CN101141166B - 数据发送装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了几种数据发送装置，其中，第一种数据发送装置包括：多个发射模块，用于在TDD模式下使用伪特征波束形成技术，将数据流发送至数据接收装置；以及数据处理模块，用于对待发送的数据流进行处理并将处理后的数据流分配到一个或多个层，所述层再分配给所述多个发射模块发射，其中，分配给使用伪特征波束形成技术的层的信息比特的数目大于分配给其他层的信息比特的数目。其中，该数据发送装置应用于单码字模式。本发明的数据发送装置能够充分利用发射模块在接收端接收信噪比相对大小的统计规律，而不需要接收端进行反馈，节约了***资源。

Description

数据发送装置

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及数据发送装置。

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极大地提高***的传输比特率。

MIMO(Multi-Input Multi-Output，多输入多输出)技术在无线通信***中的应用越来越受到重视，无论是从增加***容量的角度还是改善***性能的角度，MIMO都有其不可替代的优越性。

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***。该***也称为MIMO(多输入多输出)***，其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，一个数据序列可被分成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，在接收端可由N个接收天线接收。发射信号s₁，...，s_M可分别通过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。在该通信***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，它们代表包含的无法避免的噪声信号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。

在图1所示的MIMO***中，可以使用单码字(SCW，SingleCode Word)模式。上述单码字模式在IEEE 802.20标准和某公司提交给LTE的提案中，都有介绍。单码字模式下，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，每一个时刻只传输一路编码后的数据流，该数据流内的多个符号串并转换后，再分到各个虚拟发射天线上发射。在每一个TTI(Transition Time Interval，传输时间间隔)，接收端只反馈一个CQI(Channel Quality Indicator，信道质量指示)信息和一个ACK/NACK信息，其中CQI信息告诉发射端在相应的一个TTI传输一路编码后的数据采用什么样的MCS(The modulationand channel coding 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传输一路编码后的数据是否已经被接收端正确解码。

针对上述发送方式，接收机可以是简单的线性接收机，比如公知的MMSE(最小均方误差)equalizer(均衡器)的空时或者空频实现，也可以是复杂的对空间多路传输的数据进行非线性联合解调的接收机，比如采用干扰消除技术的非线性接收机。

IEEE 802.20标准中所规定的SCW模式中，接收端反馈空间复用的维数(Rank)K，发射端根据这个维数K，在一个TTI内的每个时刻，必定使用所有可用的M个发射天线中的K个进行空间多路传输；发射端在一个TTI内的各个时刻，交替使用所有的M个发射天线，即轮流使用各个发射天线，而不是只使用M个中固定的K个。比如发射端有4个发射天线1、2、3、4，如果在信号发射时确定用其中2个发射天线，则每一个时刻都使用2个发射天线，但是使用哪2个发射天线，是随时间变化的，几个时刻用发射天线1、2，几个时刻用发射天线3、4，几个时刻用发射天线2、3...，这样依次交替变化所使用的发射天线，直到遍历所有可能的组合(在这里共有C₄ ²＝6种组合，即使用天线1、2，天线3、4，天线1、3，天线2、4，天线1、4，天线2、3。

这里介绍上述的TTI和符号周期的概念。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。本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。

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，如前所述，现有技术中，接收端反馈一个CQI信息，告诉发射端在相应的一个TTI传输一路编码后的数据采用什么样的MCS(The modulation and channel coding scheme，调制与信道编码方案)，由此控制发射端的数据速率。

目前通用的方法是把发射天线支持的所有调制和编码方式(Modulation & Coding Scheme，简称MCS)制成一个表，一个常用的例子如表1所示，同时保存在发射端和接收端。接收端根据信道情况算出信号与干扰噪声比(Signal to Interference and NoiseRatio，简称SINR)，由计算出的SINR判断当前的信道情况可以支持什么样的MCS，再反馈该MCS的索引即可。

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

表1：MCS映射表

对于单码字，待发送的数据流首先经过信道编码、信道交织、速率匹配及星座图映射等操作，然后分路为K路相同速率的数据流分别经不同的天线发射出去(K小于等于M，而M为发射天线的数目)。在信噪比较高以及信道矩阵H的各项不相关的情况下，通常K＝M，所以在下面的介绍中，针对常见的K＝M的情况给出实施例。接收端计算出所有发射天线(可以是虚拟发射天线)的平均接收SINR，查MCS索引表反馈发射端应当采用的MCS的索引。在发射端，如图2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天线，进行相应的处理后发射出去。根据***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。

如图2所示，信道编码模块202为1/5码率的Turbo码。信道交织模块204包括两个子模块，分别为比特分离和比特置换。速率匹配模块206将送过来的序列根据需要的长度进行打孔或重复。分路器208是将经过速率匹配之后的序列按照一定规则分到各个天线上传输。在现有的SCW中，序列中的信息比特平均分配到各个天线上。调制模块210包括两个子模块，分别为星座图映射模块210a和信道化处理模块210b，其中，星座图映射包括BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、64QAM等调制方式，信道化处理包括OFDM或扩频等，以及多个发射模块，可以为天线。

SCW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。

在当前技术中，SCW***中的信息序列(即待发送数据流)经过编码、交织和速率匹配后进行分路，在分路时每个天线上传相等长度的信息比特，即将信息序列平分到每个天线上，加上校验序列后进入信道化处理模块后发送出去，如图3所示。在图3中，用斜线格表示的比特为信息比特，用网格表示的比特为校验比特。

由于在反馈的时候用的是所有发射天线的平均接收SINR，如果M个发射天线上SINR不等甚至相差很大，则SINR较小的天线上会有较多的误码，特别是SINR较小的天线上的信息比特误码会严重影响整个***的性能，***的吞吐量也必然会有损失。

存在一种方法，接收端反馈通知发射端，以让发射端知道其发射天线中的哪一个或者哪一些接收信噪比较好。然后发射端把尽可能多的信息比特分配到这一个或者一些接收信噪比较好的发射天线，以提高接收的性能。这种方法的缺点是需要反馈，使用的代价较高。

各个发射天线在接收端的接收信噪比，通常各有不同，采用相同的调制方式，不能够充分利用接收信噪比各有不同的特点，在接收信噪比较高的发射天线采用高阶的调制方式，而在接收信噪比较低的发射天线采用低阶的调制方式。

MIMO的信道矩阵随时间变化而变化，所以在各个时刻，各个发射天线在接收端的接收信噪比的大小和彼此的相对大小都有变化，所以如果要根据各个发射天线在接收端的接收信噪比的大小，分别在各个发射天线采用合适的调制方式，通常需要反馈，由接收端通知发射端，发射端的各个天线适合采用什么样的调制方式。这种方法的缺点是需要反馈，使用的代价较高。

此外，除了上述的单码字模式，还存在MCW(多码字模式)，而本发明的方法也可以推广到多码字模式。下面对多码字模式进行介绍。

在图1所示的MIMO***中，可以使用多码字模式。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。在每一个TTI，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(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。

针对上述发送方式，接收机可以是简单的线性接收机，也可以是复杂的采用干扰消除技术的非线性接收机，而对于多码字模式，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。

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模式也有两种情况：

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

2、情况b：K路数据流中的每一路，都通过所有的虚拟天线(即层)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。

