CN101540690B - 多播广播业务的mimo通信方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种多播广播业务的MIMO通信方法及系统，通过发射机轮流使用至少两个发射天线发射独立信道编码的各个数据流信号，其中，至少一个数据流采用比其它数据流高阶的调制编码方式，或者为至少一个数据流分配的发射功率低于其它数据流；接收机接收发射天线发射的所述各个数据流。本发明实施例的多播广播业务的MIMO通信方法和系统，通过轮流使用各个发射天线发射不同的数据流信号，并对各个终端的接收机规定统一的顺序对不同的数据流进行干扰消除检测，从而可以提高信道传输的性能，对所有的接收终端都有较好的接收性能，克服固定使用某一发射天线发射一路数据流信号的上述缺陷。

Description

多播广播业务的MIMO通信方法及系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种多播广播业务的MIMO通信方法及系统。

背景技术

在移动通信系统的无线信道环境中，由于诸如多径干扰、阴影、波形衰减、时变噪声和衰落之类的因素，发送信号不可避免地会受到损失。该信号损失会引起发送信号的严重失真，降低整个系统的性能。在无线通信系统中，通过分集技术来减轻多径衰落。该分集技术分为时间分集、频率分集和天线分集。天线分集，是移动通信中使用较多的分集形式，简单的说，就是采用多个接收天线来接收信号，然后进行合并。天线分集模式分为使用多个接收天线的接收天线分集，使用多个发送天线的发送天线分集和使用多个发射天线和多个接收天线的多输入多输出(MIMO，Multiple Input Multiple Output，多输入多输出)天线分集。MIMO是通过多个发射天线发送以预定的编码方法编码的信号、来将时域编码扩展到空域的空时编码(STC，Space Time Coding，空时编码)的特殊情况，其目的在于改善数据传输速率或误比特率。

空时分组码(STBC，Space Time Block Coding，空时分组码)是一种空时编码方案，STBC利用信号的空间分集，使得MIMO系统能够获得更大的信道容量和信号增益。Alamouti模式的空时分组码是空时分组码的一个简单而经典的例子。在Alamouti空时分组码技术中，发射机同时使用两个或者两个以上的发射天线发射信号，在接收机可以使用一个或多个接收天线接收信号。在发射机同时使用两个或两个以上发射天线时，对于接收机而言可以获得这两个发射天线的分集增益。

Alamouti空时分组码(STBC)的发射矩阵可以表示为：

发射矩阵I： $\left[\begin{array}{cc}{a}_1& -a_2^{*}\\ a_2& a_1^{*}\end{array}\right]---\left(1\right)$

其中，该发射矩阵的行分别表示天线1和天线2，列分别表示符号周期1和符号周期2。上述的符号周期1和符号周期2满足在这两个符号周期内信道的情况变化较慢可以看作近似不变，而这两个符号周期通常是在频域或时域上相邻的。这两个符号周期是在时域上相邻的情况下，通常被认为是狭义的Alamouti空时分组码(STBC)；而当这两个符号周期是在频域上相邻的情况下，通常被称作Alamouti SFBC(Space Frequency Block Coding，空频分组码)。在本发明实施例中，把狭义的空时分组码和空频分组码统一的称作空时分组码；也就是说，本文中，空时分组码可以指狭义的空时分组码，也可以指空频分组码，具体的含义，可根据上下文确定。

其中，一个符号周期，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 DraftAir Interface Specification”所描述的MIMO OFDM(Orthogonal FrequencyDivision Multiple，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。

另外，还有一种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。

该多码字方案是MIMO针对单播的场景设计的，接收端通常需要反馈所述多路发射信号的每一路的CQI(Channel Quality Indicator，信道质量指示)信息，然后发射端根据接收到的CQI值对多路发射信号的每一路进行AMC(Automatic Modulation and Coding，自适应调制与编码)，即自适应的调整每一路发射信号的MCS(Modulation and Coding Scheme，调制编码方式)，在CQI值较高的一路发射信号采用较高阶的MCS以传输更多的数据，而在CQI值较低的一路发射信号采用较低阶的MCS。对于MBS(Multicast & BroadcastService，多播和广播业务)的场景，因为有多个接收端，所以不可能由每个接收端都反馈多路发射信号的每一路的CQI值，发射端再由此进行AMC。从而，在MBS的场景下，发射端怎样调整各路发射信号的MCS，使得多个接收端获得较好地接收性能，是一个需要解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种多播广播业务的信号发射方法，以实现MBS场景下多个天线发射信号的分集增益的提高。

本发明实施例一方面提供了一种用于多播广播业务的MIMO系统的通信方法，包括：

轮流使用至少两个发射天线发射独立信道编码的各个数据流信号，其中，至少一个所述数据流采用比其它数据流高阶的调制编码方式，或者为至少一个所述数据流分配的发射功率低于其它数据流；

