專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中繼方法及中繼站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信系統(tǒng)中的無(wú)線(xiàn)中繼
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中繼方法及中繼站。技術(shù)背景隨著3G系統(tǒng)的商用化開(kāi)始，具有更高速率、更高頻譜效率、更高覆蓋和更強(qiáng)業(yè)務(wù)支撐能力的B3G/4G技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化階段，國(guó)際電信聯(lián)盟ITU計(jì)劃在2007年完成B3G頻譜規(guī)劃，在2010年完成主要標(biāo)準(zhǔn)，2012年開(kāi)始商用，2015年后大規(guī)模投入商用。B3G/4G要求傳輸速率能夠達(dá)到lGbps,需要的頻譜至少是100MHz。對(duì)于這樣的寬帶的頻語(yǔ)需求，很難在現(xiàn)有的頻段中找到，因此需要對(duì)B3G/4G分配更高的頻段，比如5GHz或者6GHz。提高工作頻段雖然可以解決B3G/4G的頻率分配問(wèn)題，但是隨之也會(huì)帶來(lái)實(shí)現(xiàn)上的諸多問(wèn)題。一方面，操作頻段越高，電磁波的衰落越厲害，也就是說(shuō)基站發(fā)射功率會(huì)存在較大衰減?；景l(fā)射功率的快速衰落會(huì)導(dǎo)致基站的覆蓋范圍變小，在基站覆蓋范圍不變的情況下，功率的快速衰落會(huì)導(dǎo)致小區(qū)邊沿的功率控制不夠理想；如果要保持基站的覆蓋范圍不變，則需要進(jìn)一步加大基站的發(fā)射功率，這樣會(huì)增大電磁波的輻射，而人們希望電磁波對(duì)人體的輻射越小越好。再者，操作頻段越高，電磁波的繞射能力越差、穿透能力也越弱，在這種情況下，電磁波越來(lái)越接近直線(xiàn)傳播。如果存在建筑物遮擋，就會(huì)導(dǎo)致小區(qū)中存在很多電磁波無(wú)法到達(dá)的"陰影"地帶。比如一個(gè)用戶(hù)終端UT在一個(gè)建筑物后面，由于電磁波的繞射能力差而無(wú)法繞過(guò)建筑物達(dá)到該用戶(hù)終端處，另外，由于電磁波的穿透能力弱使得電磁波信號(hào)無(wú)法穿過(guò)建筑物而到達(dá)該用戶(hù)終端，最終導(dǎo)致這個(gè)用戶(hù)終端無(wú)法接收到來(lái)自基站的信號(hào)。解決上述問(wèn)題的一種方法就是增加基站的布放數(shù)量，以高頻段基站能夠覆蓋的小區(qū)范圍為基準(zhǔn)重新劃分現(xiàn)有的蜂窩狀小區(qū)結(jié)構(gòu)，在每個(gè)小區(qū)布放一個(gè)高頻基站。但是，這樣基站需要重新采用光纖來(lái)連接每個(gè)基站，使用起來(lái)很不方便，而且投支巨大，特別是當(dāng)光纖需要經(jīng)過(guò)私人區(qū)域或者其他不便設(shè)置光纖的區(qū)域時(shí)更是如此。而且每個(gè)基站還需要通過(guò)有線(xiàn)(如光纖)實(shí)現(xiàn)與骨干網(wǎng)以及基站控制器的連接。但是，在許多國(guó)家，現(xiàn)有的蜂窩結(jié)構(gòu)已經(jīng)能夠在90%的地域范圍內(nèi)提供無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)服務(wù)，重新劃分小區(qū)將會(huì)需要巨大的投資。為此，無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域比如IEEE802.16J就在IEEE802.16e的基礎(chǔ)上引入了多跳的技術(shù)，用于解決上述問(wèn)題。也就是在基站與用戶(hù)終端之間布放一個(gè)或者多個(gè)中繼站RS(Relaystation),從而構(gòu)成基站-中繼站-用戶(hù)終端的通信路徑。這個(gè)多跳網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)(上述基站、RS以及用戶(hù)終端)只需發(fā)射足夠的功率就可以達(dá)到相鄰節(jié)點(diǎn)，從而大大降低每個(gè)節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率。此外，多跳網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率較低，可以使得在網(wǎng)絡(luò)中不同設(shè)備可以工作在相同的頻率，而不會(huì)產(chǎn)生干擾，進(jìn)而提高頻譜的復(fù)用效率，使得網(wǎng)絡(luò)的空間容量得到較大提升。目前，在無(wú)線(xiàn)中繼技術(shù)的研究過(guò)程中，基本是以?xún)商欣^為主進(jìn)行研究，進(jìn)而將相應(yīng)思路擴(kuò)展到多跳當(dāng)中。在兩跳中繼系統(tǒng)中，一般存在三種節(jié)點(diǎn)，即源節(jié)點(diǎn)S、中繼節(jié)點(diǎn)R以及目的節(jié)點(diǎn)D。其中，中繼節(jié)點(diǎn)是中繼站，源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)可以是基站BS,也可以是用戶(hù)終端UT。對(duì)于下行而言，基站就是源節(jié)點(diǎn)，用戶(hù)中斷作為目的節(jié)點(diǎn)；對(duì)于上行而言，用戶(hù)中斷作為源節(jié)點(diǎn)，而基站作為目的節(jié)點(diǎn)。所謂兩跳中繼實(shí)際上就是源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)中繼節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)通信的一種描述，如圖l所示，信號(hào)從源節(jié)點(diǎn)到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)需要經(jīng)過(guò)兩個(gè)時(shí)間階段在第一階段，源節(jié)點(diǎn)發(fā)送無(wú)線(xiàn)信號(hào)，中繼節(jié)點(diǎn)接收并作相應(yīng)處理；在第二階段，中繼節(jié)點(diǎn)將處理完的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式轉(zhuǎn)發(fā)給目的節(jié)點(diǎn)。