CN101277165A - Mimo-mmse-sic-harq通信系统 - Google Patents

Abstract

一种MIMO－MMSE－SIC－HARQ通信系统，包括发射机和接收机，其中所述发射机包括编码调制器，所述编码调制器包括：分段单元，适于将发射天线数据流分段为两个或两个以上的子数据流，CRC编码器，适于对所述子数据流进行比特校验编码和打孔；交织器，适于对编码数据流进行交织；调制器；所述接收机包括：信道质量测量器，适于测量并计算信道质量，得到每个数据流实际经历的信道质量；MMSE检测器，适于对数据流进行MMSE检测；SIC检测器，适于对数据流进行SIC检测；分层检测器，对数据流进行分层检测。相对于现有的MIMO－MMSE－SIC－HARQ通信系统，本发明能够降低整个接收机的运算复杂度，改进检测的差错性能，同时提高系统容量。

Description

MIMO-MMSE-SIC-HARQ通信系统

技术领域

本发明涉及无线通信系统中的信息传输，特别涉及一种MIMO-MMSE-SIC-HARQ通信系统，用于处理数据流采用的MCS方案与实际经历的信道质量不匹配时的方案，以提高系统容量。

背景技术

图1示出了一种现有的MIMO-MMSE-SIC-HARQ(multiple inputmultiple output-minimum mean square error-successiveinterference cancellation-hybrid automatic retransmissionrequest)通信系统。MIMO-MMSE-SIC-HARQ通信系统100包括发射机102和接收机104。

发射机102进行多个数据流的并行传输，图1中以两个流为例进行说明。根据接收机反馈的信道质量CQI(channel qualityindicator)值，进行编码调制方案MCS的选择。第一个数据流得到的反馈CQI表示为CQI1，选择了MCS1方案，经过编码调制器1(106)进行传输；第二个数据流得到的反馈CQI表示为CQI2，选择了MCS(modulation-coding scheme)2方案，经过编码调制器2(108)进行传输。

接收机104将多天线接收到的信号送入MMSE检测器110。首先对第一个发射天线传输的数据流进行MMSE检测，也可以首先对第二个发射天线传输的数据流进行MMSE检测。然后，将MMSE检测的数据流送入解调译码器A(112)，解调译码器A(112)采用MCS1对数据流进行解调译码并检验CRC。如果CRC正确，则将接收正确的第一个发射天线传输的数据流送入SIC检测器114进行SIC检测，SIC检测器114输出数据流到解调译码器B(116)。解调译码器B(116)采用MCS2对数据流进行译码并检验CRC。如果CRC正确，则反馈两个数据流的ACK信号，同时将MMSE检测的数据流的CQI和SIC检测的数据流的CQI反馈给发射机。

如果对第一个发射天线传输的数据流进行MMSE检测和解调译码并检验CRC后发现CRC错误，则立即对第二个发射天线传输的数据流进行MMSE检测和解调译码。如果对应的CRC正确，则对第一个发射天线传输的数据流进行SIC检测和解调译码。如果对应的CRC仍然正确，则反馈两个数据流的ACK信号，同时将MMSE检测的数据流的CQI和SIC检测的数据流的CQI反馈给发射机。

如果两个发射天线传输的数据流分别进行MMSE检测和解调译码并检验CRC后发现CRC均错误，则反馈两个数据流的NACK信号。

如果对一个发射天线传输的数据流进行MMSE检测和解调译码并检验CRC后发现CRC正确，而对另一个发射天线传输的数据流进行SIC检测和解调译码并检验CRC后发现CRC错误，则反馈正确数据流的ACK信号和错误数据流的NACK信号。

现有技术中，按照固定模式或者无序地选择一个发射天线传输的数据流首先进行MMSE检测、解调译码和检验CRC，如果CRC错误，再按照固定模式或者无序地选择第二个发射天线传输的数据流首先进行MMSE检测、解调译码和检验CRC。这样就会带来接收机的平均处理复杂度比较大。

现有技术中，如果两个发射天线传输的数据流分别进行MMSE检测和解调译码并检验CRC后发现CRC均错误，则反馈两个数据流的NACK信号，如果对一个发射天线传输的数据流进行MMSE检测和解调译码并检验CRC后发现CRC正确，而对另一个发射天线传输的数据流进行SIC检测和解调译码并检验CRC后发现CRC错误，则反馈错误数据流的NACK信号。这种方法带来吞吐量的损失非常大。