接收所述发射天线发射的所述各个数据流。

本发明实施例另一方面提供了一种用于多播广播业务的MIMO系统的通信系统，包括：

发射机，用于流使用至少两个发射天线发射独立信道编码的各个数据流轮信号，其中，至少一个所述数据流采用比其它数据流高阶的调制编码方式，或者为至少一个所述数据流分配的发射功率低于其它数据流；

多个接收机，用于接收所述发射天线发射的所述各个数据流。

由以上技术方案可知，本发明实施例的多播广播业务的MIMO通信方法和系统，通过轮流使用各个发射天线发射不同的数据流信号，并对各个终端的接收机规定统一的顺序对不同的数据流进行干扰消除检测，从而可以提高信道传输的性能，对所有的接收终端都有较好的接收性能，克服固定使用某一发射天线发射一路数据流信号的上述缺陷。

下面通过具体实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明多播广播业务的MIMO通信方法实施例一的流程示意图；

图2为本发明多播广播业务的MIMO通信方法实施例二的流程示意图；

图3为本发明多播广播业务的MIMO通信方法实施例六的流程示意图；

图4为本发明多播广播业务的MIMO通信系统实施例的结构示意图。

具体实施方式

在标准中，多播广播业务MBS被广泛使用。其中，一个常用的场景是基站有4个发射天线，移动终端最少有2个接收天线，所述发射天线为物理天线或者虚拟天线，在以下的实施例中所述的发射天线均可以为物理天线或者虚拟天线。在MBS场景下，基站适合采用准正交的STBC发射矩阵发射信号，即每两个天线发射一组Alamouti空时分组码(STBC)，基站的4个发射天线共发射两组Alamouti空时分组码(STBC)。另外，对于MBS的应用场景，还可以考虑使用多码字模式，因为对于多码字模式，接收端使用干扰消除技术可以获得很大的增益。本发明实施例即针对MBS的应用场景，设计了较优的MIMO系统的通信方案。

如图1所示，为本发明多播广播业务的MIMO通信方法实施例一的流程示意图，具体步骤如下：

步骤101、轮流使用至少两个发射天线发射独立信道编码的各个数据流信号；其中，至少一个数据流采用比其它数据流高阶的调制编码方式，或者为至少一个数据流分配的发射功率低于其它数据流；

例如，基站有2个发射天线，每个移动终端有2个接收天线的场景所用的发射矩阵为：

$\left[\begin{array}{cc}{t}_1& s_2\\ s_1& t_2\end{array}\right]$

上面的发射矩阵表示采用多码字模式，即t表示一个独立信道编码的数据流，s表示另外一个独立信道编码的数据流。上述发射矩阵的各行表示各个发射天线，各列表示各个符号周期，该发射矩阵包含2个符号周期。其中的发射天线可以为实际的物理天线，或者虚拟天线。在一个传输时间间隔(Transition Time Interval，以下简称：TTI)内的多个符号周期，发射端使用上述的发射矩阵发射信号的详细实施方案为：在一个TTI的第1个符号周期，发射天线1传输编码后的数据流t，发射天线2传输编码后的数据流s；在该TTI的与所述第1个符号周期相邻的第2个符号周期，发射天线1传输编码后的数据流s，发射天线2传输编码后的数据流t；在该TTI的与所述第2个符号周期相邻的第3个符号周期，发射天线1传输数据流t，发射天线2传输数据流s；在该TTI的与所述第3个符号周期相邻的第4个符号周期，发射天线1传输数据流s，发射天线2传输数据流t；…。如此，在一个TTI内的多个符号周期，使用上述的发射矩阵发射信号，可实现轮流使用2个发射天线发射数据流s和数据流t。对应于2种数据流的传输，即信号发射的情况，都需要在一个TTI内遍历，即数据流s和数据流t所经历的信道可以看作是相同的，那么，在不考虑接收机干扰消除增益的情况下，数据流s和数据流t的信道质量指示CQI是相同的；

上文所述的TTI为：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。

上文所述的某两个符号周期相邻，是指这两个符号周期满足在频率域或者时间域相邻的条件；而在实际的通信系统中，有些符号周期被用来发射导频符号，从而不能用来发射数据符号；对于某两个数据符号所占用的两个符号周期在物理上并不相邻，而是间隔有用于发射导频符号的一个或者多个符号周期(一般是一个符号周期)的情况，我们也认为所述的两个数据符号所占用的两个符号周期是相邻的。而分配给同一个用户的多个OFDM符号和多个子载波中，1个OFDM符号上的最后1个子载波与相邻的下1个OFDM符号上的第1个子载波，被认为是相邻的；1个子载波上的最后1个OFDM符号与相邻的下1个子载波上的第1个OFDM符号，也被认为是相邻的；这是因为在OFDM通信系统的标准中，为了标准制定的简便，忽略了它们在物理上其实不相邻这个特点，而这个忽略对系统性能的影响比较小。