為了敘述方便，用S—R表示從源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)的鏈路，R—D表示從中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的鏈路。針對(duì)下行，S—R表示從基站BS到中繼站RS的鏈路，R—D表示從RS到用戶(hù)終端UT的鏈路。針對(duì)上行，S—R則表示從UT到RS的鏈路，R—D表示從RS到BS的鏈路。在S—R鏈路和R—D鏈路中都可以按照OFDM方式進(jìn)行無(wú)線(xiàn)傳輸。在基于OFDM的中繼系統(tǒng)中，根據(jù)中繼節(jié)點(diǎn)R對(duì)來(lái)自于源節(jié)點(diǎn)S的信號(hào)的處理方式不同，中繼節(jié)點(diǎn)R可以按照放大轉(zhuǎn)發(fā)(AF)或者解碼轉(zhuǎn)發(fā)(DF)的方式進(jìn)行中繼。其中傳統(tǒng)的放大轉(zhuǎn)發(fā)AF沒(méi)有考慮到第一跳和第二跳之間的信道條件差異。雖然，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的資源調(diào)度可以給S—R鏈路和R—D鏈路分配相同的子載波組，但是，S—R鏈路和R—D鏈路之間在時(shí)域上存在一個(gè)先后順序，而且由于位置的不同，S—R鏈路和R—D鏈路之間相同子載波之間的信道條件也并非相同，如果直接進(jìn)行放大轉(zhuǎn)發(fā)，就有可能導(dǎo)致S—R鏈路上某個(gè)子載波組中信號(hào)質(zhì)量比較好的子載波在R—D鏈路中的信道質(zhì)量非常差，反之亦然。也就是說(shuō)，S—R鏈路中傳輸容量比較高的子載波有可能在R—D鏈路中被耦合到傳輸容量比較差的子載波上，進(jìn)而導(dǎo)致R—D鏈路中的信息損失比較大。雖然也有可能使得S—R鏈路中信道質(zhì)量比較差的子載波被耦合到R—D鏈路中信道質(zhì)量比較好的子載波上，但是由于編碼調(diào)制方式并沒(méi)有改變，這樣也不能提高整個(gè)系統(tǒng)的傳輸容量。尤其在MIMOOFDM系統(tǒng)中，這種現(xiàn)象表現(xiàn)得更加嚴(yán)重。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中繼方法及中繼站，從而提高OFDM系統(tǒng)的性能。為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了，一種正交頻分復(fù)用OFDM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中繼方法，該系統(tǒng)包括基站、用戶(hù)終端以及無(wú)線(xiàn)中繼站，該數(shù)據(jù)中繼方法包括以下步驟A:作為中繼節(jié)點(diǎn)的中繼站接收作為源節(jié)點(diǎn)的基站或者用戶(hù)終端發(fā)送的信號(hào)并進(jìn)行OFDM解調(diào)后，緩存其中的數(shù)據(jù)信息，并估計(jì)源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路的信道響應(yīng)，以及獲得中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路的信道響應(yīng)；B:所述中繼站根據(jù)源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路以及中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路的信道響應(yīng)確定每一子載波組內(nèi)的子載波耦合矩陣，并將此耦合矩陣通知給目的節(jié)點(diǎn)，同時(shí)估計(jì)每個(gè)子載波上的增益系數(shù)以及發(fā)射功率；C:中繼站重新按照所述子載波耦合關(guān)系，將緩存的源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路上各子載波上的符號(hào)映射到耦合以后的中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路的相應(yīng)子載波上，并進(jìn)行功率分配，然后進(jìn)行OFDM調(diào)制，并發(fā)送到目的節(jié)點(diǎn)。上述方法中，步驟B中，確定子載波組內(nèi)的子載波耦合矩陣，進(jìn)一步包含以下步驟步驟1:根據(jù)從天線(xiàn)信號(hào)中分離出的導(dǎo)頻信息估計(jì)源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路中每個(gè)子載波組中每個(gè)子載波對(duì)應(yīng)的信道質(zhì)量參數(shù)，并在每個(gè)子載波組內(nèi)對(duì)子載波按其信道質(zhì)量參數(shù)值的大小排序；步驟2:所述中繼站獲取中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路中每個(gè)子載波組中每個(gè)子載波對(duì)應(yīng)的信道質(zhì)量參數(shù)，并在每個(gè)子載波組內(nèi)對(duì)子載波按步驟1方式進(jìn)行排序；步驟3:對(duì)源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路與中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路中相同的子載波組，將組內(nèi)排序位置相同的子載波相互耦合，從而確定所述子載波耦合矩陣。上述信道質(zhì)量參數(shù)，為信道信噪比SNR、信干噪比SINR、載干比CIR、信干比SIR中的一種或者其組合。上述子載波耦合矩陣，包括若干個(gè)矩陣元素(b,u,k)，其中b表示子載波組的序號(hào)，k表示源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路中該子載波組中子載波序號(hào)，u表示中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路中該子載波組中子載波序號(hào)，(b，u，k)表示源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路中的第b個(gè)子載波組中對(duì)應(yīng)的第k個(gè)子載波被耦合到中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路中的第b個(gè)子載波組中對(duì)應(yīng)的第u個(gè)子載波上。