对于多码字，待发送的数据流首先经过分路，分成K路，然后分别对每一路进行信道编码、信道交织、速率匹配及星座图映射等操作，然后经天线发射出去(K小于等于M，而M为发射天线的数目)。在信噪比较高以及信道矩阵H的各项不相关的情况下，通常K＝M，所以在下面的介绍中，针对常见的K＝M的情况给出实施例。如前所述，可以每一路都固定在某一个天线发射，或者通过交替，每一路都在一个TTI的所有符号周期内，遍历所有的发射天线即通过所有的发射天线传输。

接收端计算出各路的接收SINR，查MCS索引表反馈发射端的各路应当采用的MCS的索引，接收端采用干扰消除接收机时，接收SINR的计算需要考虑干扰消除的增益。

在这里介绍上面所述的层的概念。在某些MIMO技术，例如下面将要详细介绍的TDD模式下伪特征波束成形(pseudo-eigen-beamforming)技术和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，我们把这称为该发射信号通过一层进行发射，所述的一层，相当于一个波束或者一个虚拟天线。

发明内容

针对以上问题本发明提供了几种数据发送装置，能够充分利用发射模块在接收端接收信噪比相对大小的统计规律，而不需要接收端进行反馈，节约了***资源。

本发明的第一种数据发送装置包括：多个发射模块，用于在TDD模式下使用伪特征波束形成技术，将数据流发送至数据接收装置；以及数据处理模块，用于对待发送的数据流进行处理并将处理后的数据流分配到一个或多个层，所述层再分配给多个发射模块发射，其中，分配给使用伪特征波束形成技术的层的信息比特的数目大于分配给其他层的信息比特的数目。其中，第一种数据发送装置应用于单码字模式。

本发明的第二种数据发送装置包括：多个发射模块，用于在TDD模式下使用伪特征波束形成技术，将数据流发送至数据接收装置；以及数据处理模块，用于对待发送的数据流进行处理并将数据流分配到一个或多个层，所述层再分配给多个发射模块发射，其中，使用伪特征波束形成技术的层使用的调制方式比其他层使用的调制方式高一阶或多阶。其中，数据处理模块给使用伪特征波束形成技术的层分配的功率高于给其他层分配的功率。第二种数据发送装置应用于单码字模式。

本发明的第三种数据发送装置包括：多个发射模块，用于在预编码模式下将数据流发送至数据接收装置；以及数据处理模块，用于对待发送的数据流进行处理并将处理后的数据流分配到一个或多个层，所述层再分配给多个发射模块发射，其中，预编码矩阵有M列，每列对应于一层，分配给预编码模式下的至少一层的信息比特的数目大于分配给除该层以外的其它层的信息比特的数目。其中，至少一层可以是接收信干比的值较高的一层或多层，除该层以外的其它层是接收信干比的值低于至少一层的所有层。至少一层可以是序号较小的一层或多层，除该层以外的其它层是序号比至少一层的序号大的所有层。信息比特的分配方式为：依次把尽可能多的信息比特分配给至少一层和除该层以外的其它层。第三种数据发送装置应用于单码字模式。

本发明的第四种数据发送装置包括：多个发射模块，用于在预编码模式下将数据流发送至数据接收装置；以及数据处理模块，用于对待发送的数据流进行处理并将数据流分配到一个或多个层，所述层再分配给多个发射模块发射，其中，预编码模式下的至少一层使用的调制方式的阶数高于除该层以外的其它层的调制方式的阶数。其中，至少一层可以是接收信干比的值较高的一层或多层，除该层以外的其它层是接收信干比的值低于至少一层的所有层。至少一层可以是序号较小的一层或多层，除该层以外的其它层是序号比至少一层的序号大的所有层。数据处理模块给至少一层分配的功率高于给除该层以外的其它层分配的功率。第四种数据发送装置应用于单码字模式。

本发明的第五种数据发送装置包括：多个发射模块，用于在TDD模式下使用伪特征波束形成技术，将一路或多路数据流发送至数据接收装置；以及数据处理模块，用于对待发送的一路或多路数据流分别进行处理并将一路或多路数据流分配到各个层，各个层再分配给多个发射模块发射，其中，每一路数据流轮循地使用各个层，并且对于每一路数据流，均尽可能多地把信息比特分配给使用伪特征波束形成技术的层。

本发明的第六种数据发送装置包括：多个发射模块，用于在TDD模式下使用伪特征波束形成技术，将一路或多路数据流发送至数据接收装置；以及数据处理模块，用于对待发送的一路或多路数据流分别进行处理，并将一路或多路数据流分配到各个层，所述层再分配给多个发射模块发射，其中，一路或多路数据流轮循地使用各个层，并且每一路数据流在使用伪特征波束形成技术的层采用的调制方式比路数据流在其他层使用的调制方式高一阶或多阶。对于每一路数据流，数据处理模块给使用伪特征波束形成技术的层分配的功率高于给其他层分配的功率。

本发明的第七种数据发送装置包括：多个发射模块，用于在预编码模式下将一路或多路数据流发送至数据接收装置；以及数据处理模块，用于对待发送的一路或多路数据流分别进行处理，并将一路或多路数据流分配到各个层，所述层再分配给多个发射模块发射，其中，一路或多路数据流轮循地使用各个层，并且对于每一路数据流，分配给预编码模式下的至少一层的信息比特的数目大于分配给除该层以外其它的至少一层的信息比特的数目。

其中，至少一层可以是接收信干比的值较高的一层或多层，除该层以外的其它层是接收信干比的值低于至少一层的所有层。至少一层可以是序号较小的一层或多层，除该层以外的其它层是序号比至少一层的序号大的所有层。信息比特的分配方式为：依次把尽可能多的信息比特分配给至少一层和除该层以外的其它层。

本发明的第八种数据发送装置包括：多个发射模块，用于在预编码模式下将一路或多路数据流发送至数据接收装置；以及数据处理模块，用于对待发送的一路或多路数据流分别进行处理，并将一路或多路数据流分配到各个层，所述层再分配给多个发射模块发射，其中，一路或多路数据流轮循地使用各个层，并且对于每一路数据流，预编码模式下的至少一层使用的调制方式的阶数高于除该层以外的其它层使用的调制方式的阶数。

其中，至少一层可以是接收信干比的值较高的一层或多层，除该层以外的其它层是接收信干比的值低于至少一层的所有层。至少一层可以是序号较小的一层或多层，除该层以外的其它层是序号比至少一层的序号大的所有层。信息比特的分配方式为：对于每一路数据流，预编码模式下的至少一层所分配到的功率多于除该层以外的其它层所分配到的功率。

本发明的第九种数据发送装置包括：多个发射模块，用于在TDD模式下使用伪特征波束形成技术，将一路或多路数据流发送至数据接收装置；以及数据处理模块，用于对待发送的一路或多路数据流分别进行处理，并将一路或多路数据流分配到各个层，所述层再分配给多个发射模块发射，其中，一路或多路数据流分别固定使用一层发射，并且使用伪特征波束形成技术的层所用的调制与信道编码方案的数据传输速率高于其他层所用的调制与信道编码方案的数据传输速率。分配给使用伪特征波束形成技术的第一层的功率比分配给其他层的功率高。

本发明的第十种数据发送装置包括：多个发射模块，用于在TDD模式下使用伪特征波束形成技术，将一路或多路数据流发送至数据接收装置；以及数据处理模块，用于对待发送的一路或多路数据流分别进行处理，并将一路或多路数据流分配到各个层，所述层再分配给多个发射模块发射，其中，一路或多路数据流分别固定使用一层发射，并且分配给使用伪特征波束形成技术的层的功率比分配给其他层的功率高。