步骤102、接收发射天线发射的各个数据流。

按照上述提供的发射矩阵，可以规定，一个或者多个终端的接收机的接收天线都可以采用干扰消除的检测技术，先对低阶的调制编码方式编码的数据流，例如数据流s进行检测，在接收信号中消除先检测的数据流s的干扰，再检测高阶的调制编码方式编码的数据流，例如数据流t；或者先对发射功率高的数据流，例如数据流s进行检测，在接收信号中消除先检测的数据流s的干扰，再检测发射功率低的数据流，例如数据流t。因为数据流s的干扰已经消除，再利用干扰消除检测技术检测t时，可以使数据流t的CQI提高，这样的统一规定，对于每个终端来说，都是数据流t的CQI更高。本发明实施例中轮流使用各个发射天线发射每一路信号流，数据流t所在信道在某些符号周期是发射天线1，而在另一些符号周期是发射天线2。

本实施例中若为两个数据流s和t，也可以规定先检测数据流t后检测数据流s，使得数据流s具有更高的CQI；本发明的实施例不限于仅对两个数据流进行传输，也可以是两个以上更多的数据流通过分别对应的信道传输，这时就是统一规定多个数据流的检测顺序。

针对现有技术通常固定使用某一发射天线发射一路数据流信号，例如数据流s固定使用发射天线1，而数据流t固定使用发射天线2。那么在某个确定的TTI，对于MBS场景下的多个接收端，通常都是对于其中的一部分接收端而言，发射天线1的信道质量指示好于发射天线2的信道质量指示，即数据流s的信道质量指示好于数据流t的信道质量指示；而对于另外一部分接收端而言，发射天线2的信道质量指示好于发射天线1的信道质量指示，即数据流t的信道质量指示好于数据流s的信道质量指示。从而，MBS场景下的一个发射端，无论把数据流s和t中的哪一个数据流的MCS(调制编码方式)调整得比较高，都会有一部分接收端不能获得较好的接收性能，例如，假设发射端把数据流s的MCS(调制编码方式)调整得比较高，那么这只对于发射天线1的信道质量指示较好的接收端是合适的，而对于发射天线2的信道质量指示较好的接收端并不合适，从而发射天线2的信道质量指示较好的接收端不能取得较好的接收性能。

因此，本实施例提供的用于多播广播业务的MIMO系统的通信方法，通过轮流使用各个发射天线发射不同的数据流信号，并对各个终端的接收机规定统一的顺序对不同的数据流进行干扰消除检测，从而保证对于所有的接收终端，都是较先被检测的数据流的CQI比较低，而较后被检测的数据流的CQI比较高；再将数据流s和数据流t中较后被检测从而CQI比较高的数据流的MCS(调制编码方式)调整得比较高，例如数据流t比较高，从而可以提高信道传输的性能，对所有的接收终端都有较好的接收性能，克服固定使用某一发射天线发射一路数据流信号的上述缺陷。

如图2所示，为本发明多播广播业务的MIMO通信方法实施例二的流程示意图。在本实施例中对两个数据流的信号采用了STBC分集技术的发射矩阵进行发射，具体包括如下步骤：

步骤201、设定各个数据流的检测顺序；

例如本实施例中的两个数据流s和t，规定先检测数据流s，再检测数据流t；

步骤202、按照步骤201设定的检测顺序，设置各个数据流的调制编码方式或发射功率；

例如，本实施例中设定先检测数据流s，后检测数据流t。为了保证在后续接收机采用干扰消除技术对数据流进行检测时，数据流t具有比数据流s更高的CQI，必须首先保证数据流s能够被正确检测。只有利用数据流s的正确检测结果消除了s的干扰，在检测数据流t时，才能具有较高的SINR，从而数据流t被正确检测。因此，要想提高数据流s的正确检测的概率，那么数据流s要采用较数据流t低阶的调制编码方式，或者给数据流s分配较高的功率；

步骤203、在传输时间间隔内，采用天线分集技术，轮流使用各个发射天线的组合发射独立信道编码的各个数据流信号；

本实施例中采用的天线分集技术为采用STBC的空间分集方法，进行发射天线的循环，来发送独立信道编码的2个数据流。对于MBS中的一个常用的应用场景是，基站有4个发射天线，移动终端最少有2个接收天线的场景，对应的发射矩阵为：

$\left[\begin{array}{cccc}{t}_1& -t_2^{*}& s_3& -s_4^{*}\\ t_2& t_1^{*}& s_4& s_3^{*}\\ s_1& -s_2^{*}& t_3& -t_4^{*}\\ s_2& s_1^{*}& t_4& t_3^{*}\end{array}\right]$

上面的发射矩阵表示采用多码字模式，即t表示一个独立信道编码的数据流，s表示另外一个独立信道编码的数据流。上述的各行表示各个发射天线，各列表示各个符号周期。其中的发射天线可以为实际的物理天线，或者虚拟天线。发射矩阵包含的4个符号周期，对应于2种情况：第1、2个符号周期，发射天线1、2组合发射编码后的数据流t，发射天线3、4组合发射编码后的数据流s；第3、4个符号周期，发射天线1、2组合发射编码后的数据流s，发射天线3、4组合发射编码后的数据流t。上述两种情况都需要在一个TTI内依次遍历多次；

