專利名稱：：Lte-a中上行su-mimo的層交換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于移動(dòng)通訊領(lǐng)域，具體涉及一種LTE-A中上行SU-MIMO的層交換方法。
背景技術(shù)：
：在現(xiàn)行的高級(jí)長(zhǎng)期演進(jìn)LTE-A系統(tǒng)中，上行多輸入多輸出MIMO被認(rèn)為是LTE-A中的關(guān)鍵技術(shù)之一。為了達(dá)到更高的峰值速率和頻譜效率，引入上行鏈路的空間復(fù)用技術(shù)是不可避免的。以此達(dá)到TR36.913中關(guān)于上行鏈路的參數(shù)需求。此外，相對(duì)于中繼和多點(diǎn)協(xié)作之類的高級(jí)技術(shù)，上行單用戶MIMO可以看作是從長(zhǎng)期演進(jìn)LTE到高級(jí)長(zhǎng)期演進(jìn)LTE-A升級(jí)的第一步。而在最近3GPP會(huì)議中，一些提案提出層交換技術(shù)可以提高單用戶MIMO上行鏈路的性能。目前，一種用于單用戶MIMO上行鏈路2或4根發(fā)射天線的層交換技術(shù)被開(kāi)始討論，層交換技術(shù)可以從每一個(gè)碼流中獲得一定分集增益，從而提高用戶性能同時(shí)LTE-A的上行鏈路中的層映射方法可以使用與下行鏈路Release-8同樣的映射方法。在3GPP的56和57次會(huì)議中，關(guān)于上行單用戶的層交換達(dá)成了以下一些共識(shí)1.發(fā)射端傳輸?shù)淖疃啻a字?jǐn)?shù)是兩個(gè)；2.層交換方式通過(guò)級(jí)和基本轉(zhuǎn)移單元的不同分為以下三種結(jié)構(gòu)第一種結(jié)構(gòu)是調(diào)制符號(hào)級(jí)的層交換；第二種結(jié)構(gòu)是SC-FDMA符號(hào)級(jí)的層交換；第三種結(jié)構(gòu)是時(shí)隙級(jí)的層交換；3.關(guān)于層交換性能的比較方式是沒(méi)有HARQ-ACK空間綁定和沒(méi)有層交換的方式和有HARQ-ACK空間綁定和有層交換的方式的比較；現(xiàn)有的關(guān)于LTE-A上行SU-MIMO的層交換方法，主要是每個(gè)傳輸層針對(duì)調(diào)制符號(hào)級(jí)、SC-FDMA符號(hào)級(jí)和時(shí)隙級(jí)這三種方式進(jìn)行的簡(jiǎn)單層交換，當(dāng)傳輸塊傳輸錯(cuò)誤時(shí)，通過(guò)混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求機(jī)制HARQ，每次重傳時(shí)只是傳輸相同的層交換版本來(lái)提高系統(tǒng)性能。這類層交換方法的核心思想是經(jīng)過(guò)層映射后將每個(gè)傳輸層基于調(diào)制符號(hào)級(jí)、SC-FDMA符號(hào)級(jí)和時(shí)隙級(jí)進(jìn)行交換，一旦傳輸塊傳輸錯(cuò)誤時(shí)，將利用重傳機(jī)制，重新發(fā)送上次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，每次重傳時(shí)，每根天線傳輸相同的層交換數(shù)據(jù)。該方法雖然對(duì)于發(fā)射端和接收端實(shí)現(xiàn)起來(lái)較簡(jiǎn)單，一定程度上可以保證用戶的吞吐量，但這種方法存在以下不足在每層傳輸?shù)男盘?hào)數(shù)據(jù)經(jīng)歷的信道是性能始終較差的慢衰落信道時(shí)，當(dāng)發(fā)射端發(fā)送的數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤時(shí)，需要利用重傳機(jī)制，這時(shí)重新發(fā)送的上次傳輸數(shù)據(jù)就會(huì)與上次傳輸數(shù)據(jù)在相同傳輸層上進(jìn)行傳輸，經(jīng)歷相似的信道狀態(tài)，造成重傳數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤傳輸；由于通過(guò)重傳能提高用戶吞吐量是非常有限的，因而較難達(dá)到用戶的峰值速率和較高的頻譜效率。