本发明的第十一种数据发送装置包括：多个发射模块，用于在预编码模式下将一路或多路数据流发送至数据接收装置；以及数据处理模块，用于对待发送的一路或多路数据流分别进行处理，并将一路或多路数据流分配到各个层，所述层再分配给多个发射模块，其中，一路或多路数据流分别固定使用一层发射，并且预编码模式下的至少一层所用调制与信道编码方案的数据传输速率高于除该层以外的其它层所用调制与信道编码方案的数据传输速率。

其中，至少一层可以是接收信干比的值较高的一层或多层，除该层以外的其它层是接收信干比的值低于至少一层的所有层。至少一层是序号较小的一层或多层，除该层以外的其它层是序号比至少一层的序号大的所有层。预编码模式下的至少一层分配到的功率多于除该层以外的其它层所分配到的功率。

本发明的第十二种数据发送装置包括：多个发射模块，用于在预编码模式下将一路或多路数据流发送至数据接收装置；以及数据处理模块，用于对待发送的一路或多路数据流分别进行处理，并将一路或多路数据流分配到各个层，所述层再分配给多个发射模块，其中，一路或多路数据流分别固定使用一层发射，并且预编码模式下的至少一层分配到的功率多于除该层以外的其它层所分配到的功率。

其中，至少一层可以是接收信干比的值较高的一层或多层，除该层以外的其它层是接收信干比的值低于至少一层的所有层。至少一层可以是序号较小的一层或多层，除该层以外的其它层是序号比至少一层的序号大的所有层。

附图说明

附图提供本发明的进一步理解，并结合到本申请中构成本申请的一部分，与说明书一起说明本发明的实施例以解释本发明的原理。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***。

图2是根据现有技术的单码字模式的MIMO结构；

图3是根据现有技术的在单码字***中每个天线上比特分配的方式；以及

图4是根据本发明的数据发送装置的框图。

具体实施方式

以下将参考附图详细描述本发明的实施例。

图4是根据本发明的数据发送装置的框图。本发明的数据发送装置都包括多个发射模块，一个或者多个发射信号组成的列向量的左边乘一个矩阵后，再送到各个发射模块上发射。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发射模块，我们把这称为该发射信号通过一层进行发射，所述的一层，相当于一个波束或者一个虚拟天线。

本发明的第一种数据发送装置包括：多个发射模块，用于在TDD模式下使用伪特征波束形成技术，将数据流发送至数据接收装置；以及数据处理模块，用于对待发送的数据流进行处理并将处理后的数据流分配到一个或多个层，这些层再分配给多个发射模块发射，其中，分配给使用伪特征波束形成技术的第一层的信息比特的数目大于分配给其他层的信息比特的数目。更具体的，给第一层分配尽可能多的信息比特。本发明的第一种数据发送装置应用于单码字模式。

本发明的第二种数据发送装置包括：多个发射模块，用于在TDD模式下使用伪特征波束形成技术，将数据流发送至数据接收装置；以及数据处理模块，用于对待发送的数据流进行处理并将数据流分配到一个或多个层，这些层分配给所述的多个发射模块发射，其中，使用伪特征波束形成技术的层(即，第一层)使用的调制方式比其他层使用的调制方式高一阶或多阶。其中，数据处理模块给使用伪特征波束形成技术的层分配的功率高于给其他层分配的功率。本发明的第二种数据发送装置应用于单码字模式。

本发明的第三种数据发送装置包括：多个发射模块，用于在预编码模式下将数据流发送至数据接收装置；以及数据处理模块，用于对待发送的数据流进行处理并将处理后的数据流分配到一个或多个层，这些层再分配给多个发射模块发射，其中，预编码矩阵有M列，每列对应于一层，分配给预编码模式下的至少一层的信息比特的数目大于分配给除该层以外的其它层的信息比特的数目。本发明的第三种数据发送装置应用于单码字模式。

其中，至少一层可以是接收信干比的值较高的一层或多层，除该层以外的其它层可以是接收信干比的值低于至少一层的所有层。至少一层可以是序号较小的一层或多层，除该层以外的其它层可以是序号比至少一层的序号大的所有层。信息比特的分配方式为：依次把尽可能多的信息比特分配给至少一层和除该层以外的其它层。其中，信息比特的分配方式可以为：把尽可能多的信息比特分配给第一层，再把尽可能多的信息比特分配给第二层，...，即，依次把尽可能多的信息比特分配给序号较小的层。

本发明的第四种数据发送装置包括：多个发射模块，用于在预编码模式下将数据流发送至数据接收装置；以及数据处理模块，用于对待发送的数据流进行处理并将数据流分配到一个或多个层，这些层再分配给多个发射模块发射，其中，预编码模式下的至少一层使用的调制方式的阶数高于除该层以外的其它层的调制方式的阶数。例如，第一层64QAM，第二层64QAM，第三层16QAM，第四层QPSK。

其中，至少一层可以是接收信干比的值较高的一层或多层，除该层以外的其它层可以是接收信干比的值低于至少一层的所有层。至少一层可以是序号较小的一层或多层，除该层以外的其它层可以是序号比至少一层的序号大的所有层。数据处理模块给至少一层分配的功率高于给除该层以外的其它层分配的功率。本发明的第四种数据发送装置应用于单码字模式。

本发明的第五种数据发送装置包括：多个发射模块，用于在TDD模式下使用伪特征波束形成技术，将一路或多路数据流发送至数据接收装置，其中的每一路数据流都是单独进行调制和信道编码的；以及数据处理模块，用于对待发送的一路或多路数据流分别进行处理并将一路或多路数据流分配到各个层，这些层再分配给多个发射模块发射，其中，每一路数据流轮循地使用各个层。对于每一路数据流，都把数据流中尽可能多的信息比特分配给使用伪特征波束形成技术的第一层。本发明的第五种数据发送装置应用于多码字模式的情况b。

本发明的第六种数据发送装置包括：多个发射模块，用于在TDD模式下使用伪特征波束形成技术，将一路或多路数据流发送至数据接收装置，其中的每一路数据流都是单独进行调制和信道编码的；以及数据处理模块，用于对待发送的一路或多路数据流分别进行处理，并将一路或多路数据流分配到各个层，这些层再分配给多个发射模块发射，其中，一路或多路数据流轮循地使用各个层，每一路数据流在使用伪特征波束形成技术的第一层所采用的调制方式比这一路数据流在其他层使用的调制方式高一阶或多阶。其中，对于每一路数据流，数据处理模块给使用伪特征波束形成技术的第一层分配的功率高于给其他层分配的功率。本发明的第六种数据发送装置应用于多码字模式的情况b。

本发明的第七种数据发送装置包括：多个发射模块，用于在预编码模式下将一路或多路数据流发送至数据接收装置，其中的每一路数据流都是单独进行调制和信道编码的；以及数据处理模块，用于对待发送的一路或多路数据流分别进行处理，并将一路或多路数据流分配到各个层，这些层再分配给多个发射模块发射，其中，一路或多路数据流轮循地使用各个层。对于每一路数据流，分配给预编码模式下的至少一层的信息比特的数目大于分配给除该层以外其它的至少一层的信息比特的数目，即先把尽可能多的信息比特分配给第一层，在把余下的信息比特尽可能多的分配给第二层，...。本发明的第七种数据发送装置应用于多码字模式的情况b。

至少一层是接收信干比的值较高的一层或多层，除该层以外的其它层是接收信干比的值低于至少一层的所有层。至少一层是序号较小的一层或多层，除该层以外的其它层是序号比至少一层的序号大的所有层。信息比特的分配方式为：依次把尽可能多的信息比特分配给至少一层和除该层以外的其它层。