上述方法中，所述目的節(jié)點(diǎn)接收到中繼節(jié)點(diǎn)放大轉(zhuǎn)發(fā)的信號(hào)后，進(jìn)行OFDM解調(diào)，并將解調(diào)出的源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路和中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路之間的子載波耦合關(guān)系運(yùn)用到恢復(fù)源節(jié)點(diǎn)發(fā)射信號(hào)的過(guò)程中。本發(fā)明還公開(kāi)了一種中繼站，包括OFDM解調(diào)模塊，與該OFDM解調(diào)模塊連接的數(shù)據(jù)緩存模塊和信道估計(jì)模塊，以及子載波間匹配矩陣計(jì)算模塊、子載波映射及功率分配模塊、信道響應(yīng)獲取模塊、放大增益以及功率計(jì)算模塊和與其相連的OFDM調(diào)制模塊，其中所述數(shù)據(jù)緩存模塊緩存OFDM解調(diào)所獲得的源節(jié)點(diǎn)發(fā)送到中繼節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；所述信道估計(jì)模塊利用OFDM解調(diào)獲得的導(dǎo)頻信息估計(jì)源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路的信道響應(yīng)；所述信道響應(yīng)獲取模塊獲取中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)間信道響應(yīng)并保存；所述子載波間匹配矩陣計(jì)算模塊根據(jù)信道估計(jì)^t塊發(fā)送的所述源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)信道響應(yīng)和保存的中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)間信道響應(yīng)，計(jì)算源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路中子載波和中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路中子載波的耦合關(guān)系；所述放大增益以及功率計(jì)算模塊根據(jù)所述信道估計(jì)模塊發(fā)送的源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)信道響應(yīng)以及子載波間匹配矩陣計(jì)算模塊發(fā)送的子載波耦合關(guān)系，估計(jì)每個(gè)子載波的增益系數(shù)以及發(fā)射功率；所述子載波映射及功率分配模塊重新按照所述子載波耦合關(guān)系，將數(shù)據(jù)緩存模塊中的源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路上各子載波上的符號(hào)映射到耦合以后的中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路的相應(yīng)子載波上，并進(jìn)行功率分配。上述中繼站中所述子載波間匹配矩陣計(jì)算模塊，首先根據(jù)從所述信道估計(jì)模塊收到估計(jì)源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路中每個(gè)子載波組中每個(gè)子載波對(duì)應(yīng)的信道質(zhì)量參數(shù)，并在每個(gè)子載波組內(nèi)對(duì)子載波按其信道質(zhì)量參數(shù)值的大小排序；然后根據(jù)從所述信道響應(yīng)獲取模塊收到中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路中每個(gè)子載波組中每個(gè)子載波對(duì)應(yīng)的信道質(zhì)量參數(shù)，并在每個(gè)子載波組內(nèi)對(duì)子載波按上迷相同的排列方式進(jìn)行排序；對(duì)源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路與中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路中相同的子載波組，將組內(nèi)排序位置相同的子載波相互耦合，從而確定所述子載波耦合矩陣。上迷信道質(zhì)量參數(shù)，為信道信噪比SNR、信干噪比SINR、載干比CIR、信干比SIR中的一種或者其組合。上迷子載波耦合矩陣，包括若干個(gè)矩陣元素(b,u,k),其中b表示子載波組的序號(hào)，k表示源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路中該子載波組中子載波序號(hào)，u表示中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路中該子載波組中子載波序號(hào)，(b,u,k)表示源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路中的第b個(gè)子載波組中對(duì)應(yīng)的第k個(gè)子載波被耦合到中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路中的第b個(gè)子載波組中對(duì)應(yīng)的第u個(gè)子載波上。本發(fā)明在傳統(tǒng)放大轉(zhuǎn)發(fā)中繼器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)以前，將源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路和中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路對(duì)應(yīng)的子載波進(jìn)行匹配，再重新映射，從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的性能。