專(zhuān)利名稱(chēng)：多用戶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中基于空時(shí)分集編解碼的協(xié)同通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無(wú)線通信領(lǐng)域，特別是涉及一種在衰落信道下的多用戶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中基于空 時(shí)分集編解碼的協(xié)同通信方法。
背景技術(shù)：
隨著高速無(wú)線業(yè)務(wù)需求的快速增長(zhǎng)，需要提高單位帶寬的吞吐率以適合更多的用戶傳 輸更高的數(shù)據(jù)率，同時(shí)還要保證多用戶的服務(wù)質(zhì)量。在點(diǎn)到點(diǎn)的通信中，發(fā)射機(jī)和接收機(jī) 之間的容量受到了可用帶寬、傳輸?shù)男诺拉h(huán)境及接收機(jī)的噪聲電平等的限制。在多用戶的 系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)的容量也受到了頻譜資源的分配方式、信道環(huán)境及子載波上的噪聲干擾等因 素的約束。目前，多種的接入?yún)f(xié)議，如時(shí)分多址、頻分多址及碼分多址，用來(lái)根據(jù)用戶的 不同的數(shù)據(jù)率需求而分配不同的可用頻譜資源。但很多嚴(yán)重的影響因素，如信道衰落條件、 干擾電平及服務(wù)質(zhì)量需求，制約了高速寬帶通信的發(fā)展。傳輸信道的時(shí)變多徑特性，是影響無(wú)線傳輸可靠性的一個(gè)基本因素。要有效地提高多 徑衰落信道下的通信質(zhì)量或是降低誤碼率，是非常困難的。舉例而言，未編碼的二進(jìn)制相 移鍵控(BPSK)在加性白色高斯噪聲(AWGN)信道下，信道的誤碼率從10—2降到10—3,只需 要額外增加2dB左右的發(fā)射功率；而在多徑衰落信道下，為了達(dá)到上述的效果，需要額外 增加10dB以上的發(fā)射功率。但僅僅通過(guò)提高發(fā)射功率或是帶寬來(lái)提高通信可靠性是不可行 的，因?yàn)樾乱淮膶拵o(wú)線通信的趨勢(shì)是小型化、低功耗化。很多技術(shù)通過(guò)信號(hào)分集的方式用來(lái)降低多徑衰落的影響，在接收機(jī)將獲得的獨(dú)立衰落 信道的信號(hào)按照一定的方式進(jìn)行組合以獲得分集增益。在空間分集方案中，多天線用來(lái)接 收或發(fā)射信號(hào)，天線的距離需滿足每根天線上的衰落是獨(dú)立的，即天線的距離為相關(guān)距離。 在頻率分集方案中，信號(hào)在幾個(gè)不同的頻帶傳輸。在時(shí)間分集方案中，信號(hào)在不同的時(shí)隙 傳輸，通常利用信道編碼加上交織以實(shí)現(xiàn)時(shí)間分集。在一個(gè)極化分集方案中，兩個(gè)不同極 化方向的天線用來(lái)接收或發(fā)送信號(hào)。在現(xiàn)代的無(wú)線通信系統(tǒng)中，空間分集經(jīng)常被采用。為了獲得空間分集增益，需在發(fā)射 機(jī)或接收機(jī)上進(jìn)行天線陣列的空間處理。目前為止，多輸入多輸出(MIM0)和波束成形得 到最為廣泛地研究，并被證明可以有效地提高無(wú)線通信的容量和性能。在一個(gè)分組時(shí)不變 的環(huán)境中， 一個(gè)裝備了 Nt個(gè)發(fā)射天線和隊(duì)個(gè)接收天線的好的空時(shí)分集編碼系統(tǒng)最大可以獲 得N,K的分集度。空時(shí)分集編碼系統(tǒng)可以采用空時(shí)網(wǎng)格碼和空時(shí)分組碼。因?yàn)镸頂0系統(tǒng)的容量和性能?chē)?yán)重依靠天線的維數(shù)和天線的相關(guān)性，為獲得更高的系統(tǒng) 容量和更好的性能，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)需要大的尺寸及分散的天線陣列。