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述已有的問(wèn)題，提出一種LTE-A中上行SU-MIMO的層交換方法，以保證重傳數(shù)據(jù)的正確性，提高用戶的峰值速率和較高的頻譜效率。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的技術(shù)方案是首先，將經(jīng)過(guò)加擾和調(diào)制的復(fù)值調(diào)制符號(hào)按照下行鏈路Release-8的層映射方法，映射到一個(gè)或者多個(gè)傳輸層上；然后，將所有傳輸層上的數(shù)據(jù)按照調(diào)制符號(hào)級(jí)、SC-FDMA符號(hào)級(jí)或時(shí)隙級(jí)的方式進(jìn)行各個(gè)傳輸層的交換；最后，將經(jīng)過(guò)層交換的數(shù)據(jù)與重傳方式結(jié)合，根據(jù)不同的重傳次數(shù)，發(fā)射端發(fā)送不同的層交換副本。具體構(gòu)造步驟包括(1)根據(jù)發(fā)送端傳輸?shù)拇a字和傳輸層，將經(jīng)過(guò)加擾和調(diào)制的復(fù)值調(diào)制符號(hào)即碼字，映射到一個(gè)或者多個(gè)傳輸層上；(2)將所有傳輸層上的數(shù)據(jù)按照調(diào)制符號(hào)級(jí)或SC-FDMA符號(hào)級(jí)或時(shí)隙級(jí)方式進(jìn)行各個(gè)傳輸層的交換，將各層數(shù)據(jù)映射到不同的虛擬天線上進(jìn)行傳輸，完成用戶傳輸數(shù)據(jù)的層交換過(guò)程；(3)將經(jīng)過(guò)層交換的數(shù)據(jù)與重傳方式結(jié)合，當(dāng)用戶新發(fā)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤傳輸時(shí)，利用混合自動(dòng)重傳機(jī)制，在第一次重傳時(shí)，將上次傳輸?shù)牡谝粚訑?shù)據(jù)在第二個(gè)傳輸層上重新發(fā)送，通過(guò)第二根天線發(fā)射出去；將上次傳輸?shù)牡诙訑?shù)據(jù)在第一個(gè)傳輸層上重新發(fā)送，通過(guò)第一根天線發(fā)射出去。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的LTE-A中上行SU-MIMO的層交換方法具有如下優(yōu)點(diǎn)1.利用層交換技術(shù)可以從每一個(gè)碼流中獲得一定的分集增益，從而提高用戶的吞吐量；2.將層交換與重傳方式結(jié)合，既考慮了重傳能降低信道傳輸誤碼率以確保服務(wù)質(zhì)量來(lái)提高用戶性能的特點(diǎn)，又考慮了信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)所經(jīng)歷的信道狀況，從而獲得更多的分集增益，提高重傳數(shù)據(jù)的正確性，達(dá)到用戶的峰值速率和較高的頻譜效率。3.層交換方法是靜態(tài)配置，對(duì)于用戶與基站都沒(méi)有復(fù)雜度的提高。圖1是本發(fā)明的層交換流程圖；圖2是本發(fā)明中的層交換發(fā)射端示意圖；圖3是現(xiàn)有的兩碼子到四個(gè)傳輸層映射示意圖；圖4是本發(fā)明的調(diào)制符號(hào)級(jí)層交換與重傳次數(shù)結(jié)合示意圖；圖5是本發(fā)明的時(shí)隙級(jí)層交換與重傳次數(shù)結(jié)合示意圖；圖6是本發(fā)明的調(diào)制符號(hào)級(jí)層交換仿真示意圖；圖7是本發(fā)明的時(shí)隙級(jí)層交換仿真示意圖。