一种空间分层传输方法及装置

摘要

本发明公开了一种空间分层传输方法及装置。其方法包括：将待传输的数据分为至少两层空间数据；确定每层空间数据的符号速率，使各层空间数据的误符号速率之间的误差在预定的误差阈值内；按照确定的符号速率对各层空间数据进行编码后发送。本发明实施例，为各层空间数据确定的符号速率使得各层空间数据检测后的误符号速率在预定的误差阈值内，通过对不同层的空间数据采用不同保护能力的纠错编码方案，进而平衡各层空间数据的误符号速率，使各层空间数据的传输性能趋于一致，从而提高了系统性能。

权利要求

1.一种空间分层传输方法，其特征在于，包括：将待传输的数据分为至少两层空间数据；

确定每层空间数据的符号速率，使各层空间数据的误符号速率之间的误差在预定的误差阈值内；

按照确定的符号速率对各层空间数据进行编码后发送。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，各层空间数据的符号速率各不相同。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，确定各层空间数据的符号速率，包括：根据相等错误概率准则确定各层空间数据的符号速率。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据相等错误概率准则确定各层空间数据的符号速率，包括：在满足预定的符号速率约束的条件下，通过仿真的方式确定各层空间数据的符号速率。

5.一种空间分层传输方法，其特征在于，包括：分别接收各层空间数据，各层空间数据的符号速率是发送端为保证各层空间数据的误符号速率之间的误差在预定的误差阈值内而设定的；

分别对各层空间数据进行译码；

根据译码后的各层空间数据得到发送端传输的数据。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，各层空间数据的符号速率各不相同。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，各层空间数据的符号速率是根据相等错误概率准则确定的。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，各层空间数据的符号速率是在满足预定的符号速率约束的条件下，通过仿真的方式确定的。

9.一种空间分层传输装置，其特征在于，包括：空间分层模块，用于将待传输的数据分为至少两层空间数据；

符号速率确定模块，用于确定每层空间数据的符号速率，使各层空间数据的误符号速率之间的误差在预定的误差阈值内；

数据发送模块，用于按照确定的符号速率对各层空间数据进行编码后发送。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，各层空间数据的符号速率各不相同。

11.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述符号速率确定模块用于：根据相等错误概率准则确定各层空间数据的符号速率。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述符号速率确定模块用于：在满足预定的符号速率约束的条件下，通过仿真的方式确定各层空间数据的符号速率。

13.一种空间分层传输装置，其特征在于，包括：数据接收模块，用于分别接收各层空间数据，各层空间数据的符号速率是发送端为保证各层空间数据的误符号速率之间的误差在预定的误差阈值内而设定的；

译码模块，用于分别对各层空间数据进行译码；

数据获取模块，用于根据译码后的各层空间数据得到发送端传输的数据。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，各层空间数据的符号速率各不相同。

15.根据权利要求13或14所述的装置，其特征在于，各层空间数据的符号速率是根据相等错误概率准则确定的。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，各层空间数据的符号速率是在满足预定的符号速率约束的条件下，通过仿真的方式确定的。

说明书

一种空间分层传输方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种空间分层传输方法及装置。

背景技术

[0002] 现有的多输入多输出(MIMO)系统中，可以采用基于比特交织编码调制(Bit Interleaved Coded Modulation，BICM)结构的准正交空时块编码(QO-STBC)发送方案。QO-STBC能够取得分集和复用的折中，并且特殊设计的QO-STBC码能够实现空间分层模式的传输。这种空间分层模式适合于基于干扰删除(Successive Interference Cancellation，SIC)的接收机算法，并且在低复杂度的线性检测(例如ZF，MMSE)下，也具有优良的性能。其通过将数据流划分成多个空间数据层，每层内的数据具有相同的检测后分集度，并且各层数据的检测后分集度也趋于相等，从而取得良好的整体性能。

[0003] QO-STBC发送方案对各层数据的分集度的粗调，虽然取得了良好的整体性能。但由于干扰删除不理想等因素的影响，各层数据流检测后的误符号速率会有一定的差距，造成性能的损失。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种空间分层传输方法及装置，以解决采用QO-STBC发送方案导致各层数据流检测后的误符号速率有差距，造成性能损失的问题。

