CN101114890A - Mimo多码字通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于MIMO***的MIMO多码字通信方法，包括以下步骤：MIMO***发射端有M个发射天线，由其中的K个发射天线发射K路数据流；K路数据流的各路分别独立进行信道编码，在一个TTI的各个符号周期，K路数据流中的至少一路轮流使用K个发射天线的各个发射；MIMO***接收端采用干扰消除的检测技术进行接收；以及其干扰没有通过干扰消除技术被消除从而仍然对一路数据流的符号形成干扰的一个或多个数据流的符号被发射所使用的一个或多个天线的组合，随着不同的符号周期而变化至少一次，以实现干扰分集。

Description

MIMO多码字通信方法

技术领域

本发明涉及通信领域，更具体而言，涉及应用干扰分集改进MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出)通信技术多码字(Multiple Code Word，缩写为MCW)方案。

背景技术

根据信息论，在通信***的发射端和接收端或者这两端同时使用多天线阵列，可以显著地提高传输比特率。

图1示出了在发射端和接收端同时使用多天线阵列的具有空-时架构的无线通信***的示意图。该***工作在瑞利散射环境，信道矩阵的各个元素可以近似看作是统计独立的。

在图1所示的***中，一个数据序列分成M个不相关的码元子序列，每个子序列由M个发射天线中的一个发射。M个子序列在经过一个信道矩阵为H的信道的影响后，在接收端由N个接收天线接收。发射信号s₁，...，s_M分别通过M个不同的天线单元a-1，...，a-M发射，相应的接收信号x₁，...，x_N分别从N个不同的天线单元b-1，...，b-N接收。

该***中，发射天线单元数M最少是2，而接收天线单元数N最少是M。信道矩阵H是一个N×M的矩阵，矩阵中第i行j列的元素表示第i个接收天线和第j个发射天线通过传输信道的耦合。接收信号x₁，...，x_N在数字信号处理器中被处理以产生恢复的发射信号此图中也显示了求和成分c-1，c-2，...，c-N，它们代表无法避免必然包含的噪声信号w₁，w₂，...，w_N，这些噪声信号分别加入到接收天线单元b-1，b-2，...，b-N接收到的信号中。

一般的，信号发射和接收的数学表达式如下：

2006年7月31目的3GPP2 AIE标准化组织的***C30-20060731-040_HKLLMNQRSUZ_PP2Phase2_FDD_Proposal_v1.9(Joint Proposal for 3GPP2 Physical Layer for FDD Spectra)介绍了一种MIMO的多码字(MCW)通信方案。在MIMO的MCW通信方案中，有多路发射信号，各路都采用各自独立的Turbo编码方案。对于多码字模式，接收端使用干扰消除技术可以获得很大的增益，所以多码字模式通常使用干扰消除的非线性接收机。接收端根据接收信号，先Turbo解码一路发射信号，解码后，根据校验位判断这一路信号的解码是否正确，如果正确，则用解码的结果，从接收信号中消除这一路已经被正确解码的发射信号的影响，再根据所述消除了影响后的接收信号，Turbo解码另一路发射信号；就这样迭代地进行上述的步骤，直到解码所有的多路发射信号。

AIE标准化组织的***所述多码字模式通信方案中，发射端使用多个虚拟天线端口向接收端发射信号。上述的虚拟天线，是指发射信号组成的列向量的左边乘一个矩阵后，再送到各个物理天线上发射。相应的，每个发射信号，都与矩阵中的一列相乘，得到的各个结果分别送到各个物理天线，将这称为该发射信号通过一个虚拟天线进行发射，所述的一个虚拟天线，相当于一个空间的波束。

多码字模式通信方案还可以与MIMO预编码技术同时使用。高通公司在IEEE802.20中的提案C802.20-05-69AirInterfaceSpec_Final_Update，给出了MIMO预编码技术方案和预编码矩阵的设计方案。该提案中定义了多个预编码矩阵，接收端反馈其中最优的一个预编码矩阵的序号，发射端使用该预编码矩阵，对发射信号进行预编码之后再送到各个虚拟天线或者物理天线发射。假设对发射信号进行预编码之后再送到各个物理天线发射，则表达式(1)所表示的信号发射和接收的数学表达式变为：

上面的表达式中，t₁，t₂，...，t_M是送到物理天线发射的信号，实际的发射信号s₁，s₂，...，s_M组成的向量与预编码矩阵相乘，得到t₁，t₂，...，t_M送到物理天线发射，相应数学表达式如下：

这里，

是预编码矩阵。

在上述的MIMO预编码技术中，发射信号组成的列向量的左边乘一个矩阵后，再送到各个物理天线或者虚拟天线上发射。相应的，每个发射信号，都与矩阵中的一列相乘，得到的各个结果分别送到各个物理天线或者虚拟天线，将这称为该发射信号通过一层进行发射，所述的一层，相当于一个空间的波束。

如上所述，多码字模式通信方案的多路数据流，可以通过多个虚拟天线，或者多个物理天线，或者预编码技术中的多个层发射。

下面详细介绍AIE标准化组织的***所述多码字模式通信方案的细节，该方案可以用在图1所示的MIMO***中。在多码字模式下，发射端使用M个虚拟天线端口向接收端发射信号，所述的M大于等于2小于等于4。在多个虚拟发射天线上，每一个时刻传输K(K小于等于M)路编码后的数据流，K路数据流的各路再分到各个虚拟发射天线上发射。