具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出的上行SU-MIMO的層交換方法，為了保持低的峰均比值，層交換是在時(shí)域內(nèi)進(jìn)行。其主要考慮兩個(gè)方面一方面是根據(jù)調(diào)制符號(hào)級(jí)和時(shí)隙級(jí)這兩種基本方式進(jìn)行不同層的交換；另一方面是當(dāng)用戶數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，根據(jù)不同的重傳次數(shù)，4將重新發(fā)送的上次傳輸數(shù)據(jù)在不同層上進(jìn)行傳輸。參照?qǐng)Dl，本發(fā)明的層交換步驟如下步驟l，完成用戶傳輸數(shù)據(jù)的層映射過(guò)程。首先，確定發(fā)送端傳輸?shù)拇a字?jǐn)?shù)目和傳輸層數(shù)目；然后采用下行鏈路Release-8的層映射方法，完成空間復(fù)用的層映射。其中，碼字指經(jīng)過(guò)QAM調(diào)制和FEC編碼的數(shù)據(jù)流，構(gòu)成QAM調(diào)制模塊的輸出端；傳輸層指明確的QAM調(diào)制數(shù)據(jù)流，是碼字到層映射模塊的輸出端；具體的層映射過(guò)程如表1，它將每一碼字中的復(fù)值調(diào)制符號(hào)被映射到一個(gè)或者多個(gè)層上，即將碼字q的復(fù)制調(diào)制符號(hào)dW(O)，…，cf)(M，bW-l)映射到層x(i"[x，i)…x卜"(i)]T上，/二0，U，《-Ul川'u表示層數(shù)目，Msymb—是每一層中的調(diào)制符號(hào)個(gè)數(shù)。表1是現(xiàn)有的下行鏈路空間復(fù)用的層映射規(guī)范^S目碼^ft目,到層的,.11x(")(i)=d(n)(i)22x(i)=dw(i)i，^mb32x(")(i)=d(("(i)x("(i"d("(2i+l)42X(0)(i)=tT(2i)x'3>(i)=d("(2i+l)步驟2，執(zhí)行用戶各個(gè)傳輸層數(shù)據(jù)的交換過(guò)程。2.1根據(jù)級(jí)和基本傳輸單元，設(shè)定層交換的方式為調(diào)制符號(hào)級(jí)、SC-FDMA符號(hào)級(jí)和時(shí)隙級(jí)三種，該三種方式具體描述如下(a)調(diào)制符號(hào)級(jí)的層交換是在一個(gè)子幀內(nèi)，以調(diào)制符號(hào)級(jí)為單元將各個(gè)傳輸層數(shù)據(jù)進(jìn)行層交換。(b)SC-FDMA符號(hào)級(jí)的層交換是在一個(gè)子幀內(nèi)，以SC-FDMA符號(hào)級(jí)為單元將各個(gè)傳輸層數(shù)據(jù)進(jìn)行層交換。(c)時(shí)隙級(jí)的層交換是在一個(gè)子幀內(nèi)，以時(shí)隙級(jí)為單元將各個(gè)傳輸層數(shù)據(jù)進(jìn)行層交換。2.2將調(diào)制符號(hào)級(jí)、SC-FDMA符號(hào)級(jí)和時(shí)隙級(jí)這三種方式中的任何一種進(jìn)行各個(gè)傳輸層的交換，然后把各傳輸層的數(shù)據(jù)映射到不同的虛擬天線上進(jìn)行傳輸。a)如果采用調(diào)制符號(hào)級(jí)方式的層交換，則先將第一個(gè)傳輸層數(shù)據(jù)與第二個(gè)傳輸層數(shù)據(jù)交換，然后把第一個(gè)傳輸層數(shù)據(jù)映射到第一根天線上進(jìn)行傳輸，把第二個(gè)傳輸層數(shù)據(jù)映射到第二根天線上進(jìn)行傳輸。