但在實(shí)際應(yīng)用中， 無(wú)線終端(如大多數(shù)的手持設(shè)備、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn))的體積尺寸、硬件復(fù)雜度、功耗 及費(fèi)用受到了嚴(yán)格的限制以致只能有一根天線，這樣阻礙了大的天線陣列的使用，從而影 響了多天線的分集增益。同時(shí)，對(duì)于基站而言，增加天線個(gè)數(shù)及相應(yīng)的處理復(fù)雜度可能超過(guò)了容量提升帶來(lái)的 好處，進(jìn)一步，為了獲得額外的容量的好處，在一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)里的許多或所有的基站里需 要增加額外的天線，費(fèi)用及物理?xiàng)l件的約束也限制了基站里大的天線陣列的使用。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提出了一種協(xié)同編解碼方法及其通信系統(tǒng)，該通信系統(tǒng)可以自動(dòng)地在協(xié)同通信 模式和非協(xié)同通信模式之間切換，其既包括終端之間的協(xié)同編解碼，也包括基站之間的協(xié) 同編解碼。本發(fā)明的一個(gè)最大的好處是不需要在用戶和基站里增加任何額外的天線，通過(guò) 協(xié)同編解碼方法以獲得額外的容量。本發(fā)明的一個(gè)特點(diǎn)是上行鏈路采用的協(xié)同編解碼方法 不依賴(lài)于具體的編碼方式，即可以巻積碼，也可以是線性分組碼或二者的組合；本發(fā)明的 另一個(gè)特點(diǎn)是所采用的空時(shí)編碼既可以是空時(shí)網(wǎng)格編碼，也可以是空時(shí)分組碼；本發(fā)明的 再一個(gè)特點(diǎn)是多用戶的接入控制不依賴(lài)于具體的接入?yún)f(xié)議，即可以是目前成熟的時(shí)分多址 接入(TDMA)、頻分多址接入(FDMA)及碼分多址接入(CDMA)，也可以是其他類(lèi)似的接入 協(xié)議。本發(fā)明的一目的是提供一種協(xié)同通信系統(tǒng)，該通信系統(tǒng)包括體積和功耗極其受限的移 動(dòng)終端設(shè)備和具有多用戶接入能力和管理能力的基站設(shè)備兩部分。其中不同的終端之間可以直接發(fā)送和接收消息，終端和基站之間也可以直接通信。一 終端和另一終端(稱(chēng)伙伴終端)構(gòu)成一個(gè)協(xié)同終端，終端和其協(xié)同終端間采用協(xié)同編碼方式進(jìn)行通信。終端向其協(xié)同終端發(fā)送的信息為自己的編碼序列打孔后的序列，同時(shí)接收的 信息為其協(xié)同終端的發(fā)送的自身的編碼序列打孔后的序列，終端和其協(xié)同終端是一種對(duì)稱(chēng) 的通信協(xié)同關(guān)系。終端接收到其協(xié)同終端發(fā)送的編碼序列，按照其協(xié)同終端的碼字生成多 項(xiàng)式或校驗(yàn)矩陣進(jìn)行率匹配解碼，如解碼成功則重新編碼并發(fā)送其協(xié)同終端打孔刪除的校 驗(yàn)比特，如解碼不成功，則傳輸自身打孔刪除的校驗(yàn)比特，則終端轉(zhuǎn)換為非協(xié)同通信模式。其中不同的基站之間可以發(fā)送和接收信息， 一個(gè)基站和另一個(gè)基站構(gòu)成一個(gè)協(xié)同基站， 基站和其協(xié)同基站可以共享各自的天線，進(jìn)行協(xié)同空時(shí)編解碼?；竞推鋮f(xié)同基站之間發(fā) 送和接收的信息包括同步信息、用戶信息等。本發(fā)明的另一目的是提供一種終端的協(xié)同編解碼方法。在上行鏈路通過(guò)一種協(xié)同編解 碼分集方法以同時(shí)獲得編碼增益和發(fā)射分集增益，單天線的終端通過(guò)一種協(xié)同編解碼的方 法，和其他用戶分享各自的天線以構(gòu)成一個(gè)虛擬的MIMO系統(tǒng)，在獲得編碼增益的同時(shí)進(jìn)而 獲得多天線的分集增益。