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，并告诉发射端各路数据是否已经被接收端正确解码。在每一个TTI(Transition Time Interval，传输时间间隔)，接收端反馈K个CQI(信道质量指示)信息和K个ACK/NACK信息，其中CQI信息告诉发射端在相应的一个TTI传输的K路中的每一路编码后的数据采用什么样的MCS(The modulation and channelcoding scheme，调制与信道编码方案)，而ACK/NACK信息告诉发射端在相应的一个TTI传输的K路中的每一路编码后的数据是否已经被接收端正确解码。

这里介绍上述的TTI的概念。为了对抗信道衰落，以及信道的干扰和噪声带来的传输错误，发射端把需要传输的数据分成多个数据包(Block)，对同一个数据包中的信息比特进行信道编码和交织，再调制成多个符号通过信道传输，而传输这样一个数据包所需要的时间的长度决定了一个TTI的长度。接收端先接收同一个数据包内包含的所有符号，再进行解交织和解码。在本发明中，一个TTI就是指传输这样一个数据包的时间间隔。

而一个TTI内所传输的一个数据包内的各个符号，可以分布在时域上的不同区间，或者分布在频域上的不同区间，或者分布在时域和频域的二维平面上的不同区间。下文所述的一个符号周期，就是指通过信道传输的一个符号在时域上占用的区间，或者在频域上占用的区间，或者在时域和频域的二维平面上占用的区间。例如，IEEE 802.20标准2006-01-06的文献“MBFDD and MBTDD：Proposed Draft Air Interface Specification”所描述的MIMO OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)通信方案中，一个数据包使用时域上的8个OFDM符号，每个OFDM符号占用频域上的16个子载波，那么一个符号周期，就是指时域和频域的二维平面上的一个区间，也就是时域上1个OFDM符号上的1个子载波，而这个数据包共有8×16＝128个符号周期。

MCW模式中，接收端反馈K(K小于等于M)个CQI，分别指示K路编码后的数据流的MCS。MCW模式也有两种方案：

1、方案甲：K路编码后的数据流中的每一路，固定在某一个虚拟天线或者物理天线传输。

2、方案乙：K路数据流中的每一路，都通过所有被选择使用的K个虚拟天线或者物理天线传输，即该路在某一个符号周期使用这个天线，下一个符号周期使用另一个天线，通过这种方法，每一路都遍历所有的天线。

在高通公司于2006年10月提交给AIE标准化组织的提案C30-20061030-070_QCOM_Cycling_of_spatial_streams_in_LBC_FDD(″Cycling of spatial streams in LBC FDD”)中，比较了方案甲和方案乙，并说明了方案乙的优越性。在该提案的Fig 2中，描绘了K＝M＝4的情况下，方案甲和方案乙的示意图。在示意图中，用a、b、c、d分别表示K＝4路各自独立编码的数据流，并且假设这4路数据依照a、b、c、d的先后顺序被检测。这就是说，接收端根据接收信号，先解码数据流a，如果解码正确，则用解码的结果，从接收信号中消除数据流a的发射信号对检测后续数据流的影响；其次，根据所述消除了影响后的接收信号，解码数据流b，如果解码正确，则用解码的结果，再从接收信号中消除数据流b的发射信号对检测后续数据流的影响；然后，根据所述消除了影响后的接收信号，解码数据流c，如果解码正确，则用解码的结果，再从接收信号中消除数据流c的发射信号对检测后续数据流的影响；最后，根据所述消除了影响后的接收信号，解码数据流d。在下面的示意图中，矩阵的每一行表示一个虚拟天线，或者一个物理天线，或者预编码技术中的一层。将矩阵的第1、2、3、4行分别记为天线1、2、3、4。矩阵的各列，表示各个不同的符号周期，而矩阵相邻的两列，所对应的两个符号周期通常是在频率域或者时间域相邻的，至少，矩阵相邻的两列所对应的两个符号周期的信道情况变化较小从而相似。在AIE提案C30-20061030-070中，矩阵的各列表示OFDM通信***中各个不同的子载波，相邻的两列，对应两个相邻的子载波。

示意图表示如下：

方案甲示意图：

如上图所示，在方案甲中，数据流a、b、c、d的每一个分别固定由一个发射天线发射。

方案乙示意图：

如上图所示，在方案乙中，数据流a、b、c、d的各个符号循环使用各个天线发射。即在某个子载波，数据流a、b、c、d的符号分别由天线1、2、3、4发射；在紧邻的下一个子载波，循环为数据流d、a、b、c的符号分别由天线1、2、3、4发射；在紧邻的下一个子载波，再循环为数据流c、  d、a、b的符号分别由天线1、2、3、4发射；最后在紧邻的下一个子载波，循环为数据流b、c、d、a的符号分别由天线1、2、3、4发射，由此完成一个循环周期，从而在下一个子载波又从数据流a、b、c、d的符号分别由天线1、2、3、4发射的情况开始一个新的循环周期。从矩阵的对角线看，每一条对角线都由同一个数据流的各个符号所占据。