5b)如果采用SC-FDMA符號(hào)級(jí)方式的層交換，則先將第一個(gè)傳輸層數(shù)據(jù)與第二個(gè)傳輸層數(shù)據(jù)交換，然后把第一個(gè)傳輸層數(shù)據(jù)映射到第一根天線上進(jìn)行傳輸，把第二個(gè)傳輸層數(shù)據(jù)映射到第二根天線上進(jìn)行傳輸。c)如果采用時(shí)隙級(jí)方式的層交換，則先將第一個(gè)傳輸層數(shù)據(jù)與第二個(gè)傳輸層數(shù)據(jù)交換，然后把第一個(gè)傳輸層數(shù)據(jù)映射到第一根天線上進(jìn)行傳輸，把第二個(gè)傳輸層數(shù)據(jù)映射到第二根天線上進(jìn)行傳輸。步驟3，將完成層交換的數(shù)據(jù)與重傳方式結(jié)合進(jìn)行發(fā)送以兩個(gè)傳輸層為例，其發(fā)送過(guò)程如下(3.1)當(dāng)用戶新發(fā)數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤時(shí)，利用混合自動(dòng)重傳機(jī)制，在第一次重傳用戶數(shù)據(jù)時(shí)，將上次傳輸?shù)牡谝粚佑脩粜掳l(fā)數(shù)據(jù)在第二個(gè)傳輸層上重新發(fā)送，通過(guò)第二根天線發(fā)射出去。(3.2)上次傳輸?shù)牡诙佑脩粜掳l(fā)數(shù)據(jù)在第一個(gè)傳輸層上重新發(fā)送，通過(guò)第一根天線發(fā)射出去。上述步驟3.1和3.2均適用于調(diào)制符號(hào)級(jí)、SC-FDMA符號(hào)級(jí)和時(shí)隙級(jí)的不同傳輸層交換方式。本發(fā)明的效果可以通過(guò)以下仿真進(jìn)一步說(shuō)明A.仿真條件本發(fā)明仿真的發(fā)射端框圖如圖2所示，它使用兩個(gè)碼字，四個(gè)傳輸層，四根發(fā)射天線四根接收天線，最大重傳次數(shù)是三次。其中碼字l的數(shù)據(jù)按照奇數(shù)偶數(shù)分成兩流數(shù)據(jù)，分別映射到第一個(gè)和第二個(gè)傳輸層上，碼字2的數(shù)據(jù)按照奇數(shù)偶數(shù)分成兩流數(shù)據(jù)，分別映射到第三個(gè)和第四個(gè)傳輸層上，如圖3所示。當(dāng)采用調(diào)制符號(hào)級(jí)的傳輸層交換方式時(shí)，如果用戶端新發(fā)數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤，則利用混合自動(dòng)重傳，共重傳三次；在第一次重傳時(shí)，將第二層的傳輸數(shù)據(jù)映射到第一根天線上進(jìn)行傳輸，第一層的傳輸數(shù)據(jù)映射到第二根天線上進(jìn)行傳輸，第四層的傳輸數(shù)據(jù)映射到第三根天線上進(jìn)行傳輸，第三層的傳輸數(shù)據(jù)映射到第四根天線上進(jìn)行傳輸；在第二次重傳時(shí)，將第三層的傳輸數(shù)據(jù)映射到第一根天線上進(jìn)行傳輸，第四層的傳輸數(shù)據(jù)映射到第二根天線上進(jìn)行傳輸，第一層的傳輸數(shù)據(jù)映射到第三根天線上進(jìn)行傳輸，第二層的傳輸數(shù)據(jù)映射到第四根天線上進(jìn)行傳輸；在第三次重傳時(shí)，將第四層的傳輸數(shù)據(jù)映射到第一根天線上進(jìn)行傳輸，第三層的傳輸數(shù)據(jù)映射到第二根天線上進(jìn)行傳輸，第二層的傳輸數(shù)據(jù)映射到第三根天線上進(jìn)行傳輸，第一層的傳輸數(shù)據(jù)映射到第四根天線上進(jìn)行傳輸，如圖4所示。