本发明的第八种数据发送装置包括：多个发射模块，用于在预编码模式下将一路或多路数据流发送至数据接收装置，其中的每一路数据流都是单独进行调制和信道编码的；以及数据处理模块，用于对待发送的一路或多路数据流分别进行处理，并将一路或多路数据流分配到各个层，这些层再分配给多个发射模块发射，其中，一路或多路数据流轮循地使用各个层。对于每一路数据流，预编码模式下的至少一层使用的调制方式的阶数高于除该层以外的其它层使用的调制方式的阶数。

例如，第一路数据流在第一层64QAM，第二层64QAM，第三层16QAM，第四层QPSK；而第二路数据流在第一层16QAM，第二层16QAM，第三层QPSK，第四层QPSK。其中，至少一层可以是接收信干比的值较高的一层或多层，除该层以外的其它层可以是接收信干比的值低于至少一层的所有层。至少一层可以是序号较小的一层或多层，除该层以外的其它层可以是序号比至少一层的序号大的所有层。信息比特的分配方式为：对于每一路数据流，预编码模式下的至少一层所分配到的功率多于除该层以外的其它层所分配到的功率。本发明的第八种数据发送装置应用于多码字模式的情况b。

本发明的第九种数据发送装置包括：多个发射模块，用于在TDD模式下使用伪特征波束形成技术，将一路或多路数据流发送至数据接收装置，其中的每一路数据流都是单独进行调制和信道编码的；以及数据处理模块，用于对待发送的一路或多路数据流分别进行处理，并将一路或多路数据流分配到各个层，这些层再分配给多个发射模块发射，其中，一路或多路数据流分别固定使用某一层发射，并且使用伪特征波束形成技术的第一层所用MCS(调制与信道编码方案)的数据传输速率高于其他层所用MCS的数据传输速率。本发明的第九种数据发送装置应用于多码字模式的情况a。

本发明的第十种数据发送装置包括：多个发射模块，用于在TDD模式下使用伪特征波束形成技术，将一路或多路数据流发送至数据接收装置，其中的每一路数据流都是单独进行调制和信道编码的；以及数据处理模块，用于对待发送的一路或多路数据流分别进行处理，并将一路或多路数据流分配到各个层，这些层再分配给多个发射模块发射，其中，一路或多路数据流分别固定使用某一层发射，并且分配给使用伪特征波束形成技术的第一层的功率比分配给其他层的功率高。本发明的第十种数据发送装置应用于多码字模式的情况a。

上述的第九种数据发送装置可以和第十种数据发送装置同时使用。

本发明的第十一种数据发送装置包括：多个发射模块，用于在预编码模式下将一路或多路数据流发送至数据接收装置，其中的每一路数据流都是单独进行调制和信道编码的；以及数据处理模块，用于对待发送的一路或多路数据流分别进行处理，并将一路或多路数据流分配到各个层，这些层再分配给多个发射模块发射，其中，一路或多路数据流分别固定使用某一层发射，并且预编码模式下的至少一层所用调制与信道编码方案的数据传输速率高于除该层以外的其它层所用调制与信道编码方案的数据传输速率。本发明的第十一种数据发送装置应用于多码字模式的情况a。

其中，至少一层可以是接收信干比的值较高的一层或多层，除该层以外的其它层可以是接收信干比的值低于至少一层的所有层。至少一层可以是序号较小的一层或多层，除该层以外的其它层可以是序号比至少一层的序号大的所有层。预编码模式下的至少一层分配到的功率多于除该层以外的其它层所分配到的功率。

本发明的第十二种数据发送装置包括：多个发射模块，用于在预编码模式下将一路或多路数据流发送至数据接收装置，其中的每一路数据流都是单独进行调制和信道编码的；以及数据处理模块，用于对待发送的一路或多路数据流分别进行处理，并将一路或多路数据流分配到各个层，所述层再分配给多个发射模块，其中，一路或多路数据流分别固定使用某一层发射，并且预编码模式下的至少一层分配到的功率多于除该层以外的其它层所分配到的功率。本发明的第十二种数据发送装置应用于多码字模式的情况a。

其中，至少一层可以是接收信干比的值较高的一层或多层，除该层以外的其它层可以是接收信干比的值低于至少一层的所有层。至少一层可以是序号较小的一层或多层，除该层以外的其它层可以是序号比至少一层的序号大的所有层。

上述的第十一种数据发送装置可以和第十二种数据发送装置同时使用。

上述的调制方式的阶数较高，是指该调制方式的一个符号所携带的信息的比特数较多，比如，QPSK、16QAM和64QAM三种调制方式的一个符号所携带信息的比特数分别是2、4和6，所以可以说16QAM调制方式的阶数高于QPSK，而64QAM调制方式的阶数高于16QAM。

上述MCS(调制与信道编码方案)的数据传输速率较高，是指在一个数据包所包含的符号数相同的情况下，该MCS所传输的数据比特数较多。例如，调制方式16QAM及Turbo码码率3/4的MCS，其数据传输速率既高于调制方式QPSK及Turbo码码率3/4的MCS，也高于调制方式16QAM及Turbo码码率1/2的MCS。

本发明利用在一些场合不需要反馈发射端就知道其发射天线(发射模块)中的哪些通常在接收端具有较好的接收信噪比，这是根据发射模块在接收端接收信噪比相对大小的统计规律而得知的。

一种情况为：在TDD的情况下，高通在AIE的提案C30-20060626-030R2_QCOM_UHDR-One_Proposal_v1.0，“Qualcomm Proposal for 3 GPP2 Physical Layer”中，提出了一种被称为伪特征波束成形(pseudo-eigeh-beamforming)的技术。这是针对TDD模式下，移动终端(比如手机)通常只有1个发射天线，同时有2到4个接收天线的情况。更具体地，移动终端有n个(通常n＝2，...，4)天线，其中只有1个既用于发送也用于接收，而其它的n-1个只用于接收。基站利用TDD模式下，上下行信道对称的特性，可以通过移动终端的1个发射天线在上行信道发射的导频，估计出在下行信道，该移动终端的这个发射天线作为接收天线时，基站的各个发射天线到该接收天线的信道。

如果多层数据被发射给移动终端，第一层使用伪特征波束形成技术，即利用基站通过对称性知道的基站各发射天线到移动终端该接收天线的信道，做波束形成。然后，其它的各层，使用与第一层所用波束正交的波束进行传输。这种MIMO传输的形式被称为伪特征波束成形(pseudo-eigen-beamforming)。

假设手机有2个天线，其中只有1个用于发射，那么基站可以向手机传2层数据。通常接收端使用迫零(ZF：Zero Forcing)算法或者最小均方误差(MMSE：Minimal Mean-Square Error)算法。已经证明，如果接收端使用迫零算法，即使假设在接收第二层数据时，完美的消除第一层数据的干扰，也就是假设第一层总是被正确解码，第一层数据的接收信噪比SNR1和第二层数据的接收信噪比SNR2相比，SNR1的统计平均值是SNR2的统计平均值的2倍，而仿真结果表明SNR1大于SNR2的概率是75％，大于1/2。实际中，在接收第二层数据时，不可能完美的消除第一层数据的干扰，也就是第一层不可能总是被正确解码，必然存在一定的误码率，所以实际的SNR2会更小。如果接收端使用最小均方误差算法，也存在类似的结论。