AIE提案C30-20061030-070指出，随着MIMO信道的变化，MCW模式中各个数据流在各个TTI的瞬时信道容量(即瞬时数据吞吐率)随时间变化，而与有循环的方案乙相比，没有循环的方案甲下各数据流的瞬时信道容量变化的方差较大。原文中表述为：“However，the distributions of the instantaneous capacities in(1)and(2)are different，shown in Fig.3，assuming Rayleigh fading channels.Itcan be seen that，the instantaneous capacity of non-cycling has widerdistribution with a larger tail.”同时，在方案甲和方案乙下，各数据流的瞬时信道容量的均值相同。

MCW模式中，接收端反馈K个CQI，而CQI反馈的擦除概率(the CQI feedback erasure rate)比较高，如AIE提案C30-20061030-070所述，在典型的信道环境中CQI反馈的擦除概率达到50％。而所谓CQI反馈的擦除概率，就是指因为CQI反馈的信噪比(SNR)比较低，发射端判定接收端当前反馈的CQI不可靠，从而在当前的TTI，不根据当前反馈的CQI确定相应的一路数据流所采用的调制与信道编码方案，而是根据以前反馈的CQI推测当前的CQI以确定相应的一路数据流所采用的调制与信道编码方案。而所当前最合适的调制与信道编码方案，由当前的瞬时信道容量决定。与方案甲相比，方案乙下各数据流的瞬时信道容量变化的方差较小，即瞬时的最优调制与信道编码方案和瞬时CQI变化的方差较小，从而在CQI反馈擦除的情况发生时，根据以前反馈的CQI推测当前的CQI的误差较小，从而造成的损失也较小。这就是相对于方案甲，方案乙的优势。方案甲和方案乙的瞬时信道容量的概率分布图的对比如AIE提案C30-20061030-070的Fig.3所示，得到的仿真结果与该提案的结果类似，仿真结果图如图2所示。

图2中，横坐标表示信道容量，而纵坐标表示概率密度函数。从图中可以看出，与Non Cycling的方案甲相比，Cycling的方案乙下瞬时信道容量具有更集中的分布。数据分析表明，Cycling的方案乙下瞬时信道容量的方差，比Non Cycling的方案甲下瞬时信道容量的方差的小76％。

通过采用干扰分集的方法，方案乙可以被进一步改进，从而某些数据流的瞬时信道容量的分布可以更加集中。

发明内容

本发明旨在通过采用干扰分集的方法，进一步改进上述的方案乙，从而使某些数据流的瞬时信道容量的分布可以更加集中。

本发明提供了一种用于MIMO***的MIMO多码字通信方法，包括以下步骤：MIMO***发射端有M个发射天线，选择其中的K个发射天线发射K路数据流；K路数据流的各路分别独立进行信道编码，在一个TTI的各个符号周期，K路数据流的每一路都轮流使用K个发射天线的各个发射；MIMO***接收端采用干扰消除的检测技术进行接收；在一个TTI的各个符号周期，K路数据流的每一路轮流使用K个发射天线的各个发射的模式满足以下的条件：在由K个发射天线中任意确定的一个(设为天线i)发射K路数据流中任意确定的一路数据流(设为数据流x)的符号的各个符号周期内，在接收端采用干扰消除的检测技术消除了一路或多路已经被检测的数据流的符号的干扰以后，其干扰没有通过干扰消除技术被消除从而仍然对该路数据流x的符号形成干扰的一个或多个数据流的符号被发射所使用的一个或多个天线的组合，如果可以随着不同的符号周期而变化，那么就一定要变化至少一次，以达到干扰分集的效果。

在上述的MIMO多码字通信方法中，在由K个发射天线中任意确定的一个(设为天线m)发射K路数据流中任意确定的一路数据流(设为数据流x)的符号的各个符号周期内，其干扰没有通过干扰消除技术被消除从而仍然对该路数据流x的符号形成干扰的一个或多个数据流的符号被发射所使用的一个或多个天线的组合，遍历所有可能的组合，并且每个组合被使用的次数尽可能相同，以达到最优干扰分集的效果。

在上述的MIMO多码字通信方法中，达到上述最优干扰分集的效果的一种方法包括以下步骤：在一个TTI内，遍历数据流D1，D2，...Dk与天线1，2，...k对应关系的所有可能排列。

在上述的MIMO多码字通信方法中，M＝5，遍历的排列为120种；M＝4，遍历的排列为24种；M＝3，遍历的排列为6种。

在上述的MIMO多码字通信方法中，达到上述最优干扰分集的效果的一种方法还包括以下步骤：在一个TTI内的各个符号周期内，使用每一种排列的次数尽可能相等。

本发明提供的方法可以不遍历所有可能排列而达到上述最优干扰分集的效果，而是遍历较少的排列就达到上述最优干扰分集的效果。在上述的MIMO多码字通信方法中，M＝5，遍历的排列为60种即可；M＝4，遍历的排列为12种即可。这样做可以使得实现更加简单，同时在一个TTI内的各个符号周期内，使用每一种排列的次数相等的程度更高。