在一个TTI内的多个符号周期，发射端使用上述的发射矩阵发射信号的详细实施方案为：在一个TTI的第1个符号周期，4个发射天线依次发射由发射矩阵的第1列所示的4个发射信号；在该TTI的与所述第1个符号周期相邻的第2个符号周期，4个发射天线依次发射由发射矩阵的第2列所示的4个发射信号；在该TTI的与所述第2个符号周期相邻的第3个符号周期，4个发射天线依次发射由发射矩阵的第3列所示的4个发射信号；在该TTI的与所述第3个符号周期相邻的第4个符号周期，4个发射天线依次发射由发射矩阵的第4列所示的4个发射信号；如此在发射矩阵的4个列都使用过以后，再重新开始使用发射矩阵的第1列，开始新的循环过程，即在该TTI的与所述第1、2、3、4个符号周期中的任意一个相邻的第5个符号周期，4个发射天线依次发射由发射矩阵的第1列所示的1个发射信号…。如此，在一个TTI内的多个符号周期，都依次轮流使用上述发射矩阵的各列发射信号。

步骤204、接收发射天线发射的各个数据流；

步骤205、按照检测顺序，先检测采用低阶调制编码方式编码的数据流；或者先检测分配高发射功率的数据流；

本实施例中的一个或多个接收机可以采用干扰消除的检测技术先对数据流s进行检测，消除数据流s的干扰；

步骤206、按照检测顺序，再检测采用高阶调制编码方式编码的数据流；或者再检测分配低发射功率的数据流。

由于本实施例中采用的是轮流使用发射天线组合用Alamouti STBC发射矩阵发射信号，所以数据流s和数据流t所经历的信道可以看作是相同的；从而，在不考虑接收机干扰消除增益的情况下，数据流s和t的CQI是相同的。那么，接收机干扰消除的顺序就决定了数据流s和数据流t的CQI值的相对大小。即，本实施例中首先消除了数据流s的干扰后，再检测数据流t，由于数据流s的干扰已经消除，所以数据流t经检测后具有比数据流s更高的CQI值。这样就可以保证，对于每个终端而言，都是数据流t的CQI更高。本发明实施例中轮流使用各个发射天线组合发射每一路信号流，数据流t所在信道在某些符号周期是发射天线1和2组合发送，而在另一些符号周期是发射天线3和4组合发送。

因此，本实施例提供的用于多播广播业务的MIMO系统的通信方法，通过将数据流s和数据流t中的某一个数据流的MCS(调制编码方式)调整得比较高，例如数据流t比较高，对于所有的接收终端，都是数据流t的CQI比较高；再结合轮流使用发射天线组合发射不同的数据流信号，从而可以提高信道传输的性能，对所有的接收终端都有较好的接收性能，克服固定使用某一发射天线组合发射一路Alamouti STBC编码后的数据流信号的上述缺陷。

在上述实施例二的基础上，本发明的实施例三提供的用于多播广播业务的MIMO系统的通信方法可以获得比实施例二更好的接收性能。本实施例中的发射矩阵为：

$\left[\begin{array}{cccccccccccccccccccccccc}{t}_1& -t_2^{*}& t_3& -t_4^{*}& t_5& -t_6^{*}& s_7& -s_8^{*}& s_9& -s_{10}^{*}& s_{11}& -s_{12}^{*}& s_{13}& -s_{14}^{*}& s_{15}& -s_{16}^{*}& s_{17}& -s_{18}^{*}& t_{19}& -t_{20}^{*}& t_{21}& -t_{22}^{*}& t_{23}& -t_{24}^{*}\\ t_2& t_1^{*}& s_3& s_4^{*}& s_5& -s_6^{*}& s_8& s_7^{*}& t_9& t_{10}^{*}& t_{11}& t_{12}^{*}& s_{14}& s_{13}^{*}& t_{15}& t_{16}^{*}& t_{17}& -t_{18}^{*}& t_{19}& t_{20}^{*}& s_{21}& s_{22}^{*}& s_{23}& s_{24}^{*}\\ s_1& -s_2^{*}& t_4& t_3^{*}& s_6& s_5^{*}& t_7& t_8^{*}& s_{10}& s_9^{*}& t_{12}& -t_{11}^{*}& t_{13}& -t_{14}^{*}& s_{16}& s_{15}^{*}& t_{18}& t_{17}^{*}& s_{19}& s_{20}^{*}& t_{22}& t_{21}^{*}& s_{24}& -s_{23}^{*}\\ s_2& s_1^{*}& s_4& -s_3^{*}& t_6& t_5^{*}& t_8& -t_7^{*}& t_9& -t_{10}^{*}& s_{12}& s_{11}^{*}& t_{14}& t_{13}^{*}& t_{16}& -t_{15}^{*}& s_2& s_{18}^{*}& s_{20}& -s_{19}^{*}& s_{22}& -s_{21}^{*}& t_{24}& t_{23}^{*}\end{array}\right]$

