CN101461154A - 多输入多输出（mimo）系统中的数据的重发 - Google Patents

Abstract

一种用于在多输入多输出(MIMO)系统中重发数据的方法，所述方法包括利用STBC矩阵对包括一个或多个重发数据流的多数据流进行空时分组码(STBC)编码，所述STBC矩阵将所述重发数据流中的至少一个与各自的可变加权因子相乘。

Description

多输入多输出(MIMO)系统中的数据的重发

技术领域

本发明宽泛地涉及一种用于在多输入多输出(MIMO)系统中重发数据的方法，一种用于在MIMO系统中接收数据的方法，一种用于在MIMO系统中重发数据的发射器以及一种用于在MIMO系统中接收数据的接收器。

背景技术

在无线通信领域中，混合自动重复请求(HARQ)技术通常应用于无线通信系统，以重发没能成功解码的数据包来提高系统吞吐量。当发射新数据包时启动HARQ处理。在HARQ处理的通常实现中，将由发射器发送的每个数据包被附加有用于错误检测的循环冗余校验(CRC)码。在接收器处，用CRC来验证每个接收到的包的内容。如果接收到的包未通过CRC验证，则接收器将非确认(NACK)信号发回给发射器以请求重发。这些包被重发直到它们被成功解码或者到达最大重发次数(例如，4次重发)。否则，如果用CRC验证成功地验证了接收到的包，确认(ACK)信号被发回给发射器以确认数据包的正确解码。在接收器处，接收到的重发的包和接收到的最初发送的包被合并到一起以提高系统吞吐量。

利用当前的技术，用于实现HARQ处理的两个典型的协议为Chase合并协议和冗余递增(IR)协议。利用Chase合并协议，当发射器收到重发请求时，发射器重新发送基本上与包含系统信息和一些奇偶信息的最初发送的数据包一致的数据包(即，Chase包)。另一方面，利用IR协议，发射器在最初发送中发送包括系统信息和一些奇偶信息的数据包。当原数据包未通过CRC验证并且请求重发时，在重发包(即，IR包)中通常发射更多的奇偶信息，以提供更多的冗余来协助系统信息的解码。重发包中的奇偶信息不同于包含在最初发送的包内的奇偶信息。综上所述，相比于Chase合并协议，重发的IR包不是最初发送的包的重复。

关于无线通信系统的容量，在采用了多发射(NT)天线和多接收(NR)天线的多输入多输出(MIMO)通信系统中，通常利用多数据流的同时发送来提高容量。MIMO系统通常被配置为或者通过发射分集来提高性能或者通过利用空间复用(SM)来增加系统容量。

通常利用提供了空间和时间分集的空时分组编码(STBC)来实现发射分集。STBC记录在1999年7月的IEEE Transactions on informationtheory(IEEE信息论汇刊)的第45卷、第1456-1467页的“Space-TimeBlock Codes from Orthogonal Designs(来自正交设计的空时分组码)”(由Tarokh，V.，Jafarkhani，H.，Calderbank，A.R.)和公开号为WO99/15871的专利申请中。利用SM来增加系统容量记录在1998年9月29号至10月2号在意大利比萨召开的1998 URSI InternationalSymposium on Signals，Systems and Electronics(1998年URSI国际信号、系统与电子学会)的刊载论文中的“V-BLAST：an architecture forrealising very high data rates over the rich-scattering wireless channel(V-BLAST：用于在高散射无线信道上实现高数据速率的体系结构)”(由PW Wolniansky等人)中。

另外，MIMO技术通常与正交频分复用(OFDM)一起使用，通过将频谱选择性衰落信道转移到一组彼此重叠的、并行的频率平坦衰落子信道和正交子信道来实现更有效的频谱利用。

在MIMO系统中，当利用空间复用通过多个天线来并行发射多数据流时，因为数据流经历不同的链路条件，所以通过不同天线发射的数据流通常具有不同的误码性能。数据流同时经历检测错误通常被认为是不可能的，特别是当采用了大量的天线时。通过采用天线有关的HARQ技术，此天线分集可用于进一步提高MIMO系统的吞吐量。天线有关的HARQ技术包括为在不同天线上发射的独立数据流使用独立的HARQ处理。在接收器处，每个接收到的数据流可以经历独立的CRC验证。然后多个ACK/NACK指示可由接收器发回给发射器。发射器可以基于ACK/NACK指示重发数据流。因此，在该方法中，因为只有接收到了NACK反馈信号的发射天线重发包，而接收到了ACK反馈信号的发射天线发射新包，所以MIMO系统的系统吞吐量可被进一步提高。

然而，因为链路条件在两个连续发射间隔内不会发生快速的变化，所以在先前发射中未通过CRC验证的数据流的发射质量可能不会得到改善。因此，在如上所述的天线有关的HARQ重发方案中，一个重要的问题在于可能需要更多次的重发来实现系统信息的成功解码和CRC验证。

当上述天线有关的HARQ技术被采用时，为了提高重发的数据流的发射质量，可以利用STBC来对重发的数据流和新发射的数据流进行编码，以利用通常由STBC提供的发射分集的优点。STBC编码可以提高待重发的数据流以及新数据流的发射质量。