接收端使用迫零算法时，以上结论的推导过程如下：

1)假设基站有2个发射天线，手机有2个接收天线。信号发射和接收的数学表达式如下：

$\left[\begin{array}{c}{r}_1\\ r_2\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{h}_1& h_2\\ g_1& g_2\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{t}_1\\ t_2\end{array}\right]+\begin{array}{}\left[\begin{array}{c}{n}_1\\ n_2\end{array}\right]\end{array}$

这里，r₁和r₂是手机的2个接收天线得到的接收信号，n₁和n₂是噪声，h₁和h₂分别是基站发射天线1和2到移动终端接收天线1的信道，如前所述，h₁和h₂已经被基站由TDD模式的信道对称特性得到，而g₁和g₂分别是基站发射天线1和2到移动终端接收天线2的信道，基站并不知道g₁和g₂。t₁和t₂是送到物理天线发射的信号，实际的发射信号s₁和s₂组成的向量与预编码矩阵相乘，得到t₁和t₂送到物理天线发射，相应数学表达式如下：

$\left[\begin{array}{c}{t}_1\\ t_2\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{a}_1& b_1\\ a_2& b_2\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\end{array}\right]$

这里，

是预编码矩阵。

因为基站已经知道[h₁ h₂]，所以第一层数据所使用的波束形成向量是 $\left[\begin{array}{c}{a}_1\\ a_2\end{array}\right]=\frac{1}{\sqrt{{\left|h_1\right|}^2+{\left|h_2\right|}^2}}\left[\begin{array}{c}{h}_1^{*}\\ h_2^{*}\end{array}\right]$ 。而余下的第二层数据所使用的波束形成向量，设为

，需要与第一层数据所使用的波束形成向量正交，从而

满足 ${\left[\begin{array}{c}{b}_1\\ b_2\end{array}\right]}^H\frac{1}{\sqrt{{\left|h_1\right|}^2+{\left|h_2\right|}^2}}\left[\begin{array}{c}{h}_1^{*}\\ h_2^{*}\end{array}\right]=0\⇒\left[\begin{array}{c}{b}_1\\ b_2\end{array}\right]=\frac{1}{\sqrt{{\left|h_1\right|}^2+{\left|h_2\right|}^2}}\left[\begin{array}{c}-h_2\\ h_1\end{array}\right].$ 从而预编码矩阵是 $\left[\begin{array}{cc}{a}_1& b_1\\ a_2& b_2\end{array}\right]=\frac{1}{\sqrt{{\left|h_1\right|}^2+{\left|h_2\right|}^2}}\left[\begin{array}{cc}{h}_1^{*}& -h_2\\ h_2^{*}& h_1\end{array}\right].$

所以 $\left[\begin{array}{c}{r}_1\\ r_2\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{h}_1& h_2\\ g_1& g_2\end{array}\right]\frac{1}{\sqrt{{\left|h_1\right|}^2+{\left|h_2\right|}^2}}\left[\begin{array}{cc}{h}_1^{*}& -h_2\\ h_2^{*}& h_1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\end{array}\right]+\begin{array}{c}\left[\begin{array}{c}{n}_1\\ n_2\end{array}\right]\end{array}\⇒$

$\left[\begin{array}{c}{r}_1\\ r_2\end{array}\right]=\frac{1}{\sqrt{{\left|h_1\right|}^2+{\left|h_2\right|}^2}}\left[\begin{array}{cc}{\left|h_1\right|}^2+{\left|h_2\right|}^2& 0\\ g_1{h}_1^{*}+g_2{h}_2^{*}& -g_1{h}_2+g_2{h}_1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{n}_1\\ n_2\end{array}\right]$

从上面的公式得到 $r_1=\sqrt{{\left|h_1\right|}^2+{\left|h_2\right|}^2}\·s_1+n_1---\left(1\right)$ 而 $r_2=\frac{g_1{h}_1^{*}+g_2{h}_2^{*}}{\sqrt{{\left|h_1\right|}^2+{\left|h_2\right|}^2}}\·s_1+\frac{-g_1{h}_2+g_2{h}_1}{\sqrt{{\left|h_1\right|}^2+{\left|h_2\right|}^2}}\·s_2+n_1---\left(2\right)$

通过(1)可以得到信号s₁的估计值，而得到

的接收信噪比是 ${\mathrm{SNR}}_1=({\left|h_1\right|}^2+{\left|h_2\right|}^2)\frac{{\mathrm{\σ}}_s^2}{{\mathrm{\σ}}_n^2}.$

假设

总是正确的(即假设求得的

的误符号率是0，在实际中

的误符号率不可能是0)，那么可以在(2)中完全消除s₁的干扰，然后(2)成为， $r_2-\frac{g_1{h}_1^{*}+g_2{h}_2^{*}}{\sqrt{{\left|h_1\right|}^2+{\left|h_2\right|}^2}}\·{\hat{s}}_1=r_2^{\′}=\frac{-g_1{h}_2+g_2{h}_1}{\sqrt{{\left|h_1\right|}^2+{\left|h_2\right|}^2}}\·s_2+n_1---\left(3\right)$

由(3)可以得到

信号s₂的估计值，而得到

的接收信噪比是 ${\mathrm{SNR}}_2=\frac{{|-g_1{h}_2+g_2{h}_1|}^2}{{\left|h_1\right|}^2+{\left|h_2\right|}^2}\frac{{\mathrm{\σ}}_s^2}{{\mathrm{\σ}}_n^2}.$

注意，在通称的MIMO信道模型中，h₁，h₂，g₁和g₂都是彼此统计独立的复高斯随机变量，均值为零，不失一般性，假设其方差为单位值1。

假设随机变量h₁和h₂的取值已经确定，而g₁和g₂随机，得到

的接收信噪比的期望值是n。

$E\left\{{\mathrm{SNR}}_2\right\}=E\{(-g_1{h}_2+g_2{h}_1)\·{(-g_1{h}_2+g_2{h}_1)}^{*}\}\frac{1}{{\left|h_1\right|}^2+{\left|h_2\right|}^2}\frac{{\mathrm{\σ}}_s^2}{{\mathrm{\σ}}_n^2}$

$({\left|h_2\right|}^2{\left|g_1\right|}^2+{\left|h_1\right|}^2{\left|g_2\right|}^2)\frac{1}{{\left|h_1\right|}^2+{\left|h_2\right|}^2}\frac{{\mathrm{\σ}}_s^2}{{\mathrm{\σ}}_n^2}=\frac{{\mathrm{\σ}}_s^2}{{\mathrm{\σ}}_n^2}$

而

的接收信噪比的期望值是 $E\left\{{\mathrm{SNR}}_1\right\}=E\{{\left|h_1\right|}^2+{\left|h_2\right|}^2\}\frac{{\mathrm{\σ}}_s^2}{{\mathrm{\σ}}_n^2}=2\frac{{\mathrm{\σ}}_s^2}{{\mathrm{\σ}}_n^2}.$