该发射矩阵通常采用多码字，即t表示一个独立信道编码的数据流，s表示另外一个独立信道编码的数据流。而上述的24个符号周期，对应于12种情况，都需要在一个TTI内遍历。利用原理：在各个TTI之间，数据流s和数据流t在每一个TTI的瞬时信道容量的波动比较小，设计的上述发射矩阵，可以进一步降低数据流s和数据流t在每一个TTI的瞬时信道容量(即TTI)的波动。而遍历上述发射矩阵的最优顺序(即，达到最佳分集效果)，通过仿真可知，可以采取的一个最优顺序为(以1，2，…，12依次表示上面的24列对应的12种情况，相邻2列表示一种情况)：1、7、2、8、3、9、4、10、5、11、6、12。

现在举一个更加详细的实施例如下：假设1个TTI内包含108个符号周期，那么，在1个TTI内依次相邻的首24个符号周期依上述最优顺序使用上述发射矩阵1次，且然后在接下来依次相邻的24个符号周期依上述最优顺序使用上述发射矩阵1次，…，如此循环多次(在这里是4次)，直到剩余的符号周期数目不足24个(在这里是12个)；然后在所述剩余的依次相邻的不足24个的符号周期内(设为X个)，依上述最优顺序使用发射矩阵的24列中的X列发射信号。

本实施例提供的用于多播广播业务的MIMO系统的通信方法，通过利用在各个TTI之间，数据流s和数据流t在每一个TTI的瞬时信道容量的波动比较小这一原理，对于通常是开环的MBS业务，可以获得更加好的信道增益及接收性能，降低信息传输中的误包率。

本发明实施例四提供的用于多播广播业务的MIMO系统的通信方法，不使用空时分组码编码方式发射信号以获取空间分集增益，而是采用其它的编码方式以获取空间分集增益。比如：对于有信道编码的OFDM通信系统，存在一种时延分集方法(Cyclic Shift Diversity，以下简称：CSD)。

对于基站有4个发射天线，移动终端最少有2个接收天线的MBS场景，对应的发射方案为：假设数据流t和数据流s都采用CSD分集方法，分别分到两个发射天线上去发射信号。其中，数据流t采用CSD分集方法，被分到两个发射天线上发射的数据流为t_a、t_b，而数据流s采用CSD分集方法，被分到两个发射天线上发射的数据流为s_a、s_b，那么相应的一个发射矩阵是：

$\left[\begin{array}{cc}{t}_a^1& s_a^2\\ t_b^1& s_b^2\\ s_a^1& t_a^2\\ s_b^1& t_b^2\end{array}\right]$

其中，数据流上的上标1，2表示数据流t和数据流s的第一个符号和第二个符号。

与前述实施例相同，例如统一规定各个接收终端先检测数据流s，消除掉数据流s的干扰，再检测数据流t。从而数据流t和数据流s采用不同的MCS(调制编码方式)，或者给数据流t和数据流s分配不同的功率的方案是：数据流s采用较低阶的MCS，或者给数据流s分配较高的功率，以提高数据流s被正确检测的概率。采用统一规定各个接收终端对数据流的检测顺序的具体原因和有益效果在前述实施例中已经说明。

在该CSD分集方法中，采用本发明实施例的统一规定各个接收终端对数据流的检测顺序的方法中，因为CSD的两个发射天线共用一个导频的原因，CSD发一个符号所用的两个天线的组合不适合任意变化，而是固定为天线组合1和2发一个CSD，而天线组合3和4发另一个CSD。这种特性导致其获取接收性能上没有天线分集方案好，但是也可以改善信号传输信道的增益值及接收性能。

本发明实施例五提供的用于多播广播业务的MIMO系统的通信方法，同样不使用空时分组码编码方式发射信号以获取空间分集增益，而是采用简单的轮流使用各个天线，以达到分集的效果，该实施例的信号发射矩阵如下：

$\left[\begin{array}{cccccccccccc}{t}_1& 0& 0& t_4& t_5& 0& s_7& 0& 0& s_{10}& s_{11}& 0\\ s_1& 0& t_3& 0& 0& t_6& t_7& 0& s_9& 0& 0& s_{12}\\ 0& t_2& s_3& 0& s_5& 0& 0& s_8& t_9& 0& t_{11}& 0\\ 0& s_2& 0& s_4& 0& s_6& 0& t_8& 0& t_{10}& 0& t_{12}\end{array}\right]$

该发射矩阵表示通常采用多码字，即t表示一个独立信道编码的数据流，s表示另外一个独立信道编码的数据流。其中，从第7到第12个符号周期，发射两个符号所用的天线组合，正好是依次重复第1到第6个符号周期的天线组合，只是数据流t、s与天线组合的两个天线的对应关系变了。而上述的12个符号周期，对应于12种情况，都需要在一个TTI内遍历，而遍历的最优顺序，需要仿真可以确定。实验表明，只要能够保证s和t在不考虑干扰消除的情况下的CQI近似相等的遍历顺序都可以。但是在不同TTI的瞬时CQI的波动可能会稍微大一些。