综上所述，本文描述的本发明的优选实施方式提出了一种用于在MIMO系统中重发数据的方法，以至少解决此问题。

发明内容

根据本发明的第一方面，提出了一种用于在多输入多输出(MIMO)系统中重发数据的方法，所述方法包括利用STBC矩阵对包括一个或多个重发数据流的多数据流进行空时分组码(STBC)编码，所述STBC矩阵将所述重发数据流中的至少一个与各自的可变加权因子相乘。

所述可变加权因子可被选择为使得在STBC编码中，为相关的重发数据流赋予等于或大于1的权重。

所述STBC矩阵还可以将新数据流与各自的可变加权因子相乘，并且所述可变加权因子被选择为使得在STBC编码中，为相关的新数据流赋予小于1的权重。

可基于所述MIMO系统的各发射器和接收器天线对之间的链路条件，来选择与所述各重发信号相关联的可变加权因子。

可基于在接收器处检测到的最初发射的数据流的所测量的信噪比(SNR)来选择与各重发信号相关联的加权因子。

所述STBC编码可包括速率一STBC码。

所述STBC编码可包括速率二STBC码。

所述多数据流可包括一个或多个重发数据流和一个或多个新发射数据流，并且用以发射经STBC编码的数据流的天线可被选择为使得所述天线最小相关。

根据本发明的第二方面，提出了一种用于在多输入多输出(MIMO)系统中接收数据的方法，所述方法包括基于对经空时分组码(STBC)编码的、包括一个或多个重发数据流的多数据流进行解码，来利用重发包处理，其中在STBC编码中使用的STBC矩阵将所述重发数据流中的至少一个与各自的可变加权因子相乘。

根据本发明的第三方面，提出了一种用于在多输入多输出(MIMO)系统中重发数据的发射器，所述发射器包括发射器控制模块，其利用空时分组码(STBC)，通过使用STBC矩阵对包括一个或多个重发数据流的多数据流进行编码，所述STBC矩阵将所述重发数据流中的至少一个与各自的可变加权因子相乘。

所述发射器控制模块可选择所述可变加权因子，使得在STBC编码中，为相关的重发数据流赋予等于或大于1的权重。

所述STBC矩阵还可以将新数据流与各自的可变加权因子相乘，并且所述可变加权因子被选择为使得在STBC编码中，为相关的新数据流赋予小于1的权重。

可基于所述MIMO系统的各发射器和接收器天线对之间的链路条件来选择与所述各重发信号相关联的可变加权因子。

可基于在接收器处检测到的最初发射的数据流的所测量的信噪比(SNR)，来选择与所述各自的重发信号相关联的加权因子。

所述STBC编码可包括速率一STBC码。

所述STBC编码可包括速率二STBC码。

所述多数据流可以包括一个或多个重发数据流和一个或多个新发射数据流，并且用于发射经STBC编码的数据流的天线可被选择为使得所述天线最小相关。

根据本发明的第四方面，提出了一种用于在多输入多输出(MIMO)系统中接收数据的接收器，所述接收器包括接收器控制模块，其基于对经空时分组码(STBC)编码的、包括一个或多个重发数据流的多数据流进行解码，来进行重发包处理，其中，在STBC编码中使用的STBC矩阵将所述重发数据流中的至少一个与各自的可变加权因子相乘。

附图说明

结合附图，仅通过示例性方式，通过下文的描述，本发明的实施方式对于本领域技术人员来说变得更好理解并且更加显而易见，其中：

图1是MIMO系统中的发射器的示意性模块图；

图2是MIMO系统中的接收器的示意性模块图；

图3(a)是图示了处于准备新数据流的状态中的发射器缓存控制模块的示意性框图；

图3(b)是图示了处于准备重发数据流的状态中的发射器缓存控制模块的示意性框图；

图4(a)是图示了基于ACK/NACK反馈信号的SM发射模式的选择的示意图；

图4(b)是图示了基于ACK/NACK反馈信号的STBC发射模式的选择的示意图；

图4(c)是图示了基于ACK/NACK反馈信号的STBC发射模式的另一选择的示意图；

图5(a)是图示了在发射一个重发数据流的设定中的(2×2)MIMO系统构造的示意图；

图5(b)是图示了在发射两个重发数据流的设定中的(2×2)MIMO系统构造的示意图；

图6(a)是图示了在发射两个重发数据流的第一设定中的(4×4)MIMO系统构造的示意图；

图6(b)是图示了在发射两个重发数据流的第二设定中的(4×4)MIMO系统构造的示意图；

图6(c)是图示了在发射一个重发数据流的设定中的(4×4)MIMO系统构造的示意图；

图6(d)是图示了在发射三个重发数据流的设定中的(4×4)MIMO系统构造的示意图；

图7(a)至(c)是图示了在MIMO检测模式选择模块处的检测模式选择方法的示意图；

图8(a)是图示了在一个接收器缓存控制模块处接收新数据流的状态的示意性框图；

图8(b)是图示了在所述接收器缓存控制模块处接收重发数据流的状态的示意性框图；

图9是图示了发射器的发射操作的示意性流程图。

具体实施方式

在下文中，用于在MIMO系统中重发数据的实例实施方式首先分别宽泛描述了MIMO系统中的发射器和接收器，然后详细描述了该示例性实施方式。在示例性实施方式中，提出了一种用于在MIMO系统中重发数据的方法，其包括利用STBC矩阵对包括至少一个或多个重发数据流的多数据流进行空时分组码(STBC)编码，所述STBC矩阵将所述重发数据流中的至少一个与各自的可变加权因子相乘。