所以证明了E{SNR₁}＝2E{SNR₂}，这一点也通过仿真得到了证实。仿真也证实了SNR₁＞SNR₂的概率是75％，大于1/2。考虑到

的误符号率不是0，从而不可能完全消除s₁的干扰，那么SNR₂的值比上面分析得到的更小，从而SNR₁＞SNR₂的概率大于75％。

2)一般的，假设基站有M个发射天线，手机有N个接收天线(M大于等于2，N大于等于M)。信号发射和接收的数学表达式如下：

$\left[\begin{array}{c}{r}_1\\ .\\ .\\ .\\ r_N\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccccc}{h}_{11}& h_{12}& .& .& .& h_{1M}\\ h_{21}& h_{22}& .& .& .& h_{2M}\\ .& .& .& & & .\\ .& .& & .& & .\\ .& .& & & .& .\\ h_{N1}& h_{N2}& .& .& .& h_{\mathrm{NM}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{t}_1\\ .\\ .\\ .\\ t_M\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{n}_1\\ .\\ .\\ .\\ n_N\end{array}\right]$

如前所述，[h₁₁ h₁₂…h_1M]已经被基站由TDD模式的信道对称特性得到。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：

$\left[\begin{array}{c}{t}_1\\ .\\ .\\ .\\ t_M\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccccc}{a}_{11}& a_{12}& .& .& .& a_{1M}\\ a_{21}& a_{22}& .& .& .& a_{2M}\\ .& .& .& & & .\\ .& .& & .& & .\\ .& .& & & .& .\\ a_{M1}& a_{M2}& .& .& .& a_{\mathrm{MM}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{s}_1\\ .\\ .\\ .\\ s_M\end{array}\right]$

这里，

是预编码矩阵。

因为基站已经知道[h₁₁ h₁₂…h_1M]，所以第一层数据s₁所使用的波束形成向量是 $\left[\begin{array}{c}{a}_{11}\\ a_{21}\\ .\\ .\\ .\\ a_{M1}\end{array}\right]=\frac{1}{\sqrt{{\left|h_{11}\right|}^2+{\left|h_{12}\right|}^2+...+{\left|h_{1M}\right|}^2}}\left[\begin{array}{c}{h}_{11}^{*}\\ h_{12}^{*}\\ .\\ .\\ .\\ h_{1M}^{*}\end{array}\right],$ －而余下的第2，3，...，M层数据s₂，s₃，...，s_M所使用的波束形成向量，是与第一层数据所使用的波束形成向量正交的各个向量。所以在手机第一个接收天线的接收信号，只包含s₁通过基站各发射天线波束形成后到达第一个接收天线的结果，而余下的第2，3，...，M层数据s₂，s₃，...，s_M所使用的波束形成向量，因为与第一层数据所使用的波束形成向量正交，不会被第一个接收天线接收。从而在接收s₁的过程中，可以认为不存在其它发射信号的干扰。而在接收余下的第2，3，...，M层数据s₂，s₃，...，s_M的过程中，即使假设s₁的干扰已经被完全消除，s₂，s₃，...，s_M也会彼此干扰，从而其接收信噪比会小于前述只有2个发射天线和2个接收天线的情况下第二层信号s₂的接收信噪比。所以，s₁的接收信噪比，比s₂，s₃，...，s_M的接收信噪比好得更多。从而也适用本发明的方法，即分配尽可能多的信息比特给s₁。

假设手机有4个天线，其中只有1个用于发射，那么基站可以向手机传4层数据。已经证明，第一层的接收信噪比SNR1比其它3层的接收信噪比SNR2、SNR3、SNR4大得更多，因为第一层在接收时不存在干扰，而其它3层在接收时会互相干扰，即使接收时第一层的干扰已经被完美的消除。所以，在使用TDD模式的伪特征波束成形技术的同时，可以把尽可能多的信息比特分配到第一层。

另一种情况为：还有使用预编码矩阵的SCW的情况。高通在IEEE 802.20中的提案C802.20-05-69AirInterfaceSpec_Final_Update，“MBFDD and MBTDD：ProposedDraft Air Interface Specification”中的第12章“Precoding and SDMACodebooks”，给出了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发射。假设4发4收，接收端反馈一个最好的预编码矩阵的序号。因为预编码矩阵的第1列所对应的层的接收信噪比最好，第2列所对应的层的接收信噪比其次好，第3列所对应的层的接收信噪比较差，第4列所对应的层的接收信噪比最差，所以，把尽可能多的信息比特分配到第一层，其次第2层，再其次第3层。

此外，如前所述，预编码模式下，通过仿真已经证明，在理想的预编码模式下，第m层的接收信噪比也比第m+1层平均高3dB以上，所以也可以假设有M层，那么至少一层所使用的调制方式的阶数高于其它的层。更具体的编号为第1、2、...、M层，那么第1层调制方式高于或者等于第2层，第2层调制方式高于或者等于第3层，...。上面的特征逐步增加，第1层分配的功率多于第2层，第2层分配的功率多于第3层，...以应用于单码字(SCW)模式。

如前所述，发射端充分利用已知的各天线接收信噪比相对大小的统计规律或者规律，即在两个天线的情况下，统计平均的结果是：第一层的接收信噪比的均值比第二层大3个dB。从而可以总是在第一层使用比第二层高一阶或多阶的调制方式，比如第二层使用QPSK调制方式则第一层使用16QAM调制方式，第二层使用16QAM调制方式则第一层使用64QAM调制方式。

此外，在第一层使用较高阶调制方式的同时，本发明的方案还给第一层分配较高的功率，这样做的原因有两点：

1)现在的通信标准中，数据传输所使用的调制方式主要是QPSK、16QAM和64QAM这三种。而为了达到相同的误比特率，16QAM比QPSK所需要的信噪比通常要高5dB以上，64QAM比16QAM所需要的信噪比通常要高5dB以上。如前所述，第一层的接收信噪比的均值比第二层的接收信噪比只大3dB，所以，通过给第一层分配更多的功率，可以使得第一层的接收信噪比比第二层的接收信噪比大接近5dB，从而使得Turbo编码后通过信道传输的各个比特在接收端的误比特率比较接近。而根据Turbo码的原理，如果Turbo编码后的各个比特在接收端的误比特率比较接近，则整体的误包率较小。

2)给第一层分配更多的功率，还因为根据Water-Filling定理，这样做信道容量甚至更大。Water-Filling定理：给接收信噪比较高的层分配较多功率，信道容量可以更大。

下面详细说明本发明的一个实施方案：

假设有两个发射天线和两个接收天线，将发射天线支持的所有调制和编码方式(Modulation & Coding Scheme，简称MCS)制成一个表，一个常用的例子如表2所示，同时保存在发射端和接收端。接收端根据信道情况算出信干噪比(Signal to Interference and NoiseRatio，简称SINR)，将MCS索引反馈至发射端。

MCS索引	调制	编码率	比特表示
				6	第一层64QAM，第二层16QAM	3/4	100

5	第一层64QAM，第二层16QAM	1/2	110
				4	第一层16QAM，第二层QPSK	3/4	010
3	第一层16QAM，第二层QPSK	1/2	011
				2	第一层16QAM，第二层QPSK	1/4	001
1(不发射)	-	-	000

表2：MCS映射表

对于单码字和数据包，待发送的数据流首先经过信道编码、信道交织、速率匹配等操作，然后分路为两路比特流，这两路比特流再分别进行不同的星座图映射(即，调制)(比如第一层发射的比特流使用16QAM方式进行星座图映射，而第二层发射的比特流使用QPSK方式进行星座图映射)，得到的符号流再经不同的层发射出去(2为发射天线的数目，也是层的数目，现有技术说的是通过不同的发射天线发送，本发明用不同的层，因为TDD就是用不同的层发送，层相当于一个波束，可以看作是一个虚拟天线)。通过上述两层发射的比特流所包含的比特数并不相同，因为1个QPSK符号可以传输2比特信息，1个16QAM符号可以传输4比特信息，而1个64QAM符号可以传输6比特信息，而每一层的符号率，即传输多少个符号是相同的，所以，如果第一层发射的比特流采用16QAM方式进行星座图映射，第二层发射的比特流采用QPSK方式进行星座图映射，那么第一层发射的比特流所包含的比特数是第二层发射的比特流所包含的比特数的2倍；而如果第一层发射的比特流采用64QAM方式进行星座图映射，第二层发射的比特流采用16QAM方式进行星座图映射，那么第一层发射的比特流所包含的比特数是第二层发射的比特流所包含的比特数的3/2＝1.5倍。接收端计算出发射端的两层各自的接收SINR，由此得到两层的平均接收SINR，查MCS索引表(即表2)反馈平均的MCS。