通过上述技术方案，本发明实现了如下技术效果：

采用本发明的MIMO***，M＝4时，在接收端第2个被检测的数据流b和第3个被检测的数据流c的瞬时信道容量的概率分布比高通的方案乙更集中；M＝5时，在接收端第2个被检测的数据流b、第3个被检测的数据流c和第4个被检测的数据流d的瞬时信道容量的概率分布比高通的方案乙更集中。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

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示出了在发射端和接收端同时使用多天线阵列的具有空-时架构的无线通信***的示意图；

图2示出了方案甲和方案乙的瞬时信道容量的概率分布仿真结果的对比图；

图3示出了根据本发明实施例的MIMO多码字通信方法的流程图；以及

图4示出了本发明实施例和方案乙的瞬时信道容量的概率分布仿真结果的对比图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

图3示出了根据本发明实施例的MIMO多码字通信方法的流程图，其包括以下步骤：

步骤S10，MIMO***发射端有M个发射天线，选择其中的K个发射天线发射K路数据流；

步骤S20，K路数据流的各路分别独立进行信道编码，在一个TTI的各个符号周期，K路数据流中的至少一路轮流使用K个发射天线的各个发射；

步骤S30，MIMO***接收端采用干扰消除的检测技术进行接收；以及

步骤S40，由K个发射天线中任意确定的一个(设为天线i)发射K路数据流中任意确定的一路数据流(设为数据流x)的符号的各个符号周期内，在接收端采用干扰消除的检测技术消除了一路或多路已经被检测的数据流的符号的干扰以后，其干扰没有通过干扰消除技术被消除从而仍然对该路数据流x的符号形成干扰的一个或多个数据流的符号被发射所使用的一个或多个天线的组合，遍历所有可能的组合，并且每个组合被使用的次数尽可能相同，以达到最优干扰分集的效果。

假定，发射端有M个发射天线，选择其中的K个天线发射K路信号，其中K小于等于M(K不小于3)。所述K路信号的各路分别独立进行信道编码。在一个TTI的各个符号周期，K路发射信号的每一路都轮流使用被选择的K个发射天线的各个发射。

现有技术的MIMO多码字通信方法中，接收端采用干扰消除的检测技术，依照约定的顺序，检测K路发射信号中还没有被检测的各路中的一路，对这路信号进行信道解码并且校验正确后，消除这一路发射信号对后续检测的干扰；重复本步骤，直到检测出所有的K路发射信号。

在接收端采用干扰消除的检测技术接收的情况下，K路信号的任意一路在某个特定符号周期使用某个天线发射时，如果对该路信号形成干扰的各路信号(实际上每一路都受到所有其它的K-1路的干扰，只有接收端采用干扰消除技术，干扰信号的路数才会依次减少)所使用的发射天线组合多于1种(首先被检测的1路信号，可能的干扰天线组合只有1种，最后被检测的1路信号，没有受到干扰)，那么在一个TTI的各个符号周期内，在K路信号的任意确定的某路使用任意确定的某个天线发射的各个符号周期，对该路信号形成干扰的各路信号(实际上每一路都受到所有其它的K-1路的干扰，只有接收端干扰消除，干扰信号的路数才会依次减少)所使用的发射天线组合如果可以变化，则变化至少一次(即用到至少2种组合)。这可以达到干扰分集(多样性)的效果。

遍历所有可能的组合，这可以达到较优干扰分集的效果。

进一步地：1个TTI的各个符号周期内每个组合被使用的次数相同，或尽可能相同，这可以达到最优干扰分集的效果。

如前所述，方案乙示意图中所示的数据流a、b、c、d依照a、b、c、d的先后顺序被检测，下面针对这种情形描述本发明的应用。

在检测数据流a时，存在数据流b、c、d的干扰；在检测数据流b时，因为已经用数据流a的解码结果从接收信号中消除了数据流a的发射信号对检测后续数据流的影响，所以只存在数据流c、d的干扰；在检测数据流c时，因为已经依次用数据流a和b的解码结果从接收信号中消除了数据流a和b的发射信号对检测后续数据流的影响，所以只存在数据流d的干扰；而在检测数据流d时，因为已经依次用数据流a、b和c的解码结果从接收信号中消除了数据流a、b和c的发射信号对检测后续数据流的影响，所以不存在其它数据流的干扰。

考察检测数据流b的情况，因为已经用数据流a的解码结果从接收信号中消除了数据流a的发射信号对检测后续数据流的影响，所以在示意图中，把数据流a的符号去掉，得到检测数据流b时方案乙的示意图如下，

由上图可以看出，当数据流b的符号由天线2发射时，对它形成干扰的两个数据流的符号总是由天线3和4发射；当数据流b的符号由天线3发射时，对它形成干扰的两个数据流的符号总是由天线1和4发射；当数据流b的符号由天线4发射时，对它形成干扰的两个数据流的符号总是由天线1和2发射；当数据流b的符号由天线1发射时，对它形成干扰的两个数据流的符号总是由天线2和3发射。即，当数据流b的符号由某一个确定的天线发射时，对它形成干扰的两个数据流c和d的符号总是由固定不变的两个天线发射。如果当数据流b的符号由某一个确定的天线发射时，发射对它形成干扰的两个数据流的符号所使用的天线随着不同的符号周期而变化，那么就可以达到干扰分集的效果，从而让数据流b的瞬时信道容量具有更集中的分布。