本领域技术人员应该能意识到，尽管发射器和接收器被宽泛描述为每一个分别包括两个发射和接收天线，但是本示例性实施方式可以应用于分别包括多于两个发射和接收天线的发射器和接收器。还有，尽管下面描述的通信使用了OFDM，但是本领域技术人员应该能意识到也可以使用其它单载波和多载波发射技术。在下面的描述中，新的数据流指先前未发射的数据流，而重发数据流指基于先前发射的数据流而重发的数据流。

图1是MIMO系统发射器100的示意性模块图。为每条天线链102、104执行数据处理，并且利用发射天线106、108从发射器100发射不同的数据流。在实例实施方式中，使用了天线有关的HARQ方案。

在发射器100处，以数字110表示的输入的二进制数据序列被输入到数据分段模块112。输入的二进制数据序列被数据分段模块112分为两个新数据流，以通过发射天线106、108发射。数据分段模块112被连接到发射器控制模块113。发射器控制模块113包括：多ACK/NACK接收器模块114，被连接到多ACK/NACK接收器模块114的发射器缓存控制模块116、118，被分别连接到发射器缓存控制模块116、118的交织(interleaving)模块120、122，被分别连接到交织模块120、122的码元映射模块124、126，被分别连接到码元映射模块124、126的导频插入模块128、130，以及被连接到导频插入模块128、130和多ACK/NACK接收器模块114的MIMO模式选择及MIMO编码模块132。

多ACK/NACK接收器模块114被设置为接收从接收器(未示出)反馈回给发射器100的、与先前发射的数据流相关联的ACK/NACK信号，所述ACK/NACK反馈信号由接收器(未示出)在控制信道上发射。多ACK/NACK接收器模块114监控所述控制信道并且解码所述ACK/NACK反馈信号。来自数据分段模块112的每个分段的数据流及其各自的HARQ状态被发送到各自的发射器缓存控制模块116或118，其中所述HARQ状态包括在多ACK/NACK接收器模块114处为通过发射天线106或108发射的各自数据流接收的ACK/NACK信号。在发射器缓存控制模块116、118处，根据发射新数据流或重发数据流而执行不同的处理。

如果要发射新数据流，则各个发射器缓存控制模块116或118从数据分段模块112接收新输入的数据流，对数据流执行CRC附加处理，利用turbo编码器(未示出)对数据流进行信道编码并且更新发射缓存(未示出)。下面参照图3(a)详细描述当ACK信号被接收到时发射器缓存控制模块116或118的功能。另一方面，如果要发射重发数据流，则各个发射器缓存控制模块116或118从发射缓存(未示出)提取用于生成重发数据流的相关数据。下面参照图3(b)详细描述当NACK信号被接收到时发射器缓存控制模块116或118的功能。

从发射器缓存控制模块116或118输出的数据流(新数据流或重发数据流)被发送到用于实现交织操作的交织模块120、122。交织模块120、122用于对数据流的数据比特重新排序，从而可以减少数据流中的突发错误。数据流从交织模块120、122输出到码元映射模块124、126。码元映射模块124、126基于各种调制方案(例如，多移相键控(MPSK)和多进制正交幅度调制(MQAM))对交织的数据流执行比特-码元映射。数据流从码元映射模块124、126输出到导频插入模块128、130。导频插入模块128、130在数据流中插入导频信号以有助于在接收器(未示出)处为MIMO OFDM实现信道估计和同步。

在插入导频信号之后并且在OFDM调制处理发生之前，数据流被发送到MIMO模式选择及编码模块132。MIMO模式选择及编码模块132基于在多ACK/NACK接收器模块114处接收的ACK/NACK反馈信号来选择用于发射数据流的MIMO发射模式(SM或STBC)。MIMO模式选择及编码模块132还基于所选择的MIMO发射模式来执行数据流的MIMO编码。下面参照图(4)来描述MIMO模式选择及编码模块132的实施方式。