相应的，如同上述的实施例，如统一规定为各个终端先检测数据流s，消除掉数据流s的干扰，再检测数据流t。从而数据流t和数据流s采用不同的MCS方式，或者给数据流t和数据流s分配不同的功率的方案是：数据流s采用较低阶的MCS，或者给数据流s分配较高的发射功率，以提高数据流s被正确检测的概率。

因此，本实施例提供的用于多播广播业务的MIMO系统的通信方法，通过将数据流s和数据流t中的某一个数据流的MCS(调制编码方式)调整得比较高，例如数据流t比较高，对于所有的接收终端，都是数据流t的CQI比较高；再结合轮流使用发射天线发射不同的数据流信号，从而可以提高信道传输的性能，对所有的接收终端都有较好的接收性能。

本发明实施例六提供的用于多播广播业务的MIMO系统的通信方法，如图3所示，还可以在上述实施例中，接收终端采用统一的规定顺序完成对数据流的检测后，还包括：

步骤301、反馈动态调整结果至各个发射天线；

该动态调整结果为增加或减少先检测的数据流与后检测的数据流采用的调制编码方式的最高调制阶次的差值，或者为增加或减少先检测的数据流与后检测的数据流发射功率值的差值；

步骤302、各个发射天线动态调整先检测的数据流的调制编码方式或发射功率。

该动态调整的一个方案是：每个接收终端都在每个TTI间隔或者每若干个TTI间隔，反馈希望增加MCS的阶次或者发射功率值的差值，还是减少MCS的阶次或者发射功率值的差值，而发射基站BS综合各个接收终端的反馈，来决定其后的一个或者若干个TTI是增加MCS的阶次或者发射功率值的差值，还是减少MCS的阶次或者发射功率值的差值，且每次增加或者减少的量，是收发双方约定好的。反馈信道的设计，可以是：由基站做能量统计，各个终端在相同的时频资源下，发送增加MCS的阶次或者发射功率值的差值的反馈信令(用相同的扩频码发)，基站通过统计在这个时频资源上的信号强度，以估算希望增加差值的终端用户数量；同样的方法还可以用来估算希望减少差值的终端用户的数量，最后BS综合二者做出决定，即增加差值还是减少差值。

以上所列举的本发明各实施例，都是针对这样的场景：多播广播业务的各个接收端最少具有2个接收天线，从而发射端发射2个独立信道编码的数据流。而多播广播业务的各个接收端的最少接收天线数目可能增加，相应的实施例如下所述。

多播广播业务的MIMO通信方法的实施例七，基站有4个发射天线，而多播广播业务的各个移动终端最少有3个接收天线的场景。对于单播类似场景，在申请号为200710004560的专利申请“多天线通信方法和系统”中已给出，对于发射端有4个发射天线，而空间复用的维数K＝3的场景，给出了以下的信号发射形式：

$\left[\begin{array}{cccc}{s}_i& s_{i+1}& t_i& t_{i+1}\\ -s_{i+1}^{*}& s_i^{*}& t_{i+2}& t_{i+3}\\ s_{i+2}& t_{i+4}& s_{i+3}& t_{i+5}\\ -s_{i+3}^{*}& t_{i+6}& s_{i+2}^{*}& t_{i+7}\\ s_{i+4}& t_{i+8}& t_{i+9}& s_{i+5}\\ -s_{i+5}^{*}& t_{i+10}& t_{i+11}& s_{i+4}^{*}\\ t_{i+12}& s_{i+7}& s_{i+6}& t_{i+13}\\ t_{i+14}& s_{i+6}^{*}& -s_{i+7}^{*}& t_{i+15}\\ t_{i+16}& t_{i+17}& s_{i+8}& s_{i+9}\\ t_{i+18}& t_{i+19}& -s_{i+9}^{*}& s_{i+8}^{*}\\ t_{i+20}& s_{i+10}& t_{i+21}& s_{i+11}\\ t_{i+22}& -s_{i+11}^{*}& t_{i+23}& s_{i+10}^{*}\end{array}\right]$

上面的发射矩阵中，4列分别表示各个发射天线，而各行分别表示各个符号周期，与上述各实施例的表达方式略有不同，上述信号的发射形式既可用于闭环，也可用于开环，其实施的条件是：该MIMO系统发射端有M个发射天线发射K路(K小于M)数据流。

该实施例七可以通过调整发射矩阵各行的顺序得到进一步优化。

$C_1=\left[\begin{array}{cccc}{s}_1& -s_2^{*}& s_7& s_{11}\\ s_2& s_1^{*}& s_8& s_{12}\\ s_3& s_5& s_9& -s_{10}^{*}\\ s_4& s_6& s_{10}& s_9^{*}\end{array}\right],$ $C_2=\left[\begin{array}{cccc}{s}_1& -s_3^{*}& s_7& s_{11}\\ s_2& s_5& s_8& -s_{10}^{*}\\ s_3& s_1^{*}& s_9& s_{12}\\ s_4& s_6& s_{10}& s_8^{*}\end{array}\right],$ $C_3=\left[\begin{array}{cccc}{s}_1& -s_4^{*}& s_7& s_{11}\\ s_2& s_5& s_8& -s_{10}^{*}\\ s_3& s_6& s_9& s_9^{*}\\ s_4& s_1^{*}& s_{10}& s_{12}\end{array}\right]$