圖1為兩跳結(jié)構(gòu)的中繼系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)示意圖；圖2為采用本發(fā)明技術(shù)方案的兩跳MIMOOFDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2所示系統(tǒng)中中繼站的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖3所示中繼站中針對(duì)每根天線(xiàn)進(jìn)行OFDM調(diào)制原理框圖；圖5為圖3所示中繼站中針對(duì)每根天線(xiàn)進(jìn)行OFDM解調(diào)原理框圖；圖6(a)為圖2所示系統(tǒng)中第一個(gè)子載波組內(nèi)S—R鏈路和R—D鏈路之間的子載波耦合關(guān)系示意圖；圖6(b)為圖2所示系統(tǒng)中第二個(gè)子載波組內(nèi)S—R鏈路和R—D鏈路之間的子載波耦合關(guān)系示意圖；圖7為圖2所示系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)中繼的流程圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明的主要構(gòu)思是，OFDM系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行中繼的過(guò)程中，為了提高放大轉(zhuǎn)發(fā)(AF)中繼系統(tǒng)的性能，考慮需要中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)的鏈路信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)處理，然后再轉(zhuǎn)發(fā)到目的節(jié)點(diǎn)，因此本發(fā)明技術(shù)方案在傳統(tǒng)放大轉(zhuǎn)發(fā)(AF)中繼器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)以前，將源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)的鏈路以及中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的鏈路對(duì)應(yīng)的子載波進(jìn)行匹配，再重新映射，從而提高整個(gè)系統(tǒng)性能。下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說(shuō)明。實(shí)施例1、為基于MIMOOFDM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中繼方法及其中繼站。圖2所示為，基于MIMOOFDM的中繼系統(tǒng)，源節(jié)點(diǎn)S為基站或者用戶(hù)終端，其配置了7V根發(fā)射天線(xiàn)，中繼節(jié)點(diǎn)R為無(wú)線(xiàn)中繼站，其配置了M根天線(xiàn)，目的節(jié)點(diǎn)D為用戶(hù)終端或者基站，其配置了〖根天線(xiàn)。節(jié)點(diǎn)S、R和D都處于頻率選擇性衰落信道環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)分配給S—R鏈路的子載波組資源和R—D鏈路的子載波資源完全相同，都是B個(gè)子載波組，每個(gè)子載波組中都包含K個(gè)子載波，本實(shí)施例中B-2、K=6。圖3為圖2所示的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中中繼站的結(jié)構(gòu)示意圖，該中繼站除天線(xiàn)和射頻(RF)模塊外，還包括OFDM解調(diào)模塊、OFDM調(diào)制模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊、信道估計(jì)模塊、放大增益以及功率計(jì)算模塊、子載波間匹配矩陣計(jì)算模塊、子載波映射及功率分配模塊、信道響應(yīng)獲取模塊。其中OFDM解調(diào)模塊針對(duì)每根天線(xiàn)上的接收信號(hào)獨(dú)立進(jìn)行OFDM解調(diào)后，分離導(dǎo)頻信息和數(shù)據(jù)信息，并將數(shù)據(jù)信息通過(guò)數(shù)據(jù)緩存模塊發(fā)送到子載波映射及功率分配模塊，導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)送到信道估計(jì)模塊；數(shù)據(jù)緩存模塊，保存有OFDM解調(diào)所獲得的源節(jié)點(diǎn)發(fā)送到中繼節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；信道估計(jì)模塊將利用導(dǎo)頻信號(hào)估計(jì)的源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路的信道響應(yīng)，分別發(fā)送到放大增益以及功率計(jì)算模塊和子載波間匹配矩陣計(jì)算才莫塊；信道響應(yīng)獲取模塊，獲取中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)間信道響應(yīng)并保存，并將此數(shù)據(jù)發(fā)送到子載波間匹配矩陣計(jì)算模塊；子載波間匹配矩陣計(jì)算模塊根據(jù)收到的源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路的信道響應(yīng)以及中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的信道響應(yīng)計(jì)算子載波間耦合矩陣，將該矩陣分別發(fā)送到放大增益以及功率計(jì)算模塊、子載波映射及功率分配模塊，其具體的計(jì)算過(guò)程如下首先根據(jù)從所述信道估計(jì)模塊收到估計(jì)源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路中每個(gè)子載波組中每個(gè)子載波對(duì)應(yīng)的信道質(zhì)量參數(shù)，并在每個(gè)子載波組內(nèi)對(duì)子載波按其信道質(zhì)量參數(shù)值的大小排序；然后根據(jù)從所述信道響應(yīng)獲取模塊收到中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路中每個(gè)子載波組中每個(gè)子載波對(duì)應(yīng)的信道質(zhì)量參數(shù)，并在每個(gè)子載波組內(nèi)對(duì)子載波按上述相同的排列方式進(jìn)行排序；最后對(duì)源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路與中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路中相同的子載波組，將組內(nèi)排序位置相同的子載波相互耦合，從而確定所述子載波耦合矩陣；其中信道質(zhì)量參數(shù)，為信道信噪比SNR、信干噪比SINR、載干比CIR、信干比SIR中的一種或者其組合。