考察检测数据流c的情况，因为已经依次用数据流a和b的解码结果从接收信号中消除了数据流a和b的发射信号对检测后续数据流的影响，所以在示意图中，把数据流a和b的符号去掉，得到检测数据流c时方案乙的示意图如下，

容易看出，当数据流c的符号由某一个确定的天线发射时，对它形成干扰的一个数据流d的符号总是由固定不变的一个天线发射。如果当数据流c的符号由某一个确定的天线发射时，发射对它形成干扰的一个数据流d的符号所使用的天线随着不同的符号周期而变化，那么就可以达到干扰分集的效果，从而让数据流c的瞬时信道容量具有更集中的分布。

在检测数据流d时，不存在其它数据流的干扰，所以不应用上述的干扰分集技术；而在检测数据流a时，因为当发射数据流a的符号所用的天线确定以后，发射对它形成干扰的三个数据流b、c和d的符号所使用的天线必然是余下的三个天线，不可能变化，所以也不应用上述的干扰分集技术。

AIE提案C30-20061030-070中所述的MCW方案，即上述的方案乙，可以通过采用干扰分集的方法进一步改进，从而某些数据流的瞬时信道容量的分布可以更加集中。

如上所述，在由K个发射天线中任意确定的一个(设为天线m)发射K路数据流中任意确定的一路数据流(设为数据流x)的符号的各个符号周期内，其干扰没有通过干扰消除技术被消除从而仍然对该路数据流x的符号形成干扰的一个或多个数据流的符号被发射所使用的一个或多个天线的组合，如果能够变化则变化至少一次，可以达到干扰分集的效果；遍历所有可能的组合，并且每个组合被使用的次数尽可能相同，可以达到最优干扰分集的效果。

下面以前述的方案乙为例，说明本发明的具体实施方式。

前述的方案乙示意图如下：

一种改进方案乙以达到最好干扰分集效果的方法，就是数据流a、b、c、d的符号分别使用各个天线1、2、3、4发射时，在一个TTI内，数据流a、b、c、d与天线1、2、3、4的对应关系，遍历所有可能的排列(4的排列有24种)，而且，一个TTI内的各个符号周期，每一种排列被用到的次数尽可能相等。因为所有的排列都被用到，那么显然当某个数据流的符号由某一个确定的天线发射时，发射其干扰没有通过干扰消除技术被消除从而仍然对它形成干扰的一个或多个数据流的符号所使用的一个或多个天线，会遍历所有可能的组合。这种方案的示意图如下，图中，所有的24种排列都被列出：

上述的遍历所有可能的排列的方法，会使实现的复杂度较高，同时，一个TTI包括的符号周期数目必须是24的整数倍，才能使每种排列被使用的次数相等而达到最好的效果。实际上，不需要遍历所有可能的排列，就可以保证当某个数据流的符号由某一个确定的天线发射时，发射其干扰没有通过干扰消除技术被消除从而仍然对它形成干扰的一个或多个数据流的符号所使用的一个或多个发射天线组合随着不同的符号周期而变化，并且遍历所有可能的组合。下面推导这种方法。

考察检测数据流b的情况，由上所述，这时存在未检测的两个数据流c和d的符号的干扰。因为只需要b的符号由某一个确定的天线发射时，发射对它形成干扰的两个数据流的符号所使用的两个天线遍历所有可能的组合，这里用*表示作为干扰的数据流c和d的符号。从以下示意图的前三列可以看出，当b的符号由天线2发射时，发射对它形成干扰的两个数据流的符号所使用的两个天线遍历所有可能的组合(从余下的三个天线中取两个，有三种组合)；容易看出当b的符号分别由天线3、4、1发射时，发射对它形成干扰的两个数据流的符号所使用的两个天线也遍历所有可能的组合。而作为干扰的数据流c和d的符号，可以随意放入每一列的两个*的位置。

对数据流b达到最好干扰分集效果的方案的示意图：

上面示意图表示的方案，对检测数据流b的情况达到了最好干扰分集效果。在上述方案的基础上，通过把作为干扰的数据流c和d的符号，依照一定的规则放入每一列的两个*的位置，使得对检测数据流c的情况也达到最好干扰分集效果，具体的设计思路如下。

需要做到c的符号由某一个确定的天线发射时，发射对它形成干扰的一个数据流d的符号所使用的一个天线遍历所有可能的组合。下表列出了所有可能的12种情况。由下表的前3列可以看出，当数据流c的符号由天线3发射时，发射对它形成干扰的一个数据流d的符号所使用的一个天线遍历所有可能的组合(从余下的三个天线中取一个，有三种组合)；容易看出当c的符号分别由天线4、1、2发射时，发射对它形成干扰的1个数据流d的符号所使用的1个天线也遍历所有可能的组合。