本發(fā)明的協(xié)同編解碼方法，將不同的終端協(xié)同起來(lái)進(jìn)行編解碼，包括以下步驟步驟 一，終端將自己的信息按照碼率R進(jìn)行信道編碼，得到長(zhǎng)度為N的編碼序列，但發(fā)送一個(gè) 碼率R,大于R的長(zhǎng)度為Nt的編碼序列。步驟二，其伙伴接收到碼率R的長(zhǎng)度為N,的編碼序 列后，進(jìn)行信道解碼。如解碼成功，則將重新編碼并發(fā)送伙伴的其余的長(zhǎng)度為N-N,的校驗(yàn)比特。如解碼失敗，則發(fā)送自己的剩余的校驗(yàn)比特。步驟三，終端和其伙伴對(duì)發(fā)送的編碼 序列進(jìn)行空時(shí)編碼，并通過(guò)其天線發(fā)送。其中，信道編碼通過(guò)對(duì)校驗(yàn)位打孔的方式將其碼率從R提高到R,，其伙伴將打孔的校 驗(yàn)比特填充為0，利用率匹配的方式進(jìn)行解碼，恢復(fù)出其接收到的信息部分并重新進(jìn)行編碼 生成校驗(yàn)比特。其中，判斷解碼成功既可以通過(guò)CRC校驗(yàn)來(lái)判斷，也可以通過(guò)分組碼自身的校驗(yàn)矩陣 來(lái)判斷，還可以通過(guò)自身的校驗(yàn)矩陣和CRC級(jí)聯(lián)來(lái)判斷。其中，空時(shí)編碼通過(guò)對(duì)輸入的信息序列進(jìn)行網(wǎng)格映射或分組巻積，生成空時(shí)編碼序列 并分配到終端的天線上發(fā)送。本發(fā)明的再一目的是提供一種基站的協(xié)同編解碼方法。多個(gè)基站協(xié)同接收和發(fā)送信息, 以提高基站的有效天線個(gè)數(shù)達(dá)到更大的分集增益。協(xié)同基站接收信息包括以下步驟步驟一，各個(gè)基站接收協(xié)同終端發(fā)送過(guò)來(lái)的信號(hào)。步驟二，基站對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行同步處理。步驟三，基站協(xié)同進(jìn)行空時(shí)解碼。步驟四， 空時(shí)解碼后對(duì)用戶進(jìn)行信息分配。其中，各個(gè)基站天線接收的信號(hào)包括終端每個(gè)天線發(fā)送的信號(hào)。其中，多個(gè)基站之間根據(jù)相對(duì)的位置關(guān)系及距離遠(yuǎn)近及天線的分布等因素對(duì)各個(gè)天線 接收的信號(hào)進(jìn)行同步處理。其中，多個(gè)基站對(duì)同步完成的信號(hào)進(jìn)行協(xié)同的空時(shí)解碼。其中，空時(shí)解碼后的序列根據(jù)接入方式的不同進(jìn)行用戶識(shí)別，從而對(duì)用戶進(jìn)行信息分配。協(xié)同基站發(fā)送信息包括以下步驟步驟一，多個(gè)用戶的信息進(jìn)行信息合并。步驟二， 基站協(xié)同進(jìn)行空時(shí)編碼。步驟三，基站對(duì)空時(shí)編碼后的信息進(jìn)行同步處理。步驟四，各個(gè) 基站將同步后的信息通過(guò)天線發(fā)送出去。其中，多個(gè)用戶按照某種接入方式進(jìn)行用戶信息合并，合并可以通過(guò)TDMA， CDMA及FDMA 等方式。其中，多個(gè)基站根據(jù)空時(shí)網(wǎng)格編碼狀態(tài)圖或空時(shí)分組編碼矩陣對(duì)合并的用戶信息進(jìn)行 空時(shí)編碼。其中，多個(gè)基站之間根據(jù)相對(duì)的位置關(guān)系及距離遠(yuǎn)近及天線的分布等因素對(duì)各個(gè)天線 接收的信號(hào)進(jìn)行同步處理。其中，同步處理后的數(shù)據(jù)送到各個(gè)基站的各個(gè)天線上，按照一定的功率進(jìn)行發(fā)射。 