本實(shí)施例中所述子載波間匹配矩陣計(jì)算模塊，將源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路中第b個(gè)子載波組中的第k個(gè)子載波耦合到中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈^^中第b個(gè)子載波組中的第u個(gè)子載波上，所述子載波耦合矩陣表示為(b,u，k)。放大增益以及功率計(jì)算模塊根據(jù)估計(jì)的源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路的信道響應(yīng)以及子載波間耦合矩陣計(jì)算子載波上的放大增益以及功率，并發(fā)送到子載波映射及功率分配模塊；子載波映射及功率分配模塊重新按照所述子載波耦合矩陣，將lt據(jù)緩存模塊中的源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路上各子載波上的符號(hào)映射到耦合以后的中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路的相應(yīng)子載波上，并進(jìn)行功率分配；OFDM調(diào)制模塊，針對(duì)每根天線(xiàn)信號(hào)，進(jìn)行獨(dú)立調(diào)制，發(fā)送到空間信道中。上述基于MIMOOFDM系統(tǒng)的中繼站進(jìn)行數(shù)據(jù)中繼的過(guò)程如圖7所示，包括以下步驟步驟701:對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行OFDM解調(diào)；該步驟中，由于整個(gè)無(wú)線(xiàn)鏈路的信道在一段時(shí)間內(nèi)變化非常年緩慢，可以在幾幀時(shí)間之內(nèi)認(rèn)為信道處于準(zhǔn)靜態(tài)狀態(tài)，中繼節(jié)點(diǎn)接收到來(lái)自源節(jié)點(diǎn)的信號(hào)以后，針對(duì)每一根天線(xiàn)上接收的信號(hào)獨(dú)立進(jìn)行OFDM解調(diào)，其解調(diào)過(guò)程進(jìn)一步包括去除循環(huán)前綴(CP)、串并轉(zhuǎn)換(S/P)、快速傅立葉變換(FFT)以及并串轉(zhuǎn)換(P/S)等。步驟702:分離導(dǎo)頻信息和數(shù)據(jù)信息，并緩存數(shù)據(jù)信息；步驟703:估計(jì)源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路的信道響應(yīng)；該步驟中，利用步驟702中分離的導(dǎo)頻估計(jì)S—R鏈路的信道響應(yīng)以及相應(yīng)的信道測(cè)量，而R—D鏈路的信道響應(yīng)可以利用TDD模式下的信道互易性，通過(guò)事先測(cè)量D—R鏈路信道來(lái)獲得。步驟704:確定子載波組內(nèi)的子載波耦合矩陣并將此耦合矩陣通知給目的節(jié)點(diǎn)；步驟705:估計(jì)每個(gè)子載波上的增益系數(shù)以及發(fā)射功率；步驟706:子載波重新映射，并進(jìn)行功率分配；該步驟中，中繼節(jié)點(diǎn)將緩存的數(shù)據(jù)重新按照子載波耦合矩陣將S—R鏈路上各個(gè)子載波上的符號(hào)映射到耦合以后的R—D鏈路中每根天線(xiàn)上的相應(yīng)子載波上，其中包含導(dǎo)頻符號(hào)的映射。步驟707:OFDM調(diào)制，并按計(jì)算的所述發(fā)射功率發(fā)送到空間信道；該步驟中，OFDM調(diào)制主要針對(duì)每根天線(xiàn)獨(dú)立進(jìn)行，進(jìn)一步包含串并轉(zhuǎn)換(S/P)、快速逆傅立葉變換(IFFT)、并串轉(zhuǎn)換(P/S)以及插入循環(huán)前綴(CP),進(jìn)而按計(jì)算的所述發(fā)射功率發(fā)送到空間信道。目的節(jié)點(diǎn)接收到中繼節(jié)點(diǎn)放大轉(zhuǎn)發(fā)的信號(hào)以后，進(jìn)行常規(guī)MIMOOFDM的解調(diào)，解調(diào)過(guò)程中，要解調(diào)出S—R鏈路和R—D鏈路之間的子載波耦合關(guān)系，并將其運(yùn)用到恢復(fù)源節(jié)點(diǎn)發(fā)射信號(hào)的過(guò)程中。上述步驟704確定子載波組內(nèi)的子載波耦合矩陣，進(jìn)一步包含以下步驟704a:估計(jì)源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)S—R鏈路中每個(gè)子載波組中每個(gè)子載波對(duì)應(yīng)的信道質(zhì)量參數(shù)，例如信道信噪比SNR、信干噪比SINR、載干比CIR或者信干比SIR或者其組合等，對(duì)每個(gè)子載波組，分別按照信道質(zhì)量參數(shù)值從大到小(或者從小到大，此時(shí)R—D鏈路的排序方式與其一致即可)的順序?qū)M內(nèi)的子載波進(jìn)行排序；本實(shí)施例中將每個(gè)子載波組中每個(gè)子載波對(duì)應(yīng)的信道信噪比，記作SNRi，b,k，下標(biāo)(l,b，k)表示S—R鏈路中第b(b^,2,…,B)個(gè)子載波組中的第1<1^1,2,...，:^)個(gè)子載波，然后對(duì)k個(gè)子載波對(duì)應(yīng)的SNR按照從大到小的順序進(jìn)行排序，將從大到小的序號(hào)分別記作A、B、C、D、E、F，S—R鏈^各中的各個(gè)子載波組中子載波對(duì)應(yīng)的SNR大小順序如表1所示。