[发明专利]一种数据通信方法、设备及系统

说明书

技术领域

本发明涉及数据通信领域，尤其涉及一种数据通信方法、设备及系统。

背景技术

随着数据通信领域的技术进步，多入多出(MIMO：Multiple Input Multiple Output)技术已成为无线通信领域研究的热点，MIMO技术的基本特征是多个 发射天线和多个接收天线，假设发射天线数为假设发射天线数为M_T，接收天 线数为M_R，则可将MIMO传输模型表示为式(1)。

或者简记为Y＝HS+N。

其中y_i代表第i个接收天线上收到的数据信号，h_ij代表第i个接收天线与第 j个发射天线之间的信道响应，s_j代表第j个发射天线上发射的发射符号，而n_i代表第i个接收天线上收到的噪声。当接收天线数不少于被发射符号数时，数 据接收装置能够通过一定的MIMO均衡算法尽可能消除或抑制多个发射符号 之间的干扰，从而恢复出M_T个发射符号，常见的线性MIMO均衡算法有线性 最小均方误差(LMMSE：Linear Minimum Mean Squared Error)和迫零(ZF： Zero forcing)等；另外数据接收装置也可以将所有M_T个发射符号当成一个完整 码字使用最大似然检测(MLD：Maximum Likelihood Detection)方法进行检测， 从而估计出M_T个发射符号。也可以使用MIMO均衡算法结合串行干扰消除 (SIC，Successive Interference Cancellation)进行接收，即首先使用线性MIMO 均衡方法估计其中一个发射符号，然后将其作为已知干扰进行消除后再使用 线性MIMO均衡方法估计另外一个发射符号，然后依次迭代，直到所有发射符 号都检测接收完毕。以上MIMO接收方法中，线性MIMO均衡的计算复杂度最 低，所以应用最广。图1为以线性数据接收装置为例的MIMO发送接收过程的 示意图。

MIMO技术通常用于一个数据发射装置与一个数据接收装置之间的点对 点通信，即多个发射天线属于同一个数据发射装置，而多个接收天线属于同 一个数据接收装置。事实上MIMO技术中的多个发射天线也可以分布于不同的 发射装置，这种情况下的MIMO技术又被称为虚拟MIMO技术。虚拟MIMO技 术的一种典型场景是蜂窝通信系统中多个数据发射装置如用户终端与一个数 据接收装置如基站之间的上行虚拟MIMO传输。由于所有接收天线同属于一个 数据接收装置即基站，基站可以获知所有接收天线上收到的信号，从而可以 用上述的LMMSE，ZF，MLD等方法进行接收，恢复出所有收到的数据信号。 图2为多个数据发射装置与一个数据接收装置之间的上行虚拟MIMO示意图。

在MIMO系统中，每一个接收天线都同时收到来自多个发射天线的数据信 号，即每一个接收天线上收到的数据信号能量来自于多个被发射的数据信号， 因此造成了各个接收到的数据信号之间的相互干扰。如果使用LMMSE方法， 各个数据信号之间的干扰会被抑制但不能完全消除，ZF方法虽然能够消除各 个数据信号之间的干扰，但是却会因为放大了噪声而造成接收性能下降。为 了尽可能减少数据信号间的干扰，一种可行的方法是在数据发射装置进行预 编码矩阵处理，例如对数据信号进行线性变换后再映射到发射天线上进行发 送，这种预处理方法被称为线性预编码技术(Linear Pre-coding)。假设使用N_T个 发射天线传送M_T个数据信号，则可以使用一个N_T×M_T的矩阵P对数据信号进 行线性预编码，此时的MIMO传输模型可表示为式(2)。

或简记为Y＝HPS+N，同时也可以称H_eff＝HP为预编码后的等效矩阵。