在MIMO编码之后，串行格式的每个数据流被分为大小为N的数据块，其中N是在OFDM系统中使用的子载波的个数。MIMO模式选择及编码模块132将串行格式的数据块输出到串并转换模块134、136，以将每个数据块的数据流转换为并行格式。在转换之后，数据流被输出到N点快速傅里叶反变换(IFFT)模块138、140。由IFFT模块138、140对每个数据块的数据流执行N点IFFT操作。每个数据块的数据流从IFFT模块138、140输出到并串转换模块142、144，以将数据流转换为串行时域格式。在将数据流转换为串行格式之后，每个数据块的数据流被输出到循环前缀附加模块146、148。在循环前缀附加模块146、148处，循环前缀被附加到每个块的开始并且形成OFDM码元。循环前缀用于克服由OFDM码元在其上被发送的多径衰落信道所引入的码间干扰。在附加循环前缀之后，循环前缀附加模块146、148将数据流输出到数模(DAC)转换器150、152，以将数字数据流转换为模拟信号。模拟信号通过各自的发射天线106、108被发射。

图2是MIMO系统接收器200的示意性模块图。对每条天线链202、204执行信号处理。模拟信号从接收天线206、208被接收并且由各自的模数(ADC)转换器210、212转换为数字信号。假定已经由时频同步器(未示出)实现了OFDM时频同步，则MIMO系统接收器200能够确定一个OFDM码元的开始和结尾。每个OFDM码元的数据流被输出到循环前缀去除模块214、216，循环前缀去除模块214、216用于从OFDM码元去除循环前缀并且形成大小为N的数据块。将每个数据块的数据流从循环前缀去除模块214、216输出到串并转换模块218、220，以将数据流转换为并行格式。并行格式的数据流被输出到N点快速傅里叶变换(FFT)操作模块222、224。FFT操作模块222、224对数据流执行N点FFT操作，并且将得到的数据流发送到并串转换模块226、228。并串转换模块226、228将数据流转换为串行格式。

并串转换模块226、228被连接到接收器控制模块229。接收器控制模块229包括：信道估计模块230，MIMO检测模式选择及MIMO检测模块232，解映射模块234、236，去交织模块238、240，以及接收器缓存控制模块242、244。并串转换模块226、228将数据流输出到信道估计模块230，并且信道估计模块230利用在数据流中插入的导频信号来估计信道衰落增益。MIMO检测模式选择及MIMO检测模块232分别从信道估计模块230、接收器缓存控制模块242、244以及并串转换模块226、228接收所估计的信道增益、每个各自数据流的HARQ状态以及接收到的频域数据流。基于HARQ状态，MIMO检测模式选择及MIMO检测模块232确定使用VBLAST或STBC检测器来检测数据流。

MIMO检测模式选择及MIMO检测模块232检测从发射器100(图1)的每个发射天线发射的发射数据流。检测方法是基于发射器100(图1)使用的MIMO发射模式。如果使用了SM模式，则可以应用VBLAST检测方法，如果使用了正交的STBC模式，则可以应用线性STBC解码方法。下面参照图7(a)至(c)描述MIMO检测模式选择及MIMO检测模块232的实现。在MIMO检测模式选择及MIMO检测模块232处获得的每个发射的数据流的估计被提供给各自的解映射模块234或236，从而提供检测到的数据流的每个发射比特(即，每个软比特)的估计。这些软比特由去交织模块238、240去交织，使得在发射器(图1)的交织模块120、122处执行的数据流的重新排序能够被逆转。然后这些所得的信号被提供给用于turbo解码和CRC验证的接收器缓存控制模块242、244。本领域技术人员能够意识到，尽管在实例实施方式中应用了Turbo码，但是信道码也可被扩展到其它码(例如，低密度奇偶校验码)。根据先前解码的数据流的HARQ状态，可执行不同的处理。下面参照图8(a)和图8(b)详细描述接收器控制模块242或244的功能。

在接收器缓存控制模块242、244处，如果利用CRC验证成功验证了turbo解码的数据流，则ACK反馈信号被发回给发射器100(图1)，然后新数据流从发射器100被发射。另一方面，如果Turbo解码的数据流未通过CRC验证，则NACK反馈信号被发回给发射器100(图1)以请求数据流的重发。ACK/NACK信号由接收器200在由数字245表示的控制信道上发射。然后由数字246、248表示的CRC验证后的数据流从接收器缓存控制模块242、244被输出。

从接收器缓存控制模块242、244输出并由数字250、252表示的ACK/NACK信号被提供给MIMO检测模式选择及MIMO检测模块232，用于协助MIMO模式选择(例如VBLAST模式、STBC解码模式)和MIMO检测。由数字254、256表示的反馈信号还被提供给接收器缓存控制模块242、244，用于协助信道解码和CRC验证，例如，在多发射中来自去交织模块238、240的软比特可以被合并用于turbo解码。

在宽泛地描述发射器100(图1)和接收器200之后，下面描述示例性实施方式的细节。

在示例性实施方式中，基于在各自的发射器缓存控制模块116或118(图1)处通过多ACK/NACK接收器模块114(图1)从接收器200接收的、先前从发射器100(图1)发射的数据流的ACK/NACK反馈信号，来确定发射器100处发射新数据流或重发数据流。

为了描述发射器缓存控制模块116、118，图3(a)和(b)被描述为仅与发射器缓存控制模块116相关。发射器缓存控制模块118与发射器缓存控制模块116基本上以相同的方式来执行。