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>704b:估計(jì)中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)R-D鏈路中每個(gè)子載波組中每個(gè)子載波對(duì)應(yīng)的按照信道質(zhì)量參數(shù)，對(duì)每個(gè)子載波組范圍內(nèi)，分別按照信道質(zhì)量參數(shù)值從大到小或者從小到大的順序進(jìn)行排序，該排序方式與步驟704a中的排序方式相同；本實(shí)施例中將每個(gè)子載波組中每個(gè)子載波對(duì)應(yīng)的信道信噪比，記作SNR2，b,u。其中下標(biāo)()2,b,u表示R—D鏈路中第b(b^,2,…，B)個(gè)子載波組中的第u(i^l,2,.,.，K)個(gè)子載波，然后對(duì)K個(gè)子載波對(duì)應(yīng)的SNR按照從大到小的順序進(jìn)行排序，將從大到小的序號(hào)分別記作A、B、C、D、E、F,R—D鏈路中的各個(gè)子載波組中子載波對(duì)應(yīng)的SNR大小順序如表2所示。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>704c:按照相同子載波組耦合到相同子載波組，耦合的兩個(gè)子載波組內(nèi)排序后位置相同的子載波相互耦合的原則，確定源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈i各與中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路中位置相同的子載波組之間的子載波耦合矩陣，并記作如下標(biāo)記源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路中第b個(gè)子載波組中的第k個(gè)子載波被耦合到中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路中第b個(gè)子載波組中的第u個(gè)子載上。圖6所示為本實(shí)施例中，確定S—R鏈路中的子載波被具體映射到R—D鏈路中獲得的子載波耦合方式。其中，圖6(a)表示第一個(gè)子載波組中的子載波耦合方式，圖6(b)表示第二個(gè)子載波組中的子載波耦合方式。圖6所示的每一子載波的耦合方式可以用一個(gè)矩陣元素(b,u,k)來(lái)描述，b,u,k的含義如上文所述，得到以下子載波耦合矩陣<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>上述步驟705估計(jì)每個(gè)子載波上的增益系數(shù)以及發(fā)射功率，進(jìn)一步包含以下步驟705a:估計(jì)源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)S-R鏈路中每個(gè)子載波組中每個(gè)子載波對(duì)應(yīng)的信道噪聲方差CTl2w,其中下標(biāo)(1,b,k)表示源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路中第6個(gè)子載波組中的第k個(gè)子載波；705b:估計(jì)中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)R-D鏈路中每個(gè)子載波對(duì)應(yīng)的功率增益系數(shù)五2，b,u，即E2,b,u=b,k式中，下標(biāo)(2,b,u)表示R—D鏈路中第b個(gè)子載波組中的第u個(gè)子載波，而且該第u個(gè)子載波就是(l，b,k)所描述的第k個(gè)子載波，W和M分別表示源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)的天線(xiàn)數(shù)，戶(hù)表示中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)射總功率(每根天線(xiàn)發(fā)射的功率平均為尸/M)，tr(A)表示矩陣A的跡，//,，b,k表示S—R鏈路中第b個(gè)子載波組中第A個(gè)子載波上對(duì)應(yīng)的信道響應(yīng)矩陣，i^,k表示矩陣/^,b,k的共軛轉(zhuǎn)置矩陣。705c:估計(jì)R—D鏈路中每個(gè)子載波對(duì)應(yīng)的發(fā)射功率，即;^b,u=五2,^&，式中4表示維度是MxM的單位陣。上述步驟705b、705c均可采用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)。以上實(shí)施例是針對(duì)MIMOOFDM系統(tǒng)提出的，但也可以應(yīng)用于單天線(xiàn)的OFDM系統(tǒng)，此時(shí)該單天線(xiàn)OFDM系統(tǒng)的中繼站與上述實(shí)施例1的中繼站的不同之外在于，OFDM解調(diào)及調(diào)制模塊不用針對(duì)天線(xiàn)進(jìn)行獨(dú)立解調(diào)或者調(diào)制。單天線(xiàn)OFDM系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)中繼的過(guò)程同上述實(shí)施例的數(shù)據(jù)中繼流程，其中按現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)R—D鏈路中每個(gè)子載波對(duì)應(yīng)的功率增益系數(shù)估計(jì)。上述實(shí)施例將源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路和中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈5^對(duì)應(yīng)的子載波進(jìn)行匹配，再重新映射，提高了整個(gè)系統(tǒng)的性能。當(dāng)然，本發(fā)明提供的實(shí)施例只是為了詳盡地說(shuō)明按照本