对数据流c达到最好干扰分集效果的方案的示意表格

数据流c	天线3	天线3	3	4	4	4	1	1	1	2	2	2
													干扰数据流d	天线1	2	4	1	2	3	2	3	4	1	3	4

上表中的12种情况，正好可以全部填入前述的对数据流b达到最好干扰分集效果的方案的示意图的*中。填入的一种方法如下：

把数据流c由天线m发射而数据流d由天线n发射的情况，与数据流c由天线n发射而数据流d由天线m发射的情况，称为一个匹配对，记为匹配对(m，n)。

一个匹配对的例子如下表格所示：

数据流c	天线3
		干扰数据流d	天线1

数据流c	天线1
		干扰数据流d	天线3

对数据流c达到最好干扰分集效果的方案的示意表格中的12种情况，正好组成了6个匹配对。可以把每个匹配对用以下的方法填入，在对数据流b达到最好干扰分集效果的方案的示意图中找两个*占位相同的列，依次填入

和

这样的操作进行6次后，刚好填满。详细的过程如下：

(1)把匹配对(3，4)填入示意图

(2)再把匹配对(1，4)填入示意图

(3)再把匹配对(1，3)填入示意图

(4)再把匹配对(2，4)填入示意图

(5)再把匹配对(1，2)填入示意图

(6)再把匹配对(2，3)填入示意图

这样得到了最后的方案，从该方案的构造过程可以知道，它既对数据流b达到最好干扰分集效果，也对数据流c达到最好干扰分集效果。表达上述方案的矩阵中的空白位置由数据流a的符号占据。为了表达得清楚，把数据流a的符号填入，得到达到最好干扰分集效果的方案的示意图如下：

上述的方案只需要遍历12种不同的排列，实现的复杂度较低，同时，一个TTI包括的符号周期数目只需要是12的整数倍，就可以使每种排列被使用的次数相等而达到最好的效果。

标准中通常还有使用3发射天线的情况，也为这种情况设计达到最好干扰分集效果的方案。

在高通公司的提案中，也给出了只使用4个天线中的3个的情况下，3个数据流a、b、c的各个符号循环使用被选择的3个天线中的每一个的方案，其示意图如下，注意这里仍然假设数据流a、b、c在接收端按照a、b、c的先后顺序被检测，并且假设天线3没有被选择使用。

当数据流a已经被正确检测并消除其干扰后，相应的示意图是，

容易看到，在上图中，当数据流b的符号由某一个确定的天线发射时，对它形成干扰的一个数据流c的符号总是由固定不变的一个天线发射。而如果当数据流b的符号由某一个确定的天线发射时，发射对它形成干扰的一个数据流c的符号所使用的天线随着不同的符号周期而变化，那么就可以达到干扰分集的效果，从而让数据流b的瞬时信道容量具有更集中的分布。而为了达到最好的干扰分集效果，需要做到当数据流b的符号由某一个确定的天线发射时，发射对它形成干扰的一个数据流的符号所使用的一个随着不同的符号周期而变化并遍历所有可能的组合，而且在一个TTI内，每个组合被使用的次数尽可能相同。

一种达到最好干扰分集效果的方法，就是数据流a、b、c的符号分别使用各个天线1、2、4发射时，在一个TTI内，数据流a、b、c与天线1、2、4对应关系，遍历所有可能的排列(3的排列有6种)，而且，一个TTI内的各个符号周期，每一种排列被用到的次数尽可能相等。因为所有的排列都被用到，那么显然当某个数据流的符号由某一个确定的天线发射时，发射对它形成干扰的一个或多个数据流的符号所使用的一个或多个天线，会遍历所有可能的组合。这种方案的示意图如下，图中，所有的6种排列都被列出：

上述的方案，所使用的排列数目已经较少，不需要进一步减少。此外，分析也表明，对于使用3发射天线的情况，不可以象使用4发射天线的情况那样，减少所需要使用的排列的数目。

本发明的干扰分集的思想，也可以用于更多发射天线的情况下的方案设计。假定在有5个发射天线的情况下，5个数据流a、b、c、d、e依照a、b、c、d、e的先后顺序被检测。下面针对这种情形描述本发明的应用。

在检测数据流a时，存在数据流b、c、d、e的干扰；在检测数据流b时，因为已经用数据流a的解码结果从接收信号中消除了数据流a的发射信号对检测后续数据流的影响，所以只存在数据流c、d、e的干扰；在检测数据流c时，因为已经依次用数据流a和b的解码结果从接收信号中消除了数据流a和b的发射信号对检测后续数据流的影响，所以只存在数据流d、e的干扰；在检测数据流d时，因为已经依次用数据流a、b和c的解码结果从接收信号中消除了数据流a、b和c的发射信号对检测后续数据流的影响，所以只存在数据流e的干扰；在检测数据流e时，因为已经依次用数据流a、b、c和d的解码结果从接收信号中消除了数据流a、b、c和d的发射信号对检测后续数据流的影响，所以不存在其它数据流的干扰。

5个发射天线的情况下，有120种不同的排列。应用上面的方法可以求出，实际只需要遍历较少数目的排列，就可以达到最好的干扰分集效果。

考察检测数据流b的情况，由上所述，这时存在未检测的3个数据流c、d和e的符号的干扰。因为只需要b的符号由某一个确定的天线发射时，发射对它形成干扰的3个数据流的符号所使用的3个天线遍历所有可能的组合，所以用×表示作为干扰的数据流c、d和e的符号。从以下示意图的前4行可以看出，当b的符号由天线1发射时，发射对它形成干扰的3个数据流的符号所使用的3个天线遍历所有可能的组合(从余下的4个天线中取3个，有4种组合)；容易看出当b的符号分别由天线2、3、4、5发射时，发射对它形成干扰的3个数据流的符号所使用的3个天线也遍历所有可能的组合。而作为干扰的数据流c、d和e的符号，可以随意放入每一行的3个×的位置。