发明内容

因此，本发明提供了一种MIMO-MMSE-SIC-HARQ通信系统，其中首先对发射天线传输的数据流进行排序，来确定MMSE检测的顺序，并且对CRC错误的数据流进行部分检测。

根据本发明的一种MIMO-MMSE-SIC-HARQ通信系统，包括发射机和接收机，其中

所述发射机包括编码调制器，所述编码调制器包括：

分段单元，适于将发射天线数据流分段为两个或两个以上的子数据流，

CRC编码器，适于对所述子数据流进行比特校验编码和打孔；

交织器，适于对编码数据流进行交织；

调制器，适于每次分别从各个已交织的子数据流取相同或不同数目比特，通过映射，输出一个调制符号；

所述接收机包括：

信道质量测量器，适于测量并计算信道质量，得到每个数据流实际经历的信道质量；

MMSE检测器，适于对数据流进行MMSE检测；

SIC检测器，适于对数据流进行SIC检测；

分层检测器，对数据流进行分层检测。

相对于现有的MIMO-MMSE-SIC-HARQ通信系统，本发明能够降低整个接收机的运算复杂度，改进检测的差错性能，同时提高系统容量。

附图说明

图1示出了一种现有MIMO-MMSE-SIC-HARQ通信系统；

图2示出了根据本发明的MIMO-MMSE-SIC-HARQ通信系统的发射机的结构方框图；

图3示出了根据本发明的16QAM调制星座图；

图4示出了根据本发明的MIMO-MMSE-SIC-HARQ通信系统的接收机的结构方框图。

具体实施方式

将图1所示发射机中的编码调制器1(106)和编码调制器2(108)进行设计，根据本发明的发射机编码调制器如图2所示。根据本发明的编码调制器200首先将某一个发射天线数据流进行分段202，分段202后得到的数据流有两个或两个以上的子数据流。每个子数据流的长度可以相等，也可以不相等，这里以两个子流为例进行说明。

子数据流1首先加CRC比特204，然后送入编码器1(206)进行编码和打孔操作。接着输入到交织器1(208)进行比特级交织操作。子数据流2首先加CRC比特210，然后送入编码器2(212)进行编码和打孔操作，接着输入到交织器2(214)进行比特级交织操作。编码器1(206)和编码器2(212)可以相同，也可以不同。

交织器1(208)和交织器2(214)可以相同，也可以不同。数据流1所采用的编码器1(206)、编码器2(212)和调制器216的方案由发射机的AMC控制器根据接收机反馈的CQI1进行设定，数据流二所采用的编码器1(206)、编码器2(212)和调制器216的方案由发射机的AMC控制器根据接收机反馈的CQI2进行设定。最后，调制器216每次分别从两个子数据流取m1和m2个比特，通过特定的映射方式，输出一个调制符号，m1和m2可以相等，也可以不等。给出了一个特定的映射方式的示例：子数据流1的两个比特(m1＝2)映射到图3所示的16QAM星座图的bk，0和bk，1位置，子数据流2的两个比特(m2＝2)映射到图3所示的16QAM星座图的bk，2和bk，3位置。

在接收机中对检测顺序进行设计，并增加根据本发明的检测模块。根据本发明接收机的结构如图4所示。接收机400首先将接收信号送入CQI测量器402，CQI测量器402分别测量和计算第一个数据流的CQI和第二个数据流的CQI。CQI测量器402测量和计算以下参量：

如果第一个发射天线上的数据流做MMSE检测，第二个天线上的数据流做SIC检测，两个数据流各自的CQI(等效SINR)计算如下：

$\mathrm{CQI}{1}^{\′}=h_1^H(h_2{h}_2^H+N_{0}I)h_1,$ $\mathrm{CQI}{2}^{\′}=h_2^H{h}_2/N_0,$

其中，h₁表示第一个发射天线对应的信道向量，h₂表示第二个发射天线对应的信道向量，N₀表示信道中噪声的方差。

如果第二个发射天线上的数据流做MMSE检测，第一个天线上的数据流做SIC检测，两个数据流各自的CQI(等效SINR)计算如下：

$\mathrm{CQI}{1}^{\′\′}=h_1^H{h}_1/N_0,$ $\mathrm{CQI}{2}^{\′\′}=h_2^H(h_1{h}_1^H+N_{0}I)h_2.$