當(dāng)采用時(shí)隙級(jí)的傳輸層交換方式時(shí)，如果用戶端新發(fā)數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤，則利用混合自動(dòng)重傳，共重傳三次，在第一次重傳時(shí)，將第二層的傳輸數(shù)據(jù)映射到第一根天線上進(jìn)行傳輸，第一層的傳輸數(shù)據(jù)映射到第二根天線上進(jìn)行傳輸，第四層的傳輸數(shù)據(jù)映射到第三根天線上進(jìn)行傳輸，第三層的傳輸數(shù)據(jù)映射到第四根天線上進(jìn)行傳輸；在第二次重傳時(shí)，將第三層的傳輸數(shù)據(jù)映射到第一根天線上進(jìn)行傳輸，第四層的傳輸數(shù)據(jù)映射到第二根天線上進(jìn)行傳輸，第一層的傳輸數(shù)據(jù)映射到第三根天線上進(jìn)行傳輸，第二層的傳輸數(shù)據(jù)映射到第四根天線上進(jìn)行傳輸；在第三次重傳時(shí)，將第四層的傳輸數(shù)據(jù)映射到第一根天線上進(jìn)行傳輸，第三層的傳輸數(shù)據(jù)映射到第二根天線上進(jìn)行傳輸，第二層的傳輸數(shù)6據(jù)映射到第三根天線上進(jìn)行傳輸，第一層的傳輸數(shù)據(jù)映射到第四根天線上進(jìn)行傳輸，如圖5所示。B.仿真參數(shù)設(shè)置本發(fā)明仿真的鏈路級(jí)參數(shù)的具體設(shè)置如表2:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>C仿真結(jié)果當(dāng)采用調(diào)制符號(hào)級(jí)的傳輸層交換方式時(shí)，仿真比較HARQ-ACK空間綁定的層交換方式、沒(méi)有HARQ-ACK空間綁定的沒(méi)有層交換方式和本發(fā)明提出的層交換方式在不同信噪比下用戶吞吐量的大小，如圖6所示。當(dāng)采用時(shí)隙級(jí)的傳輸層交換方式時(shí)，仿真比較HARQ-ACK空間綁定的層交換方式、沒(méi)有HARQ-ACK空間綁定的沒(méi)有層交換方式和本發(fā)明提出的層交換方式在不同信噪比下用戶吞吐量的大小，如圖7所示。由仿真結(jié)果表明，HARQ-ACK空間綁定的層交換和沒(méi)有HARQ-ACK空間綁定的不加層交換，在不同信噪比下用戶的吞吐量基本接近，這說(shuō)明層交換在降低反饋量的情況下，對(duì)用戶性能有一定提高。同時(shí)，本發(fā)明提出將層交換與重傳方式結(jié)合，在不同的重傳過(guò)程中，使用不同層交換副本的方法，能夠獲得一定的空間分集，保證重傳數(shù)據(jù)的正確性，提高用戶的峰值速率和較高的頻譜效率。此外，本發(fā)明提出的層交換方法是靜態(tài)配置，同時(shí)重傳時(shí)只需反饋l比特，沒(méi)有增加復(fù)雜度和反饋量，同時(shí)性能還有一定提高。權(quán)利要求一種LTE-A中上行SU-MIMO的層交換方法，包括如下步驟(1)根據(jù)發(fā)送端傳輸?shù)拇a字和傳輸層，將經(jīng)過(guò)加擾和調(diào)制的復(fù)值調(diào)制符號(hào)即碼字，映射到一個(gè)或者多個(gè)傳輸層上；(2)將所有傳輸層上的數(shù)據(jù)按照調(diào)制符號(hào)級(jí)或SC-FDMA符號(hào)級(jí)或時(shí)隙級(jí)的方式進(jìn)行各個(gè)傳輸層的交換，再將各傳輸層的數(shù)據(jù)映射到不同的虛擬天線上進(jìn)行傳輸，完成用戶傳輸數(shù)據(jù)的層交換過(guò)程；(3)將經(jīng)過(guò)層交換的數(shù)據(jù)與重傳方式結(jié)合，當(dāng)用戶新發(fā)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤傳輸時(shí)，利用混合自動(dòng)重傳機(jī)制，在第一次重傳時(shí)，將上次傳輸?shù)牡谝粚訑?shù)據(jù)在第二個(gè)傳輸層上重新發(fā)送，通過(guò)第二根天線發(fā)射出去；將上次傳輸?shù)牡诙訑?shù)據(jù)在第一個(gè)傳輸層上重新發(fā)送，通過(guò)第一根天線發(fā)射出去。