图3(a)是图示了处于准备新数据流的状态中的发射器缓存控制模块116的示意性框图。当为发射天线106或108(图1)接收到ACK反馈信号(数字302)时，发射器缓存控制模块116进入此状态。当接收到ACK信号302时，发射器缓存控制模块116从数据分段模块112接收新数据流304，并且利用CRC附加模块306来对新数据流304执行CRC附加。CRC附加后的数据流由信道编码器308编码，在那里通过将额外的数据比特加入输入的数据流中来提供附加的冗余。

如参照图1所述的上文，在示例性实施方式中的信道编码器308是turbo编码器。尽管Turbo编码器被描述为用于信道编码中，本领域技术人员能够意识到也可以使用其它编码设备。从编码器的输出可构造不同的冗余版本(例如，3RV版本)，例如，RV0包含系统比特和一些奇偶检验比特，而RV1和RV2仅包含不同的奇偶检验比特。所有RV的数据被存储在发射器缓存310中。

在新数据流的发射中，包含系统信息和一些奇偶信息的RV(即RV0)的数据被提供给交织模块120。其它的RV可以用于可能的重发。在重发中，根据所用协议(例如，Chase合并协议或IR协议)可以从发射器缓存310提取不同的RV来用于处理。

图3(b)是图示了处于准备重发数据流的状态中的发射器缓存控制模块116的示意性方框图。当为发射天线106或108(图1)接收到NACK反馈信号(数字312)时，发射器缓存控制模块116进入此状态。在此状态中，发射器缓存控制模块116不是从数据分段模块112接收新数据流，而是从发射器缓存310提取用于重发的相关数据并且将重发数据输出到交织模块120。

在示例性实施方式中，多ACK/NACK接收器模块114(图1)除了将多ACK/NACK反馈信号提供给发射器缓存控制模块116、118(图1)之外，还将多ACK/NACK反馈信号提供给用于发射模式的选择(见图1)的MIMO模式选择及MIMO编码模块132(图1)。

图4(a)是图示了当为先前从发射器100(图1)发射的两个数据流反馈回ACK信号时、SM发射模式选择的示意图。使用SM发射模式可以提高系统容量。

图4(b)是图示了当为先前发射的数据流中的一个将NACK信号反馈回发射器100(图1)时、STBC发射模式选择的示意图。

图4(c)是图示了当为先前发射的数据流将NACK信号反馈回发射器100(图1)时、STBC发射模式选择的示意图。

在MIMO模式选择和MIMO编码模块132(图1)处，MIMO模式选择和MIMO编码模块132(图1)除了选择发射模式之外，还处理从发射器缓存控制模块116、118接收的数据流。

在如下描述中，描述了由MIMO模式选择和MIMO编码模块132基于MIMO系统发射器100(图1)的不同的系统配置而执行的不同处理。如先前所讨论的，MIMO系统的发射器100(图1)和接收器200(图2)可被配置为分别包括两个或多个发射和接收天线。

图5(a)是图示了在发射一个重发数据流的设定中，具有两个发射天线和两个接收天线的(2×2)MIMO系统构造的示意图。假定在最初发射中(未示出)，两个数据流s₁(未示出)和s₂被发射。数据流s₁(未示出)已经在接收器200(图2)处被成功校验并且ACK反馈信号被发送到发射器100(图1)，而数据流s₂未通过CRC验证并且需要重发s₂。在重发中，重发数据流s₂ 506被发射。在发射前，新数据流s₃ 508和重发数据流s₂ 506由MIMO模式选择和编码模块132中的编码模块500进行STBC编码。

本领域技术人员能够意识到，STBC编码可为s₃ 508和s₂ 506的发射提供时间和空间分集，以提高发射质量。

在编码模块500处，重发数据流s₂ 506乘以加权因子λ(1≤λ≤2)，新数据流s₃ 508被乘以加权因子

见数学矩阵510。

利用开环模式或者闭环模式来实现λ的选择。在开环模式中，不考虑发射器100(图1)和接收器200(图2)之间的链路条件，为λ指定一个预定值。例如，λ＝1.5可被指定以满足s₂ 506的重发。在闭环模式中，可基于链路条件来选择λ。例如，λ＝snr₁/snr₂，snr₁和snr₂是在接收器200(图2)检测之后，在接收器200(图2)处分别为最初发射的数据流s₁(未示出)和数据流s₂测量的信号功率与噪声功率的比率(SNR)。

在发射器100(图1)的MIMO模式选择和编码模块132的加权操作和STBC编码之后，在接收器200(图2)处，在接收器200(图2)上进行STBC检测后的s₂ 506和s₃ 508，即，

和

为

${\hat{s}}_2=\frac{h_{12}^{*}{r}_1\left(1\right)-h_{11}{r}_1^{*}\left(2\right)+h_{22}^{*}{r}_2\left(1\right)-h_{21}{r}_2^{*}\left(2\right)}{\mathrm{\λ}({\left|h_{11}\right|}^2+{\left|h_{21}\right|}^2+{\left|h_{12}\right|}^2+{\left|h_{22}\right|}^2)}---\left(1\right)$