计算以下参量：

RV1MMSE＝CQI1’-CQI1，

RV1SIC＝CQI1”-CQI1，

RV2MMSE＝CQI2”-CQI2，

RV2SIC＝CQI2’-CQI2。

上述四个参量送入MMSE顺序选择器404，根据以下准则进行选择：

如果RV1MMSE和RV2MMSE相差比较大，即二者差的绝对值大于一个预先设定的阈值(Th1)，如果RV1MMSE大，则选择第一个流先进行MMSE检测，如果RV2MMSE大，则选择第二个流先进行MMSE检测；

如果RV1MMSE和RV2MMSE相差不大，即二者差的绝对值小于预先设定的阈值(Th1)，则比较RV1SIC和RV2SIC，如果二者相差比较大，即二者差的绝对值大于一个预先设定的阈值(Th2)，那么，如果RV1SIC大，则选择第二个流先进行MMSE检测，如果RV2SIC大，则选择第一个流先进行MMSE检测。

如果RV1MMSE和RV2MMSE相差不大，即二者差的绝对值小于预先设定的阈值(Th1)，则比较RV1SIC和RV2SIC。如果二者相差不大，即二者差的绝对值小于预先设定的阈值(Th2)，那么，如果RV1MMSE大，则选择第一个流先进行MMSE检测，如果RV2MMSE大，则选择第二个流先进行MMSE检测。

对于MMSE顺序选择器404选择出来被首先进行MMSE检测的数据流，假设是第一个发射天线上的数据流(也可以是第二个发射天线上的数据流)，送入MMSE检测器406进行MMSE检测，MMSE检测器406输出的数据流送入分层检测选择器408。分层检测选择器408首先读入四个参量RV1MMSE、RV2MMSE、RV1SIC、RV2SIC，并根据以下准则进行选择：

如果RV1MMSE小于一个预先设定的阈值(Th3)，那么，将MMSE检测数据流流送入分层检测器410，进行分层检测，即仅仅对一个子数据流进行解调和译码，并检验CRC。如果RV1MMSE大于预先设定的阈值(Th3)，那么，将MMSE检测数据流送入解调译码器A(412)，采用MCS1进行解调和译码，并且检验CRC。如果CRC正确，则将解调译码器A(412)得到的第一个发射天线上的译码后的数据流送入SIC检测器414。如果CRC错误，则MMSE检测器406对第二个发射天线上的数据流进行MMSE检测。

如果第一个发射天线上的译码后的数据流CRC错误，第二个发射天线上的译码后的数据流CRC仍然错误，则将两个MMSE检测数据流分别送入分层检测器410，进行分层检测，并检验CRC。

如果有一个发射天线上的译码后的数据流CRC正确，假设是第一个发射天线上的数据流，(也可以是第二个发射天线上的数据流)，送入SIC检测器414进行干扰抵消和最大比MRC合并，SIC检测器414输出的数据流送入分层检测选择器416。分层检测选择器416首先读入四个参量RV1MMSE，RV2MMSE，RV1SIC，RV2SIC，并根据以下准则进行选择：

如果RV2SIC小于预先设定的阈值(Th3)，那么，将SIC检测器414输出的数据流送入分层检测器418，进行分层检测，即仅仅对一个子数据流进行解调和译码，并检验CRC；如果RV2SIC大于预先设定的阈值(Th3)，那么，将SIC检测器414输出的数据流送入解调译码器B(420)，采用MCS2进行解调和译码，并且检验CRC，如果CRC正确，则反馈两个数据流的ACK信号，如果CRC错误，将SIC检测器414输出的数据流送入分层检测器418，进行分层检测，即仅仅对一个子数据流进行解调和译码，并检验CRC。