本發(fā)明的特征在于，多用戶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中基于空時(shí)分集編解碼的協(xié)同通信方法，其特征 在于，這是一種由終端(A)和作為其伙伴的終端(B)共同構(gòu)成的協(xié)同終端內(nèi)部的、以及 所述協(xié)同終端內(nèi)各終端與基站之間的協(xié)同通信方法，其步驟依次如下:步驟(1)在第1幀內(nèi)依次含有如下步驟步驟(1. 1)終端(A)把自己按碼率R編碼后的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為N的編碼序列進(jìn)行打孔， 向所述基站發(fā)送碼率相當(dāng)于R的長(zhǎng)度為K的空時(shí)編碼序列，R》R，同時(shí)向終端(B)發(fā)送碼 率相當(dāng)于所述R的長(zhǎng)度為N,的空時(shí)編碼序列；步驟(1.2)終端(B)把自己按碼率R編碼后的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為N的編碼序列進(jìn)行打孔， 向所述基站發(fā)送碼率相當(dāng)于R,的長(zhǎng)度為N,的空時(shí)編碼序列，同時(shí)向終端(A)發(fā)送碼率相當(dāng) 于所述R,的長(zhǎng)度為K的空時(shí)編碼序列；步驟(2)在第2幀內(nèi)，依次含有以下步驟步驟(2.1)終端(B)收到終端(A)在步驟(1.1)中發(fā)來(lái)的空時(shí)編碼序列后，按照 與終端(A)約定的解碼方式進(jìn)行率匹配解碼，解碼后其接收的信息部分重新進(jìn)行編碼生成 數(shù)據(jù)比特N2，如解碼成功，則解碼后的序列按照與終端(A)約定的編碼方式進(jìn)行率匹配編 碼，并把編碼后序列中的N2比特終端(A)的數(shù)據(jù)向所述基站發(fā)送過(guò)去，N2是N- N的校驗(yàn) 比特；步驟(2.2)若終端(B)解碼失敗，則對(duì)所述基站發(fā)送自身的所述N2比特?cái)?shù)據(jù)，自動(dòng) 轉(zhuǎn)入非協(xié)同通信模式；步驟(2.3)終端(A)收到終端(B)在步驟(1.2)中發(fā)送的空時(shí)編碼序列后，同樣 按照步驟(2.1)——步驟(2.3)所述的方法處理。所述基站是一個(gè)由基站(1)和作為其伙伴的基站(2)構(gòu)成的協(xié)同基站，按以下步驟 實(shí)現(xiàn)由所述終端(A)、終端(B)構(gòu)成的第一協(xié)同終端于由終端(C)、終端(D)構(gòu)成的第 二協(xié)同終端之間的協(xié)同通信步驟(A)基站(1)、基站(2)分別接收終端(A)、終端(B)發(fā)送的空時(shí)編碼序列， 依次經(jīng)過(guò)多用戶空時(shí)解碼、協(xié)同解碼后各自得到數(shù)據(jù)(1)和數(shù)據(jù)(2);步驟(B)基站(1)基站(2)各自把數(shù)據(jù)(1)、數(shù)據(jù)(2)為用戶進(jìn)行空時(shí)編碼后， 各自分別向終端(C)、終端(D)發(fā)送；步驟(C)終端(C)、終端(D)依次經(jīng)過(guò)協(xié)同編碼、多用戶空時(shí)解碼后各自得到數(shù)據(jù) (1)和數(shù)據(jù)(2)。所述基站是一個(gè)由基站(1)和作為其伙伴的基站(2)構(gòu)成的協(xié)同基站構(gòu)成的協(xié)同基 站，按以下步驟進(jìn)行基站的協(xié)同編解碼步驟(3.1)各個(gè)基站接收協(xié)同終端中各個(gè)終端的天線發(fā)送來(lái)的信息；步驟(3.2)各個(gè)基站之間根據(jù)至少包括相對(duì)位置關(guān)系、距離遠(yuǎn)近及天線分布在內(nèi)的各因素對(duì)各個(gè)天線接收的信息進(jìn)行同步處理；步驟(3.3)各個(gè)基站對(duì)同步處理后的信息進(jìn)行協(xié)同的空時(shí)編碼； 步驟(3.4)空時(shí)解碼后的序列根據(jù)接入方式的不同進(jìn)行多用戶識(shí)別； 步驟(3.5)按以下步驟對(duì)用戶進(jìn)行信息分配 步驟(3.5.1)把多個(gè)用戶的信息進(jìn)行信息合并；步驟(3.5.2)各基站協(xié)同進(jìn)行空時(shí)編碼；步驟(3.5.3)各基站對(duì)空時(shí)編碼后的信息按步驟(3.2)進(jìn)行同步處理； 步驟(3.5.4)各個(gè)基站把同步后的信息發(fā)送出去。