在发射端待发射数据流采用统一的信道编码器、RM(RateMatching，速率匹配)方式，但各层采用不同的调制方式，然后把所有数据分到各个层，进行相应的处理后发射出去。根据***所采用的多址方式的不同，这两层所发射的数据占用相同的信道码或频率或时间等信道资源。

如图2所示，分路器将经过速率匹配之后的比特序列按照一定规则分到各个天线上传输，如前所述，这两路比特流再分别经过不同的星座图映射(比如第一层发射的比特流使用16QAM进行星座图映射，而第二层发射的比特流使用QPSK进行星座图映射)，得到的符号流再经不同的层发射出去。

其中，星座图映射包括BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、64QAM(标准中常用的是QPSK、16QAM、64QAM三种)等调制方式。SCW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。

在某个发射信噪比下，MMSE(最小均方误差)线形接收机时，仿真已经验证，总功率不变，而第一层的功率是第二层的功率的两倍的情况下，信道容量至少不小于功率平均分配方案的信道容量；而仿真也证明，第一层的功率是1.19，而第二层的功率是0.77的情况下，平均的信道容量最大。

本发明的方案，已经经过仿真验证，仿真已经表明，本发明的技术的效果。下面介绍仿真，其条件为：

1)两个发射天线两个接收天线，输入信息比特长度总是256。发射端都使用伪特征波束形成技术。

2)发射端调制方式有以下三种：

调制方式a，两层发射的比特流都使用QPSK调制方式，那么天线上传输的总比特数＝512，编码码率＝1/2；

调制方式b，第一层发射的比特流使用16QAM进行调制，第二层发射的比特流使用QPSK进行调制，那么天线上传输的总比特数＝768，编码码率＝1/3(本发明的独特方法)；

调制方式c，两层发射的比特流都使用16QAM，那么天线上传输的总比特数＝1024，编码码率＝1/4。

仿真已经证明b的效果比a或者c都好，如果在第一层分配较多功率，而总功率不变，那么b的效果可以进一步改善。

在本发明中，发射端充分利用已知的各天线接收信噪比相对大小的统计规律或者规律，把尽可能多的信息比特分配到接收信噪比较好或者统计平均的接收信噪比较好的发射天线上。这样，节省了***资源，提高***性能。

上面的技术方案也可以推广到MCW(多码字模式)。即，TDD模式下，使用伪特征波束成形(pseudo-eigen-beamforming)技术时，上述的技术方案也推广到MCW(多码字模式)；而使用预编码技术时，上述的技术方案也推广到MCW(多码字模式)。

有以下的几种情况：

1、在前述的情况b下，尽量把每一路数据流的信息比特放在TDD模式的第一层，或者放在预编码技术时第一层再优先第二层如此依次递推。(因为情况a的时候，每一路用的层固定，所以不适用于本方案。)

2、在前述的情况b下，TDD模式的第一层采用较高阶的调制方式；预编码技术时第一层调制方式高于或者等于第二层，第二层调制方式高于或者等于第三层，如此依次递推。作为补充，TDD模式的第一层分配较多的功率；预编码技术时第一层功率高于或者等于第二层，第二层功率高于或者等于第三层，如此依次递推。

3、在前述的情况a下，单纯为TDD模式的第一层分配较高的功率；预编码技术时第一层功率高于或者等于第二层，第二层功率高于或者等于第三层，如此依次递推。这样就会有增益，因为由Water-Filling定理，这样可以提高信道容量，而每一层都是自适应调制的，所以可以达到其接收SINR所能允许的最大MCS。

4、在前述的情况a下，TDD模式的第一层采用较高数据传输速率的MCS；预编码技术时第一层的MCS的数据传输速率高于或者等于第二层，第二层的MCS的数据传输速率高于或者等于第三层，如此依次递推。作为补充，TDD模式的第一层固定分配较多的功率；预编码技术时第一层功率高于或者等于第二层，第二层功率高于或者等于第三层，如此依次递推。所说的较高数据传输速率的MCS，是指该MCS下传输的信息较多，比如16QAM 2/3码率的MCS传输的信息多于QPSK 2/3码率的MCS，也多于16QAM 1/2码率的MCS，也就是可以调制方式相同而Turbo码的码率较高从而达到较高的数据传输速率。

通过这种规定，可以达到减少MCW的反馈量的效果。假设发射端有两个天线从而有两层，MCS表格有32种MCS用5个比特指示，通常两层所取的MCS排列有2⁵×2⁵＝2¹⁰种从而需要10个比特的反馈，现在规定了第一层的MCS传输速率必然高于或者等于第二层以后，那么当第二层的MCS分别为1，2，3，...32，则第一层的MCS分别为1-32，2＝32，3-32，...，32，从而共计的可能情况减少为 $\underset{i=1}{\overset{32}{\mathrm{\Σ}}}(32-i+1)=32\×32-32\frac{31}{2}=32\×16.5\≈2^9,$ 从而只需要9个比特的反馈，可以减少1个比特的反馈。

以上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 (31)

1.一种数据发送装置，其特征在于包括：

多个发射模块，用于在TDD模式下使用伪特征波束形成技术，将数据流发送至数据接收装置；以及

数据处理模块，用于对待发送的数据流进行处理并将数据流分配到一个或多个层，所述层再分配给所述多个发射模块发射，其中，使用伪特征波束形成技术的层使用的调制方式比其他层使用的调制方式高一阶或多阶，所述数据处理模块给使用伪特征波束形成技术的层分配的功率高于给其他层分配的功率。

2.根据权利要求1所述的数据发送装置，其特征在于，所述数据发送装置应用于单码字模式。

3.一种数据发送装置，其特征在于包括：

多个发射模块，用于在预编码模式下将数据流发送至数据接收装置；以及

数据处理模块，用于对待发送的数据流进行处理并将处理后的数据流分配到一个或多个层，所述层再分配给所述多个发射模块发射，其中，预编码矩阵有M列，每列对应于一层，分配给预编码模式下的至少一层的信息比特的数目大于分配给除该层以外的其它层的信息比特的数目，所述信息比特的分配方式为：依次把尽可能多的信息比特分配给所述至少一层和所述除该层以外的其它层。

4.根据权利要求3所述的数据发送装置，其特征在于，所述至少一层是接收信干比的值较高的一层或多层，所述除该层以外的其它层是接收信干比的值低于所述至少一层的所有层。

5.根据权利要求3所述的数据发送装置，其特征在于，所述至少一层是序号较小的一层或多层，所述除该层以外的其它层是序号比所述至少一层的序号大的所有层。

6.根据权利要求4或5所述的数据发送装置，其特征在于，所述数据发送装置应用于单码字模式。

7.一种数据发送装置，其特征在于包括：

多个发射模块，用于在预编码模式下将数据流发送至数据接收装置；以及

数据处理模块，用于对待发送的数据流进行处理并将数据流分配到一个或多个层，所述层再分配给所述多个发射模块发射，其中，预编码模式下的至少一层使用的调制方式的阶数高于除该层以外的其它层的调制方式的阶数，所述数据处理模块给所述至少一层分配的功率高于给所述除该层以外的其它层分配的功率。