分层检测器410和分层检测器418的具体操作，用一个示例说明如下：在发射机中，两个子数据流A和B分别加CRC，经过相同或不同的编码和交织后送入到调制器中，调制器采用16QAM调制，调制器从子数据流A中取两个比特，映射到图3所示的16QAM星座图的bk，0和bk，1位置。调制器从子数据流B中取两个比特，映射到图三所示的16QAM星座图的bk，2和bk，3位置。在接收机中，如果信道质量足够好，那么可以直接进行16QAM解调，并得到两个软比特流A’和B’，两个软比特流A’和B’分别进行解交织、译码和CRC检验，如果信道质量较差，那么可以进行QPSK解调，得到一个软比特流A’，软比特流A’进行解交织、译码和CRC检验。如果A’的CRC正确，那么部分信息比特就被成功接收，HARQ重传就可以不进行重传了。

发射机有两个发射天线，每个发射天线传输一个数据流，每个数据流包括两个子数据流，第一个数据流的两个子数据流分别经过增加16比特CRC，1/3 Turbo编码，随机交织等操作后，调制器从第一个子数据流中取两个比特，映射到图3所示的16QAM星座图的bk，0和bk，1位置，调制器从第二个子数据流中取两个比特，映射到图3所示的16QAM星座图的bk，2和bk，3位置；每个发射天线上的数据流经过OFDM调制后进行发射。

接收机有两个接收天线，接收机首先进行CQI的测量和计算，得到实际的每个数据流实际经历的信道质量，MMSE顺序选择器和分层检测选择器根据实际的每个数据流实际经历的信道质量与每个数据流选用的MCS方案所期望的信道质量进行比较，相比于每一个数据流期望的信道质量，哪一个数据流实际经历的信道质量好，就选择改数据流首先进行MMSE检测。如果两个MMSE检测后的CRC均错误，或者一个SIC检测后的CRC错误，或者一个或两个数据流实际经历的信道质量比期望的信道质量差很多，那么该数据流就要进行分层检测，从而将吞吐量的损失降到最低。

Claims (7)

1. 一种MIMO-MMSE-SIC-HARQ通信系统，包括发射机和接收机，其中

所述发射机包括编码调制器，所述编码调制器包括：

分段单元，适于将发射天线数据流分段为两个或两个以上的子数据流，

CRC编码器，适于对所述子数据流进行比特校验编码和打孔；

交织器，适于对编码数据流进行交织；

调制器，适于每次分别从各个已交织的子数据流取相同或不同数目比特，通过映射，输出一个调制符号；

所述接收机包括：

信道质量测量器，适于测量并计算信道质量，得到每个数据流实际经历的信道质量；

MMSE检测器，适于对数据流进行MMSE检测；

SIC检测器，适于对数据流进行SIC检测；

分层检测器，对数据流进行分层检测。

2. 根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，在所述发射机中，每一个子数据流的信息比特数目不同。

3. 根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，在所述发射机中，每一个子数据流的编码和打孔方式不同。

4. 根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，在所述发射机中，每一个子数据流的交织方式不同。

5. 根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，在所述发射机中，调制器每次从每一个子数据流读取的比特数目不同。

6. 根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述MMSE检测器包括MMSE顺序选择器，所述顺序选择器适于：

如果相对于期望的信道质量，多个数据流的MMSE检测后得到的信道质量相差比较大，则选择MMSE检测后得到的相对信道质量最好的先进行MMSE检测；

如果相对于期望的信道质量，多个数据流的MMSE检测后得到的信道质量相差不大，则继续进行选择；

如果相对于期望的信道质量，多个数据流的SIC检测后得到的信道质量相差不大，则选择MMSE检测后得到的相对信道质量最好的先进行MMSE检测；以及

如果多个数据流的SIC检测后得到的信道质量相差比较大，则选择SIC检测后得到的相对信道质量最差的先进行MMSE检测。

7. 根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于所述分层检测器包括分层检测选择器，所述分层检测选择器适于：

当数据流被MMSE顺序选择器设定为做MMSE检测，该数据流MMSE检测后得到的信道质量比较差时，则选择该数据流进行分层检测；

当数据流被MMSE顺序选择器设定为做MMSE检测，该数据流MMSE检测后得到的信道质量不差，且解调译码后CRC错误时，则选择该数据流进行分层检测；

当数据流被分层检测选择器设定为做SIC检测，该数据流SIC检测后得到的信道质量比较差时，则选择该数据流进行分层检测；

当数据流被分层检测选择器设定为做SIC检测，该数据流SIC检测后得到的信道质量不差，且解调译码后CRC错误，则选择该数据流进行分层检测。

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