為了說(shuō)明本發(fā)明所帶來(lái)的效果，在表l中給出了本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)條件為2個(gè) 只有l(wèi)個(gè)天線的終端用戶構(gòu)成一個(gè)協(xié)同終端，2個(gè)基站構(gòu)成一個(gè)協(xié)同基站，終端采用 R=l/2, R|=2/3的碼率的協(xié)同編解碼方式，在表1中給出了在2個(gè)終端之間不同信噪比下在 誤碼率為10—5時(shí)所獲得的性能增益。表l本發(fā)明的性能增益用戶間信道信噪比增益0dB1. 5dB10dB4dB20dB8dB


圖l.本發(fā)明協(xié)同通信系統(tǒng)原理框圖。圖2.協(xié)同通信系統(tǒng)上行鏈路原理圖。 圖3.協(xié)同通信系統(tǒng)下行鏈路原理圖。 圖4.協(xié)同編解碼方法原理圖。 圖5.協(xié)同巻積編解碼原理圖。 圖6.協(xié)同LDPC編解碼原理圖。 圖7.空時(shí)分組碼示意圖。圖8.基于OFDMA的基站協(xié)同編解碼上行鏈路圖。 圖9.基于OFDMA的基站協(xié)同編解碼下行鏈路圖。 圖10.基于0FDMA的協(xié)同通信系統(tǒng)原理圖。 圖ll.本發(fā)明的流程框圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。在圖1中，包括了協(xié)同終端101和104，還包括了基站102和103。其中協(xié)同終端101 由兩個(gè)終端A和終端B構(gòu)成，終端A和終端B由于各自的體積和功耗等因素的限制，各自 擁有一根天線，終端A和終端B進(jìn)行協(xié)同通信構(gòu)成協(xié)同終端101。協(xié)同終端104由兩個(gè)終端 C和D構(gòu)成，終端C和終端D由于各自的體積和功耗等因素的限制，終端C和終端D進(jìn)行協(xié) 同通信構(gòu)成協(xié)同終端104。協(xié)同終端之間的通信方式將在后面詳細(xì)解釋?；?02和103各 自可以擁有多根天線，基站102擁有1， 2， 3， 4四根天線，在基站103擁有5， 6， 7， 8 四根天線?；?02和基站103可以構(gòu)成協(xié)同基站100， 二者之間可以進(jìn)行協(xié)同通信。為完 成終端A和終端C及終端B和終端D之間的通信，終端A和終端B首先組成協(xié)同終端101， 終端C和終端D組成協(xié)同終端104，基站102和103組成協(xié)同基站100，由協(xié)同終端101、 協(xié)同基站100和協(xié)同終端104進(jìn)行通信。在圖1中的協(xié)同通信系統(tǒng)，可以分為上行鏈路部分和下行鏈路部分，分別如圖2和圖3 所示。在圖2中，終端A 201和終端B 202構(gòu)成一個(gè)協(xié)同終端，它們將各自的數(shù)據(jù)送至協(xié) 同編碼模塊203和204進(jìn)行協(xié)同編碼，編碼后的數(shù)據(jù)送到多用戶空時(shí)編碼205進(jìn)行空時(shí)編 碼，然后通過(guò)終端A201和終端B 202的兩根天線發(fā)射給基站?；?06有Nr,根天線，基 站207有Nr2根天線，二者構(gòu)成一個(gè)協(xié)同基站，接收來(lái)自終端A 201和終端B 202的信號(hào)。 