上述各发射矩阵中，每一行表示一个发射天线，而每一列表示一个符号周期。上述各发射矩阵用于发射端有4个发射天线，而接收端的接收天线数目不少于3个的单播系统中，并且，在一个TTI的多个符号周期内，依次轮流使用上述的3个发射矩阵C₁、C₂和C₃，具体方式为：在1个TTI内的各依次相邻的12个符号周期内，按照各发射矩阵中各列的顺序，依次使用发射矩阵C₁的4列、C₂的4列和C₃的4列各1次。其特点是：C₁、C₂和C₃都满足末2个符号周期发射一组Alamouti空时分组码所用的两个发射天线与首2个符号周期发射一组Alamouti空时分组码所用的两个发射天线完全不同，例如在C₁中，首2个符号周期发射一组Alamouti空时分组码使用的天线1和2，与末2个符号周期发射一组Alamouti空时分组码使用的天线3和4完全不同，即所用的天线没有一个是相同的。由此，在C₁、C₂和C₃分别占用的依次相邻的4个符号周期内，依次发射的两组Alamouti空时分组码所用的两组天线完全不同，由此可以达到更好的分集增益。

用于单播的上述实施例七也可以推广到有包括基站和多个接收终端的多播和广播业务的应用场景中。

多播广播业务的MIMO通信方法的实施例八，基站有4个发射天线，而多播广播业务的各个移动终端最少有4个接收天线的场景。对于单播的类似场景，在申请号为200710000610的专利申请“MIMO多码字通信方法”中，给出了两个实施例，即：

一个是，对于基站有4个发射天线，而接收终端最少有4个接收天线的单播场景，给出的采用12种排列的方法所用的发射矩阵如下：

其中，a、b、c、d分别表示4路各自独立编码的数据流，并且这4路数据依照a、b、c、d的先后顺序被检测；

另外一个是，对于上述的单播场景，还有一种采用24种排列的方法，所用的发射矩阵如下：

其中，发射矩阵中a、b、c、d的含义与上述12种排列的发射矩阵中的a、b、c、d相同，在一个TTI的各个符号周期内，发射端依次使用上述发射矩阵的各列发射信号。

将上述两个针对单播的实施例推广到本实施例八的多播和广播业务中，基站有4个发射天线，而多播广播业务的各个移动终端最少有4个接收天线，在一个TTI的各个符号周期，基站使用以下两个发射矩阵中的任意一个发射信号，即：

或者

$\left[\begin{array}{cccc}a& c& d& b\\ b& d& c& a\\ c& b& a& d\\ d& a& b& c\end{array}\right]\left[\begin{array}{cccc}a& c& d& b\\ c& b& a& d\\ b& d& c& a\\ d& a& b& c\end{array}\right]\left[\begin{array}{cccc}a& b& c& d\\ c& d& b& a\\ d& c& a& b\\ b& a& d& c\end{array}\right]\left[\begin{array}{cccc}c& a& d& b\\ d& b& c& a\\ a& d& b& c\\ b& c& a& d\end{array}\right]\left[\begin{array}{cccc}a& c& d& b\\ d& a& b& c\\ b& d& c& a\\ c& b& a& d\end{array}\right]\left[\begin{array}{cccc}a& c& d& b\\ d& a& b& c\\ c& b& a& d\\ b& d& c& a\end{array}\right]$

其中，a、b、c、d分别表示4路各自独立编码的数据流，并且这4路数据依照a、b、c、d的先后顺序被检测，即接收终端首先检测a并消除a的干扰，其次检测b并消除b的干扰，再其次检测c并消除c的干扰，最后检测d。而数据流a、b、c、d依次采用更高阶或者不变的MCS，或者数据流a、b、c、d依次采用较低或者不变的发射功率；同时，数据流a、b、c、d中至少一个数据流采用比另外一个数据流更高阶的MCS，或者数据流a、b、c、d中至少一个数据流采用比另外一个数据流更低的发射功率。

如图4所示，为本发明多播广播业务的MIMO通信系统实施例的结构示意图。该多播广播业务的MIMO通信系统包括：发射机1，用于轮流使用至少两个发射天线发射独立信道编码的各个数据流信号，其中，至少一个数据流采用比其它数据流高阶的调制编码方式，或者为至少一个数据流分配的发射功率低于其它数据流；所述发射天线可以为物理天线或者虚拟天线。多个接收机，用于接收发射天线发射的各个数据流，图4中只示出一个接收机2的情形。

其中，在图4所示的一个发射机1和一个接收机2中，发射机1包括：检测顺序设置模块11，用于设定接收机2对要接收的独立信道编码的各个数据流的检测顺序；天线遍历设置模块12，用于设置发射天线或发射天线组合发射信号的遍历顺序。还包括：调制编码模块13，用于按照检测顺序设置模块11设定的检测顺序或反馈的动态调整结果，设置数据流的调制编码方式；和/或功率设置模块14，用于按照检测顺序设置模块11设定的检测顺序或反馈的动态调整结果，设置数据流的发射功率。