發(fā)明內(nèi)容提供的在MIMOOFDM系統(tǒng)中通過(guò)子載波耦合的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中繼轉(zhuǎn)發(fā)的方法，因而都是示例性的實(shí)施方式，并不能將它看作是對(duì)于本發(fā)明的限制，而且，凡是在本發(fā)明宗旨之內(nèi)的顯而易見(jiàn)的修改亦應(yīng)歸于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1、一種正交頻分復(fù)用OFDM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中繼方法，該系統(tǒng)包括基站、用戶(hù)終端以及無(wú)線(xiàn)中繼站，該數(shù)據(jù)中繼方法包括以下步驟A作為中繼節(jié)點(diǎn)的中繼站接收作為源節(jié)點(diǎn)的基站或者用戶(hù)終端發(fā)送的信號(hào)并進(jìn)行OFDM解調(diào)后，緩存其中的數(shù)據(jù)信息，并估計(jì)源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路的信道響應(yīng)，以及獲得中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路的信道響應(yīng)；B所述中繼站根據(jù)源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路以及中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路的信道響應(yīng)確定每一子載波組內(nèi)的子載波耦合矩陣，并將此耦合矩陣通知給目的節(jié)點(diǎn)，同時(shí)估計(jì)每個(gè)子載波上的增益系數(shù)以及發(fā)射功率；C中繼站重新按照所述子載波耦合關(guān)系，將緩存的源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路上各子載波上的符號(hào)映射到耦合以后的中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路的相應(yīng)子載波上，并進(jìn)行功率分配，然后進(jìn)行OFDM調(diào)制，并發(fā)送到目的節(jié)點(diǎn)。2、如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述步驟B中，確定子載波組內(nèi)的子載波耦合矩陣，進(jìn)一步包含以下步驟步驟1:根據(jù)從天線(xiàn)信號(hào)中分離出的導(dǎo)頻信息估計(jì)源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路中每個(gè)子載波組中每個(gè)子載波對(duì)應(yīng)的信道質(zhì)量參數(shù)，并在每個(gè)子載波組內(nèi)對(duì)子載波按其信道質(zhì)量參數(shù)值的大小排序；步驟2:所述中繼站獲取中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路中每個(gè)子載波組中每個(gè)子載波對(duì)應(yīng)的信道質(zhì)量參數(shù)，并在每個(gè)子載波組內(nèi)對(duì)子載波按步驟1方式進(jìn)行排序；步驟3:對(duì)源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路與中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路中相同的子載波組，將組內(nèi)排序位置相同的子載波相互耦合，從而確定所述子載波耦合矩陣。3、如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述信道質(zhì)量參數(shù)，為信道信噪比SNR、信干噪比SINR、載干比CIR、信干比SIR中的一種或者其組合。4、如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述子載波耦合矩陣，　包括若干個(gè)矩陣元素(b，u,k)，其中b表示子載波組的序號(hào)，k表示源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路中該子載波組中子載波序號(hào)，u表示中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路中該子載波組中子載波序號(hào)，(b,u,k)表示源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路中的第b個(gè)子載波組中對(duì)應(yīng)的第k個(gè)子載波被耦合到中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路中的第b個(gè)子載波組中對(duì)應(yīng)的第u個(gè)子載波上。5、如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述目的節(jié)點(diǎn)接收到中繼節(jié)點(diǎn)放大轉(zhuǎn)發(fā)的信號(hào)后，進(jìn)行OFDM解調(diào)，并將解調(diào)出的源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路和中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路之間的子載波耦合關(guān)系運(yùn)用到恢復(fù)源節(jié)點(diǎn)發(fā)射信號(hào)的過(guò)程中。6、一種實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1所述方法的中繼站，其特征在于，包括OFDM解調(diào)模塊，與該OFDM解調(diào)模塊連接的數(shù)據(jù)緩存模塊和信道估計(jì)沖莫塊，以及子載波間匹配矩陣計(jì)算模塊、子載波映射及功率分配模塊、信道響應(yīng)獲取模塊、放大增益以及功率計(jì)算模塊和與其相連的OFDM調(diào)制模塊，其中所述數(shù)據(jù)緩存模塊緩存OFDM解調(diào)所獲得的源節(jié)點(diǎn)發(fā)送到中繼節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；所述信道估計(jì)模塊利用OFDM解調(diào)獲得的導(dǎo)頻信息估計(jì)源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路的信道響應(yīng)；所述信道響應(yīng)獲取模塊獲取中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)間信道響應(yīng)并保存