${\hat{s}}_3=\frac{h_{11}^{*}{r}_1\left(1\right)+h_{12}{r}_1^{*}\left(2\right)+h_{21}^{*}{r}_2\left(1\right)+h_{22}{r}_2^{*}\left(2\right)}{\sqrt{2-{\mathrm{\λ}}^2}({\left|h_{11}\right|}^2+{\left|h_{21}\right|}^2+{\left|h_{12}\right|}^2+{\left|h_{22}\right|}^2)}---\left(2\right)$

其中，h_ij，i，j∈{1，2}是从第j个发射器天线到第i个接收器天线的信道的衰落增益。r_i(k)，i，k∈{1，2}表示在第k时刻通过第i个天线接收的信号。s₂ 506和s₃ 508的SNR为

${\mathrm{snr}}_2={\mathrm{\λ}}^2({\left|h_{11}\right|}^2+{\left|h_{21}\right|}^2+{\left|h_{12}\right|}^2+{\left|h_{22}\right|}^2)\frac{{\mathrm{\σ}}_s^2}{{\mathrm{\σ}}_n^2}---\left(3\right)$

${\mathrm{snr}}_3=(2-{\mathrm{\λ}}^2)({\left|h_{11}\right|}^2+{\left|h_{21}\right|}^2+{\left|h_{12}\right|}^2+{\left|h_{22}\right|}^2)\frac{{\mathrm{\σ}}_s^2}{{\mathrm{\σ}}_n^2}---\left(4\right)$

其中，

和

分别是码元能量和加性高斯白噪声(AWGN)的噪声方差。

在示例性实施方式中，如等式(3)和(4)中所反映的，λ值的选择影响SNR。例如，可以利用较大的λ值来为重发数据流s₂ 506获得较高的SNR。这可能导致重发数据流s₂ 506在接收器200(图2)被成功地接收并解码。

图5(b)是图示了在发射两个重发数据流的设定中(2×2)MIMO系统构造的示意图。在此设定中，在MIMO系统中为先前发射的两个数据流接收两个NACK反馈信号，从而两个重发数据流s₁ 512和s₂ 514将被发射。如数学矩阵515中所示，λ＝1被指定使得s₁ 512和s₂ 514具有相等的发射功率。

本领域人员能够意识到，尽管使用STBC发射模式通常能够提高发射数据流的发射可靠性，但是示例性实施方式可以为重发数据流提供更高的SNR。较高的SNR可以减少所需的重发次数，并且因此提高MIMO系统的系统吞吐量。

图6(a)是图示了在重发两个数据流的设定中，具有四个发射天线和四个接收天线的(4×4)MIMO系统构造的示意图。参见数学矩阵523，两个重发数据流s₁ 516和s₂ 518以及两个新数据流s₅ 520和s₆ 522形成用于发射的速率一非正交STBC码。本领域技术人员能够意识到，因为利用加权操作等效于将不同的发射功率分配给重发数据流和新数据流，所以λ值的选择将影响SNR。因此，为重发数据流提供更高的发射功率导致更高的SNR。

图6(b)是图示了在重发两个数据流的第二个设定中的(4×4)MIMO系统构造的示意图。参见数学矩阵531，重发数据流s₁ 524和新数据流s₅ 528形成第一STBC码，而重发数据流s₂ 526和新数据流s₆ 530形成第二STBC码。如上所述，本领域技术人员能够意识到，因为利用加权操作等效于将不同的发射功率分配给重发数据流和新数据流，所以λ值的选择将影响SNR。因此，为重发数据流提供更高的发射功率导致更高的SNR。

本领域技术人员能够意识到，与(4×4)MIMO系统构造的第一设定相比，第二设定形成了速率二STBC码并且在发射质量折衷的基础上可以减少任意的发射延迟。

图6(c)是图示了在重发一个数据流的设定中的(4×4)MIMO系统构造的示意图。参见数学矩阵539，重发数据流s₁ 532和新数据流s₇ 538形成第一STBC码，而两个新数据流s₅ 534和s₆ 536形成第二STBC码。在此设定中，考虑到天线(例如，如图6(c)中所示的示例性实施方式中的线性天线阵列(Tx1至Tx4))之间的空间相关性，s₁ 532与s₇ 538一起编码形成第一STBC码，因为Tx4与发射天线Tx1具有最小空间相关性，其中，通过Tx1来发射s₁的最初发射，并且通过Tx1为s₁接收NACK反馈信号。

图6(d)为图示了在重发三个数据流的设定中的(4×4)MIMO系统构造的示意图。在此设定中，在MIMO系统中三个NACK反馈信号被接收。参见数学矩阵548，重发数据流s₁ 540和新数据流s₅ 546形成一个STBC码(1≤λ≤2)，而重发数据流s₂ 542和新数据流s₃ 544形成另一个λ＝1(未示出)的STBC码。

在描述了发射器100(图1)的细节之后，下面分别描述在接收器200(图2)的MIMO检测模式选择及MIMO检测模块232(图2)的数据流检测和在接收器缓存控制模块242、244(图2)的处理。如上面简要所述，MIMO检测模式选择及MIMO检测模块232(图2)检测在接收器200(图2)接收到的多数据流并将其分为各个独立数据流。