[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

[0006] 一种空间分层传输方法，包括：

[0007] 将待传输的数据分为至少两层空间数据；

[0008] 确定每层空间数据的符号速率，使各层空间数据的误符号速率之间的误差在预定的误差阈值内；

[0009] 按照确定的符号速率对各层空间数据进行编码后发送。

[0010] 优选的，各层空间数据的符号速率各不相同。

[0011] 基于上述任意方法实施例，优选的，确定各层空间数据的符号速率，包括：

[0012] 根据相等错误概率准则确定各层空间数据的符号速率。

[0013] 优选的，根据相等错误概率准则确定各层空间数据的符号速率，包括：

[0014] 在满足预定的符号速率约束的条件下，通过仿真的方式确定各层空间数据的符号速率。

[0015] 一种空间分层传输方法，包括：

[0016] 分别接收各层空间数据，各层空间数据的符号速率是发送端为保证各层空间数据的误符号速率之间的误差在预定的误差阈值内而设定的；

[0017] 分别对各层空间数据进行译码；

[0018] 根据译码后的各层空间数据得到发送端传输的数据。

[0019] 优选的，各层空间数据的符号速率各不相同。

[0020] 基于上述任意方法实施例，优选的，各层空间数据的符号速率是根据相等错误概率准则确定的。

[0021] 优选的，各层空间数据的符号速率是在满足预定的符号速率约束的条件下，通过仿真的方式确定的。

[0022] 基于与方法同样的发明构思，本发明实施例还提供一种空间分层传输装置，包括：

[0023] 空间分层模块，用于将待传输的数据分为至少两层空间数据；

[0024] 符号速率确定模块，用于确定每层空间数据的符号速率，使各层空间数据的误符号速率之间的误差在预定的误差阈值内；

[0025] 数据发送模块，用于按照确定的符号速率对各层空间数据进行编码后发送。

[0026] 优选的，各层空间数据的符号速率各不相同。

[0027] 基于上述任意装置实施例，优选的，所述符号速率确定模块用于：

[0028] 根据相等错误概率准则确定各层空间数据的符号速率。

[0029] 优选的，所述符号速率确定模块用于：

[0030] 在满足预定的符号速率约束的条件下，通过仿真的方式确定各层空间数据的符号速率。

[0031] 基于与方法同样的发明构思，本发明实施例还提供一种基站，包括：

[0032] 处理器，用于读取存储器中的程序，执行下列过程：

[0033] 将待传输的数据分为至少两层空间数据；

[0034] 确定每层空间数据的符号速率，使各层空间数据的误符号速率之间的误差在预定的误差阈值内；

[0035] 按照确定的符号速率对各层空间数据进行编码后通过接收机发送；

[0036] 收发机，用于在处理器的控制下接收和发送数据；

[0037] 存储器，用于保存处理器执行操作时所使用的数据。

[0038] 优选的，各层空间数据的符号速率各不相同。

[0039] 基于上述任意基站实施例，优选的，根据相等错误概率准则确定各层空间数据的符号速率。

[0040] 优选的，在满足预定的符号速率约束的条件下，通过仿真的方式确定各层空间数据的符号速率。

[0041] 基于与方法同样的发明构思，本发明实施例还提供一种空间分层传输装置，包括：

[0042] 数据接收模块，用于分别接收各层空间数据，各层空间数据的符号速率是发送端为保证各层空间数据的误符号速率之间的误差在预定的误差阈值内而设定的；

[0043] 译码模块，用于分别对各层空间数据进行译码；

[0044] 数据获取模块，用于根据译码后的各层空间数据得到发送端传输的数据。

[0045] 优选的，各层空间数据的符号速率各不相同。

[0046] 基于上述任意装置实施例，优选的，各层空间数据的符号速率是根据相等错误概率准则确定的。

[0047] 优选的，各层空间数据的符号速率是在满足预定的符号速率约束的条件下，通过仿真的方式确定的。