206和207將接收到的信號(hào)送給208進(jìn)行多用戶空時(shí)解碼，空時(shí)解碼后的數(shù)據(jù)送給209進(jìn)行 協(xié)同解碼，解碼后得到數(shù)據(jù)211和數(shù)據(jù)212。在圖3中，數(shù)據(jù)301和302送到303進(jìn)行多用戶空時(shí)編碼，編碼后的數(shù)據(jù)送給基站304 和305,通過(guò)304和305的天線陣列發(fā)送。由終端C和終端D組成的協(xié)同終端306接收來(lái)自 304和305發(fā)射的信號(hào)，送到307進(jìn)行多用戶空時(shí)解碼，即得到所需要的數(shù)據(jù)308和309。在圖4中，給出了圖l協(xié)同通信系統(tǒng)采用的終端協(xié)同編解碼方法的示意圖。在第l幀 內(nèi)，用戶1將自己按碼率R編碼后的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為N的編碼序列進(jìn)行打孔，向基站發(fā)送碼率 相當(dāng)于R (R,〉R)的長(zhǎng)度為N,的編碼序列401，向伙伴終端用戶2發(fā)送碼率相當(dāng)于R (R々R) 的長(zhǎng)度為K的編碼序列402;在第1幀內(nèi)，用戶2將自己按碼率R編碼后的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為N 的編碼序列進(jìn)行打孔，向基站發(fā)送碼率相當(dāng)于R, (R々R)的長(zhǎng)度為K的編碼序列404，向伙 伴終端用戶l發(fā)送碼率相當(dāng)于Rt (R》R)的長(zhǎng)度為N,的編碼序列405。在第2幀內(nèi)，用戶2 接收到編碼序列402后，按照用戶1約定的解碼方式進(jìn)行率匹配方式的解碼，如解碼成功， 則將解碼后的序列按照用戶1約定的編碼方式進(jìn)行率匹配編碼，并將編碼后序列中的N2比特用戶l數(shù)據(jù)403發(fā)送出去，如解碼失敗，則發(fā)送自身的N2比特?cái)?shù)據(jù)，自動(dòng)轉(zhuǎn)入非協(xié)同編 解碼模式；同樣，用戶l接收到編碼序列405后，按照用戶2約定的解碼方式進(jìn)行率匹配 方式的解碼，如解碼成功，則將解碼后的序列按照用戶2約定的編碼方式進(jìn)行率匹配編碼， 并將編碼后序列中的N2比特用戶2數(shù)據(jù)406發(fā)送出去，如解碼失敗，則發(fā)送自身的N2比特 數(shù)據(jù)，自動(dòng)轉(zhuǎn)入非協(xié)同編解碼模式。在圖5和圖6中，分別給出了以巻積碼和低密度奇偶 校驗(yàn)(LDPC)碼為例的協(xié)同編解碼方法。在圖5中，用戶自身數(shù)據(jù)501經(jīng)過(guò)循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC) 503編碼后，編碼后數(shù)據(jù)送給 率匹配巻積碼505編碼，經(jīng)過(guò)505編碼后的序列分為R長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)512和&長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)508， 同時(shí)，伙伴數(shù)據(jù)502經(jīng)過(guò)維特比解碼器504解碼，解碼后數(shù)據(jù)送給507進(jìn)行CRC進(jìn)行校驗(yàn) 和509進(jìn)行率匹配巻積編碼，509編碼后得到長(zhǎng)度N2的序列509， 507得到校驗(yàn)后的指示信 號(hào)510。根據(jù)指示信號(hào)510，如510為CRC校驗(yàn)滿足，則511取509，否則取508。數(shù)據(jù)511 和512經(jīng)過(guò)合成，送給513去發(fā)射。