图7(a)至(c)是图示了在MIMO检测模式选择及MIMO检测模块232的MIMO检测方法的示意图。基于先前接收的数据流的HARQ状态反馈信号来选择该检测方法。MIMO检测功能利用检测方法(例如，VBLAST或STBC检测方法)来检测多个接收到的数据流并且将其分成独立发射的数据流。

在图7(a)中，如果MIMO检测模式选择及MIMO检测模块232从接收器缓存控制模块242、244(图2)接收到两个ACK反馈信号，则MIMO检测模式选择及MIMO检测模块232利用在背景技术中讨论过的VBLAST检测器来检测和分离数据流(比较图4(a))。

在图7(b)中，如果MIMO检测模式选择及MIMO检测模块232从接收器缓存控制模块242、244(图2)接收到一个ACK反馈信号和一个NACK反馈信号，则MIMO检测模式选择及MIMO检测模块232利用STBC检测器来检测和分离数据流(比较图4(b))。

在图7(c)中，如果MIMO检测模式选择及MIMO检测模块232从接收器缓存控制模块242、244(图2)接收到两个NACK反馈信号，则MIMO检测模式选择及MIMO检测模块232利用STBC检测器来检测和分离数据流(比较图4(c))。

作为实施例，对于接收到ACK反馈信号和NACK反馈信号(见图7(b))的设定，检测到的信号(参见图5(a))为如等式(1)和(2)所给出的信号。

下面将详细描述在接收器200(图2)的接收器缓存控制模块242、244(图2)处的处理。

为了说明目的，图8(a)和(b)被描述为仅与接收器缓存控制模块242相关。接收器缓存控制模块244与接收器缓存控制模块242基本以相同的方式执行。

图8(a)是图示了处于接收新数据流802的状态中的接收器缓存控制模块242的示意性框图。当在接收器缓存控制模块242处接收到与先前接收到的数据流相关并作为自反馈的ACK反馈信号804时，接收器缓存控制模块242进入此状态。接收器缓存控制模块242从去交织模块238(图2)接收新数据流802，并且将新数据流802发送到turbo解码器806以对新数据流814进行解码。如果需要合并将来的数据流，则接收器缓存控制模块242还发送新数据流802，以更新接收器缓存808的用于事件的缓存内容。在turbo解码之后，解码的数据流被输出到用于CRC验证的CRC验证模块810。如果CRC验证成功，则关于新数据流802的ACK反馈信号被发送到发射器100(图1)，以确认数据流的正确接收。否则，如果CRC验证不成功，则NACK反馈信号被发送到发射器100(图1)，以请求基于数据流802的重发。

图8(b)是图示了处于接收重发数据流814的状态中的接收器缓存控制模块242的示意性框图。当在接收器缓存控制模块242接收到关于先前接收到的数据流并作为自反馈的NACK反馈信号816时，接收器缓存控制模块242进入此状态。接收器缓存控制模块242从去交织模块238(图2)接收重发数据流814。然后，如果需要合并将来的数据流，则接收器缓存控制模块242将重发数据流发送到重发包处理模块818和存储用于事件的重发数据流的接收器缓存808。接收器缓存控制模块242启动重发包处理模块818，重发包处理模块818与接收器缓存808相互作用以执行合并操作。合并操作包括将重发数据流814与存储在接收器缓存808中的先前接收到的数据流相合并。重发包处理模块818的输出被发送到用于解码的turbo解码器806。在turbo解码之后，turbo解码器806将解码的数据流发送到CRC验证模块810，以基于解码的数据流来执行CRC验证。如果CRC验证成功，则关于重发数据流814的ACK反馈信号被发送到发射器100(图1)，以确认数据流的正确接收。否则，如果CRC验证不成功，则NACK反馈信号被发送到发射器100(图1)，以请求又一次的重发。

从图8(a)和(b)可知，如果CRC验证成功，由数字822表示ACK/NACK反馈信号和数据流从接收器缓存控制模块242输出。接收器缓存控制模块242、244的输出在图2中相应地分别由数字246、248表示。如果解码的数据流被成功验证，则其从接收器200(图2)被发送用于进一步的处理(例如，上层处理)。如果解码的数据流未通过验证，则此数据流被丢弃。

在示例性实施方式中，如参考图2所描述的，ACK/NACK反馈信号被发送到发射器100(图1)、MIMO检测模式选择及MIMO检测模块232(图2)，并且作为接收器缓存控制模块242(图2)处的自反馈。

图9是图示了发射器100(图1)的数据流的发射操作的示意性流程图。在步骤900的发射操作的开始，在步骤902，发射器决定是否需要重发。如果不需要重发，则在步骤904，发射器准备新数据流用于天线的发射。在步骤906，更新与数据流相关联的发射器缓存。基于步骤904，在步骤908，发射器基于从接收器接收到的ACK/NACK反馈信号来确定选择SM或STBC发射模式用于发射。如果在步骤908选择了SM发射模式，则在步骤910，发射新数据流而不对其执行加权操作。如果在步骤908选择了STBC发射模式，则在步骤912，通过将加权因子