对数据流b达到最好干扰分集效果的方案的示意图如下：

考察检测数据流c的情况，由上所述，这时存在未检测的2个数据流d和e的符号的干扰。因为只需要c的符号由某一个确定天线发射时，发射对它形成干扰的2个数据流的符号所使用的2个天线遍历所有可能的组合，所以用×表示作为干扰的数据流d和e的符号。从以下示意图的前6行可以看出，当c的符号由天线1发射时，发射对它形成干扰的2个数据流的符号所使用的2个天线遍历所有可能的组合(从余下的4个天线中取2个，有6种组合)；容易看出当c的符号分别由天线2、3、4、5发射时，发射对它形成干扰的2个数据流的符号所使用的2个天线也遍历所有可能的组合。而作为干扰的数据流d和e的符号，可以随意放入每一行的2个×的位置。

对数据流c达到最好干扰分集效果的方案的示意图

考察检测数据流d的情况，由上所述，这时存在未检测的1个数据流e的符号的干扰。因为只需要d的符号由某一个确定天线发射时，发射对它形成干扰的1个数据流的符号所使用的1个天线遍历所有可能的组合，所以用×表示作为干扰的数据流e的符号。从以下示意图的前6行可以看出，当d的符号由天线1发射时，发射对它形成干扰的1个数据流的符号所使用的1个天线遍历所有可能的组合(从余下的4个天线中取1个，有4种组合)；容易看出当d的符号分别由天线2、3、4、5发射时，发射对它形成干扰的1个数据流的符号所使用的1个天线也遍历所有可能的组合。而作为干扰的数据流e的符号，可以随意放入每一行的1个×的位置。

对数据流d达到最好干扰分集效果的方案的示意图

在对数据流b达到最好干扰分集效果的方案的示意图，考察对b形成干扰的3个天线是天线组合1、2、3的情况，把×用$代替，表示这种情况。可以看到共有2种情况。

然后在对数据流c达到最好干扰分集效果的方案的示意图，考察所使用的3个天线是天线组合1、2、3的情况，把×用$代替，表示这种情况。可以看到共有3种情况。

对比上面两图可以看出，对数据流b达到最好干扰分集效果的20种情况第1次循环时，对b形成干扰的3个天线是天线组合1、2、3的情况共有2种；而在对数据流c达到最好干扰分集效果的方案的示意图中，所使用的3个天线是天线组合1、2、3的情况共有3种。所以不可能在对数据流b达到最好干扰分集效果的20种情况第1次循环时，把在对数据流c达到最好干扰分集效果的方案的示意图中，所使用的3个天线是天线组合1、2、3的3种情况完全填入，只能填入其中的2种。对于使用的3个天线是天线组合1、2、3的情况以外的其它9种组合的任意一种的情况，这一点都是成立的(5取3共有10种组合)。

所以在对数据流b达到最好干扰分集效果的20种情况第1次循环时，只填入而在对数据流c达到最好干扰分集效果的方案的示意图中，所使用的3个天线是天线组合1、2、3的3种情况中的2种，如下图(图a)所示：

然后在对数据流b达到最好干扰分集效果的20种情况第2次循环时，填入而在对数据流c达到最好干扰分集效果的方案的示意图中，所使用的3个天线是天线组合1、2、3的3种情况中除了先前被填入的2种以外的余下1种，并且填入两次，如下图图b所示：

而为了保证在对数据流c达到最好干扰分集效果的方案的示意图中，所使用的3个天线是天线组合1、2、3的3种情况被使用的次数相等，实际中可以按照图a、图b、图a的周期循环，即按照图a、图b、图a、图a、图b、图a的方式循环。这样相当于每一个循环周期包括60种情况，并且在一个循环周期内，对数据流b达到最好干扰分集效果的方案的20种情况循环3次，而对数据流c达到最好干扰分集效果的方案的30种情况循环2次。

然后在对数据流c达到最好干扰分集效果的方案的示意图中，考察对c形成干扰的2个天线是天线组合1、2的情况，把×用#代替，表示这种情况。可以看到共有3种情况，如下所示：

然后在对数据流d达到最好干扰分集效果的方案的示意图，考察所使用的2个天线是天线组合1、2的情况，把×用#代替，表示这种情况。可以看到共有2种情况，如下所示：

所以，在对数据流c达到最好干扰分集效果的30种情况第1次循环时，填入在对数据流d达到最好干扰分集效果的方案的示意图中所使用的2个天线是天线组合1、2的2种情况，并且把其中的情况1重复填入一次；然后，在对数据流c达到最好干扰分集效果的30种情况第2次循环时，填入在对数据流d达到最好干扰分集效果的方案的示意图中所使用的2个天线是天线组合1、2的2种情况，并且把其中的情况2重复填入一次。