在圖6中，用戶自身數(shù)據(jù)601經(jīng)過(guò)循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC) 603編碼后，編碼后數(shù)據(jù)送給 605進(jìn)行率匹配LDPC碼進(jìn)行編碼，經(jīng)過(guò)605編碼后的序列分為K長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)611和^長(zhǎng)度 的數(shù)據(jù)610。同時(shí)，伙伴數(shù)據(jù)602經(jīng)過(guò)LDPC碼解碼器604解碼，解碼后數(shù)據(jù)送給607進(jìn)行 LDPC碼解碼校驗(yàn)，如校驗(yàn)成功，則進(jìn)入608進(jìn)行CRC校驗(yàn)，如607校驗(yàn)失敗，則將610數(shù) 據(jù)送給614，如607和608都校驗(yàn)成功，則將612送給614，將611和614合并后送給615 去發(fā)射。604解碼后的結(jié)果送到606進(jìn)行RCLDPC碼編碼，將編碼后的結(jié)果中的Nz長(zhǎng)度送給 612。在圖2和圖3中所釆用的多用戶空時(shí)編碼，如圖7所示。圖7給出了一種空時(shí)分組編 碼，數(shù)據(jù)先進(jìn)行701進(jìn)行星座點(diǎn)映射，映射后的數(shù)據(jù)送到702進(jìn)行空時(shí)分組碼編碼，之后 送給天線發(fā)射。圖8和圖9給出了基于正交頻分復(fù)用接入(OFDMA)的基站協(xié)同編解碼通信的原理圖。 圖8為上行鏈路，圖9為下行鏈路。在圖8中，用戶l數(shù)據(jù)信息801i至用戶N數(shù)據(jù)信息80乙 送給維度為Nt的空時(shí)編碼單元802r802w進(jìn)行空時(shí)編碼，空時(shí)編碼后的數(shù)據(jù)每N路送給快速 傅立葉變換模塊803r803Nt進(jìn)行N為的傅立葉變換，變化后的數(shù)據(jù)送給并串轉(zhuǎn)換804,~804附 進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的串行數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)805r805wt增加循環(huán)前綴，送至各自的天線發(fā)射。在圖9中，Nr個(gè)接收天線接收到的信號(hào)經(jīng)過(guò)90ir90L去除循環(huán)前綴，之后的數(shù)據(jù)送給串并轉(zhuǎn)換902r902Nr進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的并行數(shù)據(jù)送給903r903Nr進(jìn)行快速傅立葉變換， 變換后的數(shù)據(jù)送給維度為Nr的空時(shí)解碼904r90^進(jìn)行空時(shí)解碼，即可得到用戶1到用戶N 的數(shù)據(jù)。圖10給出了基于OFDMA的協(xié)同通信系統(tǒng)的原理圖。用戶數(shù)據(jù)1001分配給兩個(gè)基站1002 和1003，其中1002和1003如圖8和圖9所示，1002和1003由1004進(jìn)行同步控制，以實(shí) 現(xiàn)1002和1003的同步，1002和1003將協(xié)同編解碼的結(jié)果發(fā)送，相應(yīng)的協(xié)同終端1005有 2個(gè)終端構(gòu)成，按照?qǐng)D4的方式進(jìn)行協(xié)同編解碼。圖ll給出了本發(fā)明的流程框圖。終端的自身數(shù)據(jù)1101經(jīng)過(guò)率匹配編碼步驟1102，在 步驟1103發(fā)送自身打孔后的編碼序列，然后，將伙伴終端打孔后的數(shù)據(jù)1105在步驟1104 按照伙伴終端的碼字進(jìn)行率匹配解碼，并在步驟1106判斷解碼是否成功，如成功，則在步 驟1108將步驟1104解碼后的信息序列重新按照伙伴終端的碼字進(jìn)行率匹配編碼，并在步 驟1109發(fā)送伙伴終端打孔刪除的校驗(yàn)比特?cái)?shù)據(jù)，如校驗(yàn)不成功，則轉(zhuǎn)入步驟1107發(fā)送自 身打孔刪除的數(shù)據(jù)，自動(dòng)轉(zhuǎn)入非協(xié)同通信模式。