与新数据流相乘来对新数据流执行加权操作。在步骤902的加权操作之后，在步骤910，处理后的新数据流被发送用于在步骤910的发射。

如果在步骤902需要为天线进行重发，则在步骤914，基于从各自的发射器缓存提取的先前发射的数据流来准备重发数据流。在步骤916，通过将加权因子λ与重发数据流相乘来对重发数据流执行加权操作。在步骤916的加权操作之后，在步骤910，重发数据流被发送用于MIMO编码。在步骤910的MIMO编码之后，发射器的数据流由数字918表示的发射天线发射。

基于加权操作以及加权因子的指定值，上述示例性实施方式可提高MIMO系统的系统吞吐量。示例性实施方式可提供HARQ控制系统，其用于根据MIMO系统构造来控制STBC编码。可基于系统构造和性能需求来选择STBC解码。示例性实施方式可以利用MIMO系统的重发分集和发射分集来实现频谱效率。

本领域技术人员能够意识到，在不背离宽泛描述的本发明的精神或保护范围的前提下，可以对如在特定实施方式中所示的本发明进行各种的改变和/或修改。因此，本实施方式被认为在各个方面都是示例性的，而不是限制性的。

Claims (18)

1.一种用于在多输入多输出(MIMO)系统中重发数据的方法，所述方法包括利用STBC矩阵对包括一个或多个重发数据流的多数据流进行空时分组码(STBC)编码，所述STBC矩阵将所述重发数据流中的至少一个与各自的可变加权因子相乘。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述可变加权因子被选择为使得在STBC编码中，为相关的重发数据流赋予等于或大于1的权重。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述STBC矩阵还将新数据流与各自的可变加权因子相乘，并且所述可变加权因子被选择为使得在STBC编码中，为相关的新数据流赋予小于1的权重。

4.如前述的权利要求中任意一项权利要求所述的方法，其中，基于所述MIMO系统的各发射器和接收器天线对之间的链路条件，来选择与各重发信号相关联的可变加权因子。

5.如权利要求4所述的方法，其中，基于在接收器处检测到的最初发射的数据流的所测量的信噪比(SNR)，来选择与各重发信号相关联的加权因子。

6.如权利要求1至5中任意一项权利要求所述的方法，其中，所述STBC编码包括速率一STBC码。

7.如权利要求1至5中任意一项权利要求所述的方法，其中，所述STBC编码包括速率二STBC码。

8.如权利要求1至7中任意一项权利要求所述的方法，其中，所述多数据流包括一个或多个重发数据流和一个或多个新发射数据流，并且用以发射经STBC编码的数据流的天线被选择为使得所述天线最小相关。

9.一种用于在多输入多输出(MIMO)系统中接收数据的方法，所述方法包括：基于对经空时分组码(STBC)编码的、包括一个或多个重发数据流的多数据流进行解码，来利用重发包处理，其中，在STBC编码中使用的STBC矩阵将所述重发数据流中的至少一个与各自的可变加权因子相乘。

10.一种用于在多输入多输出(MIMO)系统中重发数据的发射器，所述发射器包括：

发射器控制模块，其利用空时分组码(STBC)，通过使用STBC矩阵对包括一个或多个重发数据流的多数据流进行编码，所述STBC矩阵将所述重发数据流中的至少一个与各自的可变加权因子相乘。

11.如权利要求10所述的发射器，其中，所述发射器控制模块选择所述可变加权因子，使得在所述STBC编码中，为相关联的重发数据流赋予等于或大于1的权重。

12.如权利要求11所述的发射器，其中，所述STBC矩阵还将新数据流与各自的可变加权因子相乘，并且所述可变加权因子被选择为使得在所述STBC编码中，为相关联的新数据流赋予小于1的权重。

13.如权利要求10至12中任意一项权利要求所述的发射器，其中，基于所述MIMO系统的各发射器和接收器天线对之间的链路条件，来选择与各重发信号相关联的可变加权因子。

14.如权利要求13所述的发射器，其中，基于在接收器处检测到的最初发射的数据流的所测量的信噪比(SNR)，来选择与各重发信号相关联的加权因子。

15.如权利要求10至14中任意一项权利要求所述的发射器，其中，所述STBC编码包括速率一STBC码。

16.如权利要求10至14中任意一项权利要求所述的发射器，其中，所述STBC编码包括速率二STBC码。

17.如权利要求10至16中任意一项权利要求所述的发射器，其中，所述多数据流包括一个或多个重发数据流和一个或多个新发射数据流，并且用于发射经STBC编码的数据流的天线被选择使得所述天线最小相关。

18.一种用于在多输入多输出(MIMO)系统中接收数据的接收器，所述接收器包括：

接收器控制模块，其基于对经空时分组码(STBC)编码的、包括一个或多个重发数据流的多数据流进行解码，来进行重发包处理，其中，在STBC编码中使用的STBC矩阵将所述重发数据流中的至少一个与各自的可变加权因子相乘。

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