[0048] 基于与方法同样的发明构思，本发明实施例还提供一种用户设备，包括：

[0049] 处理器，用于读取存储器中的程序，执行下列过程：

[0050] 分别通过接收机接收各层空间数据，各层空间数据的符号速率是发送端为保证各层空间数据的误符号速率之间的误差在预定的误差阈值内而设定的；

[0051] 分别对各层空间数据进行译码；

[0052] 根据译码后的各层空间数据得到发送端传输的数据；

[0053] 收发机，用于在处理器的控制下接收和发送数据；

[0054] 存储器，用于保存处理器执行操作时所使用的数据。

[0055] 优选的，各层空间数据的符号速率各不相同。

[0056] 基于上述任意装置实施例，优选的，各层空间数据的符号速率是根据相等错误概率准则确定的。

[0057] 优选的，各层空间数据的符号速率是在满足预定的符号速率约束的条件下，通过仿真的方式确定的。

附图说明

[0058] 图1为本发明实施例提供的发送端进行空间分层传输的一个方法流程图；

[0059] 图2为本发明实施例提供的接收端进行空间分层传输的一种方法流程图；

[0060] 图3为本发明实施例提供的发送端进行空间分层传输的另一个方法流程图；

[0061] 图4为本发明实施例提供的接收端进行空间分层传输的另一种方法流程图；

[0062] 图5为3天线系统下的误比特率性能曲线图；

[0063] 图6为4天线系统下的误比特率性能曲线图；

[0064] 图7为本发明实施例提供的一种空间分层传输装置示意图；

[0065] 图8为本发明实施例提供的一种基站结构示意图；

[0066] 图9为本发明实施例提供的另一种空间分层传输装置示意图；

[0067] 图10为本发明实施例提供的一种用户设备的结构示意图。

具体实施方式

[0068] 下面将结合附图，对本发明实施例提供的技术方案进行详细说明。

[0069] 本发明实施例提供的空间分层传输方法在发送端的实现方式如图1所示，具体包括如下操作：

[0070] 步骤100、将待传输的数据分为至少两层空间数据。

[0071] 步骤110、确定每层空间数据的符号速率，使各层空间数据的误符号速率之间的误差在预定的误差阈值内。

[0072] 本发明实施例中，空间数据的误符号速率是指空间数据检测后的误符号速率。

[0073] 步骤120、按照确定的符号速率对各层空间数据进行编码后发送。

[0074] 本发明实施例提供的方法，为各层空间数据确定的符号速率使得各层空间数据检测后的误符号速率在预定的误差阈值内，通过对不同层的空间数据采用不同保护能力的纠错编码方案，进而平衡各层空间数据的误符号速率，使各层空间数据的传输性能趋于一致，从而提高了系统性能。

[0075] 本发明实施例中，优选的，各层空间数据的符号速率各不相同，从而对不同的空间数据流提供不等的错误保护。

[0076] 本发明实施例中，确定各层空间数据的符号速率的实现方式有多种，只要能够使得各层空间数据检测后的误符号速率在预定的误差阈值内即可。优选的，根据相等错误概率准则确定各层空间数据的符号速率。

[0077] 相等错误概率准则是使检测后的误符号速率尽量相等的原则。基于该准则确定各层空间数据的符号速率时，具体可以是在满足预定的符号速率约束的条件下，通过仿真的方式确定各层空间数据的符号速率。

[0078] 本发明实施例提供的空间分层传输方法在接收端侧的实现方式如图2所示，具体包括如下操作：

[0079] 步骤200、分别接收各层空间数据，各层空间数据的符号速率是发送端为保证各层空间数据的误符号速率之间的误差在预定的误差阈值内而确定的。

[0080] 步骤210、分别对各层空间数据进行译码。

[0081] 步骤220、根据译码后的各层空间数据得到发送端传输的数据。

[0082] 本发明实施例中，由于各层空间数据的符号速率是为保证各层空间数据的误符号速率之间的误差在预定的误差阈值内而确定的。因此各层空间译码后的误差率在预定的误差阈值内，从而提高了系统性能。