本發(fā)明取得的效果主要包括兩個(gè)方面對(duì)于終端而言，終端通過(guò)其伙伴終端構(gòu)成一個(gè) 協(xié)同終端，同時(shí)獲得了編碼增益和多天線的分集增益；對(duì)于基站而言，在不增加基站天線 的個(gè)數(shù)的情況下，獲得了更大的天線陣列的分集增益，從兩個(gè)方面增大了通信系統(tǒng)的容量。盡管本發(fā)明已參照具體實(shí)施方式
進(jìn)行描述和舉例說(shuō)明，但是并不意味著本發(fā)明限于這 些描述的實(shí)施方式。本發(fā)明的實(shí)施例以?xún)蓚€(gè)用戶為例進(jìn)行說(shuō)明，但可以直接擴(kuò)充到多用戶 的情況，故多用戶也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明以FDMA為例描述了通信系統(tǒng)的具體實(shí) 現(xiàn)，但其他的多址接入方式，如TDMA， CDMA等也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù) 人員可在本發(fā)明的精神及觀點(diǎn)內(nèi)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行多種不同的修改，但凡依本發(fā)明權(quán)利要求書(shū) 范圍所做的同等的變化及修飾，皆為本發(fā)明所保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.多用戶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中基于空時(shí)分集編解碼的協(xié)同通信方法，其特征在于，這是一種由終端(A)和作為其伙伴的終端(B)共同構(gòu)成的協(xié)同終端內(nèi)部的、以及所述協(xié)同終端內(nèi)各終端與基站之間的協(xié)同通信方法，其步驟依次如下步驟(1).在第1幀內(nèi)依次含有如下步驟步驟(1.1).終端(A)把自己按碼率R編碼后的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為N的編碼序列進(jìn)行打孔，向所述基站發(fā)送碼率相當(dāng)于R1的長(zhǎng)度為N1的空時(shí)編碼序列，R1＞R，同時(shí)向終端(B)發(fā)送碼率相當(dāng)于所述R1的長(zhǎng)度為N1的空時(shí)編碼序列；步驟(1.2).終端(B)把自己按碼率R編碼后的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為N的編碼序列進(jìn)行打孔，向所述基站發(fā)送碼率相當(dāng)于R1的長(zhǎng)度為N1的空時(shí)編碼序列，同時(shí)向終端(A)發(fā)送碼率相當(dāng)于所述R1的長(zhǎng)度為N1的空時(shí)編碼序列；步驟(2).在第2幀內(nèi)，依次含有以下步驟步驟(2.1).終端(B)收到終端(A)在步驟(1.1)中發(fā)來(lái)的空時(shí)編碼序列后，按照與終端(A)約定的解碼方式進(jìn)行率匹配解碼，解碼后其接收的信息部分重新進(jìn)行編碼生成數(shù)據(jù)比特N2，如解碼成功，則解碼后的序列按照與終端(A)約定的編碼方式進(jìn)行率匹配編碼，并把編碼后序列中的N2比特終端(A)的數(shù)據(jù)向所述基站發(fā)送過(guò)去，N2是N-N1的校驗(yàn)比特；步驟(2.2).若終端(B)解碼失敗，則對(duì)所述基站發(fā)送自身的所述N2比特?cái)?shù)據(jù)，自動(dòng)轉(zhuǎn)入非協(xié)同通信模式；步