接收机2包括：检测模块21，用于按照检测顺序设置模块11设定的检测顺序，先检测采用低阶调制编码方式编码的数据流，再检测采用高阶调制编码方式编码的数据流；或者先检测分配高发射功率的数据流，再检测分配低发射功率的数据流；反馈模块22，用于反馈动态调整结果至各个发射机2的调制编码模块13或功率设置模块14，动态调整结果为增加或减少先检测的数据流与后检测的数据流的调制编码方式或功率的差值。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (14)

1.一种多播广播业务的MIMO通信方法，其特征在于包括： 

轮流使用至少两个发射天线发射独立信道编码的各个数据流信号，其中，至少一个所述数据流采用比其它数据流高阶的调制编码方式，或者为至少一个所述数据流分配的发射功率低于其它数据流； 

接收所述发射天线发射的所述各个数据流。 

2.根据权利要求1所述的多播广播业务的MIMO通信方法，其特征在于所述发射天线为：物理天线，或者虚拟天线。 

3.根据权利要求2所述的多播广播业务的MIMO通信方法，其特征在于所述轮流使用至少两个发射天线发射独立信道编码的各个数据流信号具体包括： 

在传输时间间隔内，轮流使用各个发射天线发射独立信道编码的各个数据流信号；或者， 

在传输时间间隔内，采用分集技术，使用各个发射天线的组合发射独立信道编码的各个数据流信号。 

4.根据权利要求3所述的多播广播业务的MIMO通信方法，其特征在于所述采用分集技术为：采用空时分组码的天线分集方法；或者，采用时延分集方法。 

5.根据权利要求1、2、3或4所述的多播广播业务的MIMO通信方法，其特征在于在所述轮流使用至少两个发射天线发射独立信道编码的各个数据流信号之前还包括：设定所述各个数据流的检测顺序。 

6.根据权利要求5所述的多播广播业务的MIMO通信方法，其特征在于在所述接收所述发射天线发射的所述各个数据流之后包括： 

按照所述检测顺序，先检测采用低阶调制编码方式编码的数据流，再检测采用高阶调制编码方式编码的数据流；或者， 

按照所述检测顺序，先检测分配高发射功率的数据流，再检测分配低发 射功率的数据流。 

7.根据权利要求6所述的多播广播业务的MIMO通信方法，其特征在于至少一个接收端采用干扰消除的检测技术对所述数据流进行检测，在所述接收端的接收信号中，按照所述检测顺序，消除先检测的数据流的干扰，再检测其他数据流。 

8.根据权利要求6所述的多播广播业务的MIMO通信方法，其特征在于在按照所述检测顺序检测数据流之后还包括： 

反馈动态调整结果至各个发射天线，所述动态调整结果为增加或减少先检测的数据流与后检测的数据流采用的调制编码方式的最高调制阶次的差值，或者为增加或减少先检测的数据流与后检测的数据流发射功率值的差值； 

各个发射天线动态调整先检测的数据流的所述调制编码方式或所述发射功率。 

9.一种多播广播业务的MIMO通信系统，其特征在于包括： 

发射机，用于轮流使用至少两个发射天线发射独立信道编码的各个数据流信号，其中，至少一个所述数据流采用比其它数据流高阶的调制编码方式，或者为至少一个所述数据流分配的发射功率低于其它数据流； 

多个接收机，用于接收所述发射天线发射的所述各个数据流。 

10.根据权利要求9所述的多播广播业务的MIMO通信系统，其特征在于所述发射天线为：物理天线，或者虚拟天线。 

11.根据权利要求9或10所述的多播广播业务的MIMO通信系统，其特征在于所述发射机包括：检测顺序设置模块，用于设定所述各个数据流的检测顺序。 

12.根据权利要求11所述的多播广播业务的MIMO通信系统，其特征在于所述发射机还包括：天线遍历设置模块，用于设置发射天线或发射天线组合发射信号的遍历顺序。 

13.根据权利要求12所述的多播广播业务的MIMO通信系统，其特征在于所述发射机还包括：

调制编码模块，用于设置所述数据流的调制编码方式；和/或，

功率设置模块，用于设置所述数据流的发射功率。 

14.根据权利要求13所述的多播广播业务的MIMO通信系统，其特征在于所述接收机包括：

检测模块，用于按照所述检测顺序，先检测采用低阶调制编码方式编码的数据流，再检测采用高阶调制编码方式编码的数据流；或者先检测分配高发射功率的数据流，再检测分配低发射功率的数据流；

反馈模块，用于反馈动态调整结果至各个所述发射机的调制编码模块或功率设置模块，所述动态调整结果为增加或减少先检测的数据流与后检测的数据流采用的调制编码方式的最高调制阶次的差值，或者为增加或减少先检测的数据流与后检测的数据流发射功率值的差值。 

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