[0083] 优选的，各层空间数据的符号速率各不相同。

[0084] 优选的，各层空间数据的符号速率是根据相等错误概率准则确定的。

[0085] 优选的，各层空间数据的符号速率是在满足预定的符号速率约束的条件下，通过仿真的方式确定的。

[0086] 本发明实施例提供的技术方案针对串行干扰删除接收机。

[0087] 以MIMO系统中采用本发明实施例提供的技术方案为例，发送端进行传输时的流程如图3所示，接收端进行传输时的流程如图4所示。

[0088] 其中，L是turbo编码器的个数，ki是信息为的个数，ni是turbo码的码长，1≤i≤L。

[0089] 其中，符号速率R1＞R2＞,…,＞RL。

[0090] 以3天线和4天线为例，其相应的传输码字为G3和G4。

[0091] 基于G3的3天线系统和基于G4的4天线系统的原理如下：

[0092]

[0093] 当收发端均采用3根天线(即NT＝3，NR＝3)时，若以码字G3为发送矩阵，接收端的接收信号表示为：

[0094]

[0095]

[0096] 可以等价表达式为：

[0097]

[0098] 同理，当收发端均采用4根天线(即NT＝4，NR＝4)时，G4的等效信道矩阵表达式为：

[0099] 显然，对于任意NR≥RG的MIMO系统，都可以类似得到G3，G4的等效信道矩阵，然后采用V-BLAST结构的ZF或者OSIC算法进行检测。

[0100] 其中，每根发射天线与接收天线之间的无线信道相互独立，服从平坦瑞利衰落。信道衰落系数服从均值为0，方差为1的独立同分布复高斯随机分布。假设在接收端完全知道信道信息(CSI)。

[0101] 图5给出了空时发送码字G3在16QAM调制下的误比特率性能曲线，分别采用MLC结构和BICM结构。并与BICM结构采用QPSK调制的V-BLAST系统进行性能比较。V-BLAST系统使用的信道编码符号速率为0.75。对于MLC结构并使用G3作为发送矩阵的QO-STBC系统，信道编码采用3个并行的turbo码对每层数据进行保护。依据MLC编码的符号速率选择准则，得到R1＝0.84,R2＝0.7375,R3＝0.53。等效符号速率为Rc＝0.675。BICM结构的QO-STBC系统采用一个符号速率为0.675的Turbo编码器。三种方案具有相同的频谱效率5/3*4*0.675＝3*2*0.75＝4.5bit/s/Hz。从图6可以看出，当使用基于OSIC接收机，-5在BER为1×10 时，与BICM结构相比，本发明实施例提出的MLC结构可以获得约0.5dB的增益；与V-BLAST系统相比，本发明实施例所提出的发送方案可以获得约3.9dB的增益；当-5
使用ZF-LD接收机，在BER为1×10 时，与BICM结构相比，可以获得约0.5dB的增益，相对于V-BLAST系统，可以获得高达7.3dB的增益。

[0102] 当收发端均采用4根天线时，QO-STBC系统使用码字发送矩阵G4和16-QAM调制，对于MLC结构，信道编码采用3个并行的turbo编码器对每层数据进行保护，R1＝0.94,R2＝0.81,R3＝0.58，等效符号速率为Rc＝0.75。BICM方式的QO-STBC发送结构采用一个固定符号速率Rc＝0.75的turbo码。BICM结构的V-BLAST系统使用QPSK调制和符号速率为0.75的turbo编码。三者系统频谱效率同为8/4*4*0.75＝4*2*0.75＝6bit/s/Hz。-5
从图6可以看出，当使用基于OSIC接收机，在BER为1×10 时，与BICM结构相比，本发明实施例所提出的MLC结构可以获得约1.2dB的性能增益；与V-BLAST系统相比，采用MLC和-5
G4的系统可以获得约3.2dB的增益；当使用ZF-LD接收机，在BER为1×10 时，本发明实施例所提出的基于码字G4的MLC系统相对于BICM结构的QO-STBC系统可以获得1.3dB的性能增益，相对于BICM结构的V-BLAST系统可以获得高达7.8dB的增益。在高SNR区域，基于ZF线性接收机的MLC编码的QO-STBC系统的性能甚至优于基于SIC接收机的BICM结构的QO-STBC系统，验证了本发明实施例所提出的基于MLC的QO-STBC系统不仅接收机复杂度低，而且相对BICM系统和V-BLAST系统都取得了较大的增益。

[0103] 基于与方法同样的发明构思，本发明实施例还提供一种空间分层传输装置，如图7所示，包括：

[0104] 空间分层模块701，用于将待传输的数据分为至少两层空间数据；

[0105] 符号速率确定模块702，用于确定每层空间数据的符号速率，使各层空间数据的误符号速率之间的误差在预定的误差阈值内；

[0106] 数据发送模块703，用于按照确定的符号速率对各层空间数据进行编码后发送。

[0107] 优选的，各层空间数据的符号速率各不相同。

[0108] 优选的，所述符号速率确定模块702用于：

[0109] 根据相等错误概率准则确定各层空间数据的符号速率。

[0110] 优选的，所述符号速率确定模块702用于：

[0111] 在满足预定的符号速率约束的条件下，通过仿真的方式确定各层空间数据的符号速率。

[0112] 基于与方法同样的发明构思，本发明实施例还提供一种基站，如图8所示，包括：

[0113] 处理器800，用于读取存储器820中的程序，执行下列过程：

[0114] 将待传输的数据分为至少两层空间数据；

[0115] 确定每层空间数据的符号速率，使各层空间数据的误符号速率之间的误差在预定的误差阈值内；

[0116] 按照确定的符号速率对各层空间数据进行编码后通过收发机810发送。

[0117] 收发机810，用于在处理器800的控制下接收和发送数据。

[0118] 其中，在图8中，总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器800代表的一个或多个处理器和存储器820代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。收发机
810可以是多个元件，即包括发送机和接收机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。处理器800负责管理总线架构和通常的处理，存储器820可以存储处理器800在执行操作时所使用的数据。

[0119] 优选的，各层空间数据的符号速率各不相同。

[0120] 优选的，根据相等错误概率准则确定各层空间数据的符号速率。

[0121] 优选的，在满足预定的符号速率约束的条件下，通过仿真的方式确定各层空间数据的符号速率。

[0122] 基于与方法同样的发明构思，本发明实施例还提供一种空间分层传输装置，如图9所示，包括：

[0123] 数据接收模块901，用于分别接收各层空间数据，各层空间数据的符号速率是发送端为保证各层空间数据的误符号速率之间的误差在预定的误差阈值内而设定的；

[0124] 译码模块902，用于分别对各层空间数据进行译码；

[0125] 数据获取模块903，用于根据译码后的各层空间数据得到发送端传输的数据。

[0126] 优选的，各层空间数据的符号速率各不相同。

[0127] 优选的，各层空间数据的符号速率是根据相等错误概率准则确定的。

[0128] 优选的，各层空间数据的符号速率是在满足预定的符号速率约束的条件下，通过仿真的方式确定的。

[0129] 基于与方法同样的发明构思，本发明实施例还提供一种用户设备，如图10所示，包括：

[0130] 处理器1000，用于读取存储器1020中的程序，执行下列过程：

[0131] 通过收发机1010分别接收各层空间数据，各层空间数据的符号速率是发送端为保证各层空间数据的误符号速率之间的误差在预定的误差阈值内而设定的；

[0132] 分别对各层空间数据进行译码；

[0133] 根据译码后的各层空间数据得到发送端传输的数据。

[0134] 收发机1010，用于在处理器1000的控制下接收和发送数据。

[0135] 其中，在图10中，总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器1000代表的一个或多个处理器和存储器1020代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。收发机1010可以是多个元件，即包括发送机和接收机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。针对不同的用户设备，用户接口1030还可以是能够外接内接需要设备的接口，连接的设备包括但不限于小键盘、显示器、扬声器、麦克风、操纵杆等。

[0136] 处理器1000负责管理总线架构和通常的处理，存储器1020可以存储处理器1000在执行操作时所使用的数据。

[0137] 优选的，各层空间数据的符号速率各不相同。

[0138] 优选的，各层空间数据的符号速率是根据相等错误概率准则确定的。

[0139] 优选的，各层空间数据的符号速率是在满足预定的符号速率约束的条件下，通过仿真的方式确定的。

[0140] 本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

[0141] 本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

[0142] 这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

[0143] 这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

[0144] 尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

[0145] 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。