综上所述，每一个循环周期包括60种排列，就可以达到整体的最好干扰分集效果，这比遍历5发射天线情况下所有的120种不同的排列的方案要简单。以上所述是本发明针对5发射天线MIMO***所使用的一个优选实施例。当然，遍历所有的120种不同的排列也能实现本发明的目的，可以构成本发明的次优实施例，但复杂度大于遍历60种排列的本发明优选实施例。

在多码字模式中，存在天线选择，即发射端有M个发射天线，接收端反馈告知发射端使用其中较好的K(K小于等于M)个天线，发射K路信号。天线选择方案确定后，这就等价于K个天线发射K路信号的情况，从而可以应用本发明的方法，达到整体的最好干扰分集效果。

注意本文件的所有示意图中，矩阵的各列的顺序可以任意交换，而矩阵的各行的顺序也可以任意交换，得到的新方案其效果仍然相同。

针对MIMO***4发射天线***的情况，高通的方案遍历4种排列；而本发明的方案遍历12种排列；或者遍历24种排列。

高通的方案第二层或者第三层的信号在某一固定的天线上发射时，对它形成干扰的天线集合是固定的，只有一种组合；本发明遍历所有可能的组合，或至少经历了两种组合。

高通的方案乙与本发明的方案的瞬时信道容量的概率分布图的对比，仿真结果图如图4所示。采用本发明的MIMO***，瞬时信道容量的概率分布比高通的方案乙更集中。

上图中，横坐标表示信道容量，而纵坐标表示概率密度函数。从图中可以看出，与Qualcomm Cycling的方案乙相比，HuaweiCycling的本发明的方案下瞬时信道容量具有更集中的分布。数据分析表明，本发明的方案下瞬时信道容量的方差，比方案乙下瞬时信道容量的方差的小9％。

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。应该明白，这些具体实施中的变化对于本领域的技术人员来说是显而易见的，不脱离本发明的精神保护范围。

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 (9)

1.一种用于MIMO***的MIMO多码字通信方法，其特征在于，

包括以下步骤：

所述MIMO***发射端有M个发射天线，由其中的K个发射天线发射K路数据流；

所述K路数据流的各路分别独立进行信道编码，在一个TTI的各个符号周期，K路数据流中的至少一路轮流使用K个发射天线的各个发射；

所述MIMO***接收端采用干扰消除的检测技术进行接收；以及

其干扰没有通过干扰消除技术被消除从而仍然对一路数据流的符号形成干扰的一个或多个数据流的符号被发射所使的一个或多个天线的组合，随着不同的符号周期而变化至少一次，以实现干扰分集。

2.根据权利要求1所述的MIMO多码字通信方法，其特征在于，在一个TTI的各个符号周期，K路数据流中的每一路轮流使用K个发射天线的各个发射，并且K路数据流的每一路轮流使用K个发射天线的各个发射的模式满足以下的条件：在由K个发射天线中的任意确定的一个发射K路数据流中任意确定的一路数据流的符号的各个符号周期内，在接收端采用干扰消除的检测技术消除了一路或多路已经被检测的数据流的符号的干扰以后，其干扰没有通过干扰消除技术被消除从而仍然对该路数据流的符号形成干扰的一个或多个数据流的符号被发射所使用的一个或多个天线的组合，如果可以随着不同的符号周期而4化，则变化至少一次，以实现干扰分集。

3.根据权利要求2所述的MIMO多码字通信方法，其特征在于，所述在一个TTI的各个符号周期，K路数据流的每一路轮流使用K个发射天线的各个发射的模式满足以下的条件：在由K个发射天线中任意确定的一个发射K路数据流中任意确定的一路数据流的符号的各个符号周期内，其干扰没有通过干扰消除技术被消除从而仍然对该路数据流x的符号形成干扰的一个或多个数据流的符号被发射所使用的一个或多个天线的组合，遍历所有可能的组合，并且每个组合被使用的次数尽可能相同，以实现最优干扰分集。

4.根据权利要求3所述的MIMO多码字通信方法，其特征在于，所述实现最优干扰分集的方法包括以下步骤：

在一个TTI内，遍历数据流D1，D2，...Dk与天线1，2，...k对应关系的所有可能排列。

5.根据权利要求4所述的MIMO多码字通信方法，其特征在于，K＝5，遍历的排列为120种；K＝4，遍历的排列为24种；K＝3，遍历的排列为6种。

6.根据权利要求4所述的MIMO多码字通信方法，其特征在于，达到所述最优干扰分集效果的方法还包括以下步骤：

在一个TTI内的各个符号周期内，使用每一种排列的次数尽可能相等。

7.根据权利要求3所述的MIMO多码字通信方法，其特征在于，其特征在于，达到所述最优干扰分集效果的方法包括以下特征：

在一个TTI内，并不需要遍历数据流D 1，D2，...Dk与天线1，2，...k对应关系的所有可能排列。

8.根据权利要求7所述的MIMO多码字通信方法，其特征在于，K＝5，遍历的排列为60种；K＝4，遍历的排列为12种。

9.根据权利要求7所述的MIMO多码字通信方法，其特征在于，达到所述最优干扰分集效果的方法还包括以下步骤：

在一个TTI内的各个符号周期内，使用被遍历的每一种排列的次数尽可能相等。