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層映射方法，其中步驟(1)所述的將經(jīng)過(guò)加擾和調(diào)制的復(fù)值調(diào)制符號(hào)即碼字，映射到一個(gè)或者多個(gè)傳輸層上，是將每一碼字中的復(fù)值調(diào)制符號(hào)映射到一個(gè)或者多個(gè)層上，即將碼字q的復(fù)制調(diào)制符號(hào)d(q)(O)，…，d(°)(Msymb(q)-l)映射到層x(i)二[x(。)(i).,x("-"(i)]T上，f=<U,..,A0—L其中u表示層數(shù)目，Msymb—是每一層中的調(diào)制符號(hào)個(gè)數(shù)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層映射方法，其中步驟(2)涉及的調(diào)制符號(hào)級(jí)傳輸層交換和數(shù)據(jù)傳輸，是在一個(gè)子幀內(nèi)，先將第一個(gè)傳輸層數(shù)據(jù)與第二個(gè)傳輸層數(shù)據(jù)交換，再把第一個(gè)傳輸層數(shù)據(jù)映射到第一根天線上進(jìn)行傳輸，把第二個(gè)傳輸層數(shù)據(jù)映射到第二根天線上進(jìn)行傳輸。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層映射方法，其中步驟(2)涉及的SC-FDMA符號(hào)級(jí)傳輸層交換和數(shù)據(jù)傳輸，是在一個(gè)子幀內(nèi)，先將第一個(gè)傳輸層數(shù)據(jù)與第二個(gè)傳輸層數(shù)據(jù)交換，再把第一個(gè)傳輸層數(shù)據(jù)映射到第一根天線上進(jìn)行傳輸，把第二個(gè)傳輸層數(shù)據(jù)映射到第二根天線上進(jìn)行傳輸。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層映射方法，其中步驟(2)涉及的時(shí)隙級(jí)傳輸層交換和數(shù)據(jù)傳輸，是在一個(gè)子幀內(nèi)，先將第一個(gè)傳輸層數(shù)據(jù)與第二個(gè)傳輸層數(shù)據(jù)交換，再把第一個(gè)傳輸層數(shù)據(jù)映射到第一根天線上進(jìn)行傳輸，把第二個(gè)傳輸層數(shù)據(jù)映射到第二根天線上進(jìn)行傳輸。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種LTE-A中上行SU-MIMO的層交換方法，它屬于移動(dòng)通訊領(lǐng)域，主要解決重傳對(duì)用戶吞吐量的提高非常有限，較難達(dá)到用戶的峰值速率和較高頻譜效率的問(wèn)題。其步驟是將經(jīng)過(guò)加擾和調(diào)制的復(fù)值調(diào)制符號(hào)按照下行鏈路Release-8的層映射方法，映射到一個(gè)或者多個(gè)傳輸層上；將所有傳輸層上的數(shù)據(jù)按照調(diào)制符號(hào)級(jí)、SC-FDMA符號(hào)級(jí)或時(shí)隙級(jí)的方式進(jìn)行各個(gè)傳輸層的交換；將經(jīng)過(guò)層交換的數(shù)據(jù)與重傳方式結(jié)合，根據(jù)不同的重傳次數(shù)，發(fā)射端發(fā)送不同的層交換副本。本發(fā)明提出的層交換與重傳方式的結(jié)合，提高了重傳數(shù)據(jù)的正確性，達(dá)到了用戶的峰值速率和較高頻譜效率的優(yōu)點(diǎn)?？蓱?yīng)用第四代移動(dòng)通信領(lǐng)域。文檔編號(hào)H04W28/02GK101692620SQ20091002379公開(kāi)日2010年4月7日申請(qǐng)日期2009年9月4日優(yōu)先權(quán)日2009年9月4日發(fā)明者任敏,張鵬,李曉輝,薛鑫申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)