；所述子載波間匹配矩陣計(jì)算模塊根據(jù)信道估計(jì)模塊發(fā)送的所述源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)信道響應(yīng)和保存的中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)間信道響應(yīng)，計(jì)算源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路中子載波和中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路中子載波的耦合關(guān)系；所述放大增益以及功率計(jì)算模塊根據(jù)所述信道估計(jì)模塊發(fā)送的源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)信道響應(yīng)以及子載波間匹配矩陣計(jì)算模塊發(fā)送的子載波耦合關(guān)系，估計(jì)每個(gè)子載波的增益系數(shù)以及發(fā)射功率；所述子載波映射及功率分配模塊重新按照所述子載波耦合關(guān)系，將數(shù)據(jù)緩存模塊中的源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路上各子載波上的符號(hào)映射到耦合以后的中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路的相應(yīng)子載波上，并進(jìn)行功率分配。7、如權(quán)利要求6所述的中繼站，其特征在于，所述子載波間匹配矩陣計(jì)算模塊，首先根據(jù)從所述信道估計(jì)模塊收到估計(jì)源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路中每個(gè)子載波組中每個(gè)子載波對(duì)應(yīng)的信道質(zhì)量參數(shù)，并在每個(gè)子載波組內(nèi)對(duì)子載波按其信道質(zhì)量參數(shù)值的大小排序；然后根據(jù)從所述信道響應(yīng)獲取模塊收到中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路中每個(gè)子載波組中每個(gè)子載波對(duì)應(yīng)的信道質(zhì)量參數(shù)，并在每個(gè)子載波組內(nèi)對(duì)子載波按上述相同的排列方式進(jìn)行排序；對(duì)源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路與中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路中相同的子載波組，將組內(nèi)排序位置相同的子載波相互耦合，從而確定所述子載波耦合矩陣。8、如權(quán)利要求7所述的中繼站，其特征在于，所述信道質(zhì)量參數(shù)，為信道信噪比SNR、信干噪比SINR、載干比CIR、信干比SIR中的一種或者其組合。9、如權(quán)利要求6或7所述的中繼站，其特征在于，所述子載波耦合矩陣，包括若干個(gè)矩陣元素(b,u,k),其中b表示子載波組的序號(hào)，k表示源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路中該子載波組中子載波序號(hào)，u表示中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路中該子載波組中子載波序號(hào)，(b,u,k)表示源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路中的第b個(gè)子載波組中對(duì)應(yīng)的第k個(gè)子載波被耦合到中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路中的第b個(gè)子載波組中對(duì)應(yīng)的第u個(gè)子載波上。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了，一種正交頻分復(fù)用OFDM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中繼方法，屬于無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信系統(tǒng)中的無(wú)線(xiàn)中繼
技術(shù)領(lǐng)域：
。該方法中中繼節(jié)點(diǎn)接收源節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信號(hào)并進(jìn)行OFDM解調(diào)后，緩存其中的數(shù)據(jù)信息，并估計(jì)源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路的信道響應(yīng)，以及獲得中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路的信道響應(yīng)；中繼站根據(jù)源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路以及中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路的信道響應(yīng)確定各子載波組內(nèi)的子載波耦合矩陣，同時(shí)估計(jì)增益系數(shù)以及發(fā)射功率；中繼站重新按照所述子載波耦合關(guān)系，將緩存的源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路上各子載波上的符號(hào)映射到耦合以后的中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路的相應(yīng)子載波上，并進(jìn)行功率分配，然后進(jìn)行OFDM調(diào)制，并發(fā)送到目的節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明提高了整個(gè)系統(tǒng)的性能。文檔編號(hào)H04B7/04GK101399799SQ20071015469公開(kāi)日2009年4月1日申請(qǐng)日期2007年9月25日優(yōu)先權(quán)日2007年9月25日發(fā)明者蔣小奎申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司