8.根据权利要求7所述的数据发送装置，其特征在于，所述至少一层是接收信干比的值较高的一层或多层，所述除该层以外的其它层是接收信干比的值低于所述至少一层的所有层。

9.根据权利要求8所述的数据发送装置，其特征在于，所述至少一层是序号较小的一层或多层，所述除该层以外的其它层是序号比所述至少层的序号大的所有层。

10.根据权利要求8或9所述的数据发送装置，其特征在于，所述数据发送装置应用于单码字模式。

11.一种数据发送装置，其特征在于包括：

多个发射模块，用于在TDD模式下使用伪特征波束形成技术，将一路或多路数据流发送至数据接收装置；以及

数据处理模块，用于对待发送的一路或多路数据流分别进行处理并将所述一路或多路数据流分配到各个层，所述各个层再分配给所述多个发射模块发射，其中，所述每一路数据流轮循地使用所述各个层，并且对于每一路数据流，均尽可能多地把信息比特分配给使用伪特征波束形成技术的层。

12.一种数据发送装置，其特征在于包括：

多个发射模块，用于在TDD模式下使用伪特征波束形成技术，将一路或多路数据流发送至数据接收装置；以及

数据处理模块，用于对待发送的一路或多路数据流分别进行处理，并将所述一路或多路数据流分配到各个层，所述层再分配给所述多个发射模块发射，其中，所述一路或多路数据流轮循地使用所述各个层，并且所述每一路数据流在使用伪特征波束形成技术的层采用的调制方式比所述路数据流在其他层使用的调制方式高一阶或多阶。

13.根据权利要求12所述的数据发送装置，其特征在于，对于每一路数据流，所述数据处理模块给使用伪特征波束形成技术的层分配的功率高于给其他层分配的功率。

14.一种数据发送装置，其特征在于包括：

多个发射模块，用于在预编码模式下将一路或多路数据流发送至数据接收装置；以及

数据处理模块，用于对待发送的一路或多路数据流分别进行处理，并将所述一路或多路数据流分配到各个层，所述层再分配给所述多个发射模块发射，其中，所述一路或多路数据流轮循地使用所述各个层，并且对于所述每一路数据流，分配给预编码模式下的至少一层的信息比特的数目大于分配给除该层以外其它的至少一层的信息比特的数目。

15.根据权利要求14所述的数据发送装置，其特征在于，所述至少一层是接收信干比的值较高的一层或多层，所述除该层以外的其它层是接收信干比的值低于所述至少一层的所有层。

16.根据权利要求14所述的数据发送装置，其特征在于，所述至少一层是序号较小的一层或多层，所述除该层以外的其它层是序号比所述至少一层的序号大的所有层。

17.根据权利要求15或16所述的数据发送装置，其特征在于，所述信息比特的分配方式为：依次把尽可能多的信息比特分配给所述至少一层和所述除该层以外的其它层。

18.一种数据发送装置，其特征在于包括：

多个发射模块，用于在预编码模式下将一路或多路数据流发送至数据接收装置；以及

数据处理模块，用于对待发送的一路或多路数据流分别进行处理，并将所述一路或多路数据流分配到各个层，所述层再分配给所述多个发射模块发射，其中，所述一路或多路数据流轮循地使用所述各个层，并且对于每一路数据流，预编码模式下的至少一层使用的调制方式的阶数高于除该层以外的其它层使用的调制方式的阶数。

19.根据权利要求18所述的数据发送装置，其特征在于，所述至少一层是接收信干比的值较高的一层或多层，所述除该层以外的其它层是接收信干比的值低于所述至少一层的所有层。

20.根据权利要求18所述的数据发送装置，其特征在于，所述至少一层是序号较小的一层或多层，所述除该层以外的其它层是序号比所述至少一层的序号大的所有层。

21.根据权利要求19或20所述的数据发送装置，其特征在于，所述信息比特的分配方式为：对于每一路数据流，预编码模式下的至少一层所分配到的功率多于所述除该层以外的其它层所分配到的功率。

22.一种数据发送装置，其特征在于包括：

多个发射模块，用于在TDD模式下使用伪特征波束形成技术，将一路或多路数据流发送至数据接收装置；以及

数据处理模块，用于对待发送的一路或多路数据流分别进行处理，并将所述一路或多路数据流分配到各个层，所述层再分配给所述多个发射模块发射，其中，所述一路或多路数据流分别固定使用一层发射，并且使用伪特征波束形成技术的层所用的调制与信道编码方案的数据传输速率高于其他层所用的调制与信道编码方案的数据传输速率。

23.根据权利要求22所述的数据发送装置，其特征在于，分配给使用伪特征波束形成技术的第一层的功率比分配给其他层的功率高。

24.一种数据发送装置，其特征在于包括：

多个发射模块，用于在TDD模式下使用伪特征波束形成技术，将一路或多路数据流发送至数据接收装置；以及

数据处理模块，用于对待发送的一路或多路数据流分别进行处理，并将所述一路或多路数据流分配到各个层，所述层再分配给所述多个发射模块发射，其中，所述一路或多路数据流分别固定使用一层发射，并且分配给使用伪特征波束形成技术的层的功率比分配给其他层的功率高。

25.一种数据发送装置，其特征在于包括：

多个发射模块，用于在预编码模式下将一路或多路数据流发送至数据接收装置；以及

数据处理模块，用于对待发送的一路或多路数据流分别进行处理，并将所述一路或多路数据流分配到各个层，所述层再分配给所述多个发射模块，其中，所述一路或多路数据流分别固定使用一层发射，并且所述预编码模式下的至少一层所用调制与信道编码方案的数据传输速率高于除该层以外的其它层所用调制与信道编码方案的数据传输速率。

26.根据权利要求25所述的数据发送装置，其特征在于，所述至少一层是接收信干比的值较高的一层或多层，所述除该层以外的其它层是接收信干比的值低于所述至少一层的所有层。

27.根据权利要求25所述的数据发送装置，其特征在于，所述至少一层是序号较小的一层或多层，所述除该层以外的其它层是序号比所述至少一层的序号大的所有层。

28.根据权利要求26或27所述的数据发送装置，其特征在于，所述预编码模式下的至少一层分配到的功率多于所述除该层以外的其它层所分配到的功率。

29.一种数据发送装置，其特征在于包括：

多个发射模块，用于在预编码模式下将一路或多路数据流发送至数据接收装置；以及

数据处理模块，用于对待发送的一路或多路数据流分别进行处理，并将所述一路或多路数据流分配到各个层，所述层再分配给所述多个发射模块，其中，所述一路或多路数据流分别固定使用一层发射，并且所述预编码模式下的至少一层分配到的功率多于除该层以外的其它层所分配到的功率。

30.根据权利要求29所述的数据发送装置，其特征在于，所述至少一层是接收信干比的值较高的一层或多层，所述除该层以外的其它层是接收信干比的值低于所述至少一层的所有层。

31.根据权利要求29所述的数据发送装置，其特征在于，所述至少一层是序号较小的一层或多层，所述除该层以外的其它层是序号比所述至少一层的序号大的所有层。

Images