìn)一步包括加權(quán)矩陣產(chǎn)生模塊。該加權(quán)矩陣產(chǎn)生模塊可以對(duì)初次發(fā)送時(shí)的信道矩陣經(jīng)過(guò)奇異值分解得到右酉矩陣，并將其提供給加權(quán)處理模塊。該加權(quán)矩陣產(chǎn)生模塊還可以對(duì)該次重傳發(fā)送時(shí)的信道矩陣經(jīng)過(guò)奇異值分解得到右酉矩陣，并將其提供給加權(quán)處理模塊。該加權(quán)矩陣產(chǎn)生模塊還可以根據(jù)初次發(fā)送時(shí)的信道從預(yù)先構(gòu)造的加權(quán)矩陣中選出酉矩陣，并將其提供給加權(quán)處理模塊。該加權(quán)矩陣產(chǎn)生模塊還可以根據(jù)該次重傳時(shí)的信道從預(yù)先構(gòu)造的加權(quán)矩陣中選出酉矩陣，并將其提供給加權(quán)處理模塊。
如圖3所示，接收端包括檢測(cè)模塊，該檢測(cè)模塊對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，并判斷是否正確接收數(shù)據(jù)，在沒(méi)有正確接收數(shù)據(jù)的時(shí)候通知發(fā)送端進(jìn)行重傳。
接收端可以進(jìn)一步包括加權(quán)矩陣產(chǎn)生模塊。該加權(quán)矩陣產(chǎn)生模塊可以對(duì)初次發(fā)送時(shí)的信道矩陣經(jīng)過(guò)奇異值分解得到右酉矩陣，并將其發(fā)送給發(fā)送端的加權(quán)處理模塊。另外，加權(quán)矩陣產(chǎn)生模塊也可以對(duì)該次重傳發(fā)送時(shí)的信道矩陣經(jīng)過(guò)奇異值分解得到右酉矩陣，并將其發(fā)送給發(fā)送端的加權(quán)處理模塊。該加權(quán)矩陣產(chǎn)生模塊也可以根據(jù)初次發(fā)送時(shí)的信道從預(yù)先構(gòu)造的加權(quán)矩陣中選出酉矩陣，并將其發(fā)送給發(fā)送端的加權(quán)處理模塊。該加權(quán)矩陣產(chǎn)生模塊也可以根據(jù)該次重傳時(shí)的信道從預(yù)先構(gòu)造的加權(quán)矩陣中選出酉矩陣，并將其發(fā)送給發(fā)送端的加權(quán)處理模塊。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種多天線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)重傳方法，其特征在于，該方法包括
A.接收端對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，并判斷是否正確接收數(shù)據(jù)，在沒(méi)有正確接收數(shù)據(jù)的時(shí)候通知發(fā)送端進(jìn)行重傳；
B.發(fā)送端對(duì)需要重傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性變換，并對(duì)經(jīng)過(guò)線性變換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)處理，然后將加權(quán)處理后的數(shù)據(jù)從所述多個(gè)天線上發(fā)送出去。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟B中所述線性變換采用的變換矩陣為單位陣的一種置換形式。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，
步驟B中所述加權(quán)處理采用的加權(quán)矩陣為對(duì)初次發(fā)送時(shí)的信道矩陣經(jīng)過(guò)奇異值分解得到的右酉矩陣。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，
步驟B中所述加權(quán)處理采用的加權(quán)矩陣為對(duì)該次重傳發(fā)送時(shí)的信道矩陣經(jīng)過(guò)奇異值分解得到的右酉矩陣。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，
步驟B中所述加權(quán)處理采用的加權(quán)矩陣是根據(jù)初次發(fā)送時(shí)的信道從預(yù)先構(gòu)造的加權(quán)矩陣中選出的酉矩陣。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，
步驟B中所述加權(quán)處理采用的加權(quán)矩陣是根據(jù)該次重傳時(shí)的信道從預(yù)先構(gòu)造的加權(quán)矩陣中選出的酉矩陣。
7、根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述多天線系統(tǒng)為時(shí)分雙工系統(tǒng)；
接收端進(jìn)行所述奇異值分解得到右酉矩陣，并將該右酉矩陣發(fā)送給發(fā)送端；或者發(fā)送端直接進(jìn)行所述奇異值分解得到右酉矩陣。
8、根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述多天線系統(tǒng)為時(shí)分雙工系統(tǒng)；
接收端根據(jù)所述信道從預(yù)先構(gòu)造的加權(quán)矩陣中選出酉矩陣，并將該酉矩陣發(fā)送給發(fā)送端；或者發(fā)送端直接根據(jù)所述信道從預(yù)先構(gòu)造的加權(quán)矩陣中選出酉矩陣。
9、根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述多天線系統(tǒng)為頻分雙工系統(tǒng)；
接收端進(jìn)行所述奇異值分解得到右酉矩陣，并將該右酉矩陣發(fā)送給發(fā)送端。
10、根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述多天線系統(tǒng)為頻分雙工系統(tǒng)；
接收端根據(jù)所述信道從預(yù)先構(gòu)造的加權(quán)矩陣中選出酉矩陣，并將該酉矩陣發(fā)送給發(fā)送端。
11、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟B之后進(jìn)一步包括
C.接收端對(duì)多次接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)，并判斷是否正確接收數(shù)據(jù)，在沒(méi)有正確接收數(shù)據(jù)的時(shí)候通知發(fā)送端進(jìn)行重傳，執(zhí)行步驟B。
12、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟C中在通知發(fā)送端進(jìn)行重傳之前進(jìn)一步判斷是否達(dá)到最大重傳次數(shù)，并在沒(méi)有達(dá)到最大重傳次數(shù)的情況下，通知發(fā)送端進(jìn)行重傳。
13、一種多天線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)重傳裝置，該裝置包括發(fā)送端和接收端，其特征在于，
接收端包括檢測(cè)模塊，該檢測(cè)模塊用于對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，并判斷是否正確接收數(shù)據(jù)，在沒(méi)有正確接收數(shù)據(jù)的時(shí)候通知發(fā)送端進(jìn)行重傳；
發(fā)送端包括
線性變換模塊，用于對(duì)需要重傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性變換，并將線性變換后的數(shù)據(jù)傳輸給加權(quán)處理模塊；
加權(quán)處理模塊，用于對(duì)線性變換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)處理，并將加權(quán)處理后的數(shù)據(jù)傳輸給發(fā)送模塊；
所述發(fā)送模塊，用于將處理后的數(shù)據(jù)從所述多個(gè)天線上發(fā)送出去。
14、根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，發(fā)送端進(jìn)一步包括加權(quán)矩陣產(chǎn)生模塊，用于對(duì)初次發(fā)送時(shí)的信道矩陣經(jīng)過(guò)奇異值分解得到右酉矩陣，并將其提供給所述加權(quán)處理模塊。
15、根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，發(fā)送端進(jìn)一步包括加權(quán)矩陣產(chǎn)生模塊，用于對(duì)該次重傳發(fā)送時(shí)的信道矩陣經(jīng)過(guò)奇異值分解得到右酉矩陣，并將其提供給所述加權(quán)處理模塊。
16、根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，發(fā)送端進(jìn)一步包括加權(quán)矩陣產(chǎn)生模塊，用于根據(jù)初次發(fā)送時(shí)的信道從預(yù)先構(gòu)造的加權(quán)矩陣中選出酉矩陣，并將其提供給所述加權(quán)處理模塊。
17、根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，發(fā)送端進(jìn)一步包括加權(quán)矩陣產(chǎn)生模塊，用于根據(jù)該次重傳時(shí)的信道從預(yù)先構(gòu)造的加權(quán)矩陣中選出酉矩陣，并將其提供給所述加權(quán)處理模塊。
18、根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，接收端進(jìn)一步包括加權(quán)矩陣產(chǎn)生模塊，用于對(duì)初次發(fā)送時(shí)的信道矩陣經(jīng)過(guò)奇異值分解得到右酉矩陣，并將其發(fā)送給發(fā)送端的加權(quán)處理模塊。
19、根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，接收端進(jìn)一步包括加權(quán)矩陣產(chǎn)生模塊，用于對(duì)該次重傳發(fā)送時(shí)的信道矩陣經(jīng)過(guò)奇異值分解得到右酉矩陣，并將其發(fā)送給發(fā)送端的加權(quán)處理模塊。
20、根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，接收端進(jìn)一步包括加權(quán)矩陣產(chǎn)生模塊，用于根據(jù)初次發(fā)送時(shí)的信道從預(yù)先構(gòu)造的加權(quán)矩陣中選出酉矩陣，并將其發(fā)送給發(fā)送端的加權(quán)處理模塊。
21、根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，接收端進(jìn)一步包括加權(quán)矩陣產(chǎn)生模塊，用于根據(jù)該次重傳時(shí)的信道從預(yù)先構(gòu)造的加權(quán)矩陣中選出酉矩陣，并將其發(fā)送給發(fā)送端的加權(quán)處理模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種多天線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)重傳方法和一種多天線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)重傳裝置。其中所述多天線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)重傳方法包括以下步驟A.接收端對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，并判斷是否正確接收數(shù)據(jù)，并在沒(méi)有正確接收的時(shí)候通知發(fā)送端進(jìn)行重傳；B.發(fā)送端對(duì)需要重傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性變換，并對(duì)經(jīng)過(guò)線性變換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)處理，然后將加權(quán)處理后的數(shù)據(jù)從所述多個(gè)天線上發(fā)送出去。本發(fā)明通過(guò)在重傳過(guò)程中對(duì)重傳數(shù)據(jù)進(jìn)行線性變換降低了信道的條件數(shù)，從而提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了多天線系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?br> 文檔編號(hào)H04L1/02GK101026442SQ20061005820
公開(kāi)日2007年8月29日 申請(qǐng)日期2006年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月24日
發(fā)明者劉江華, 趙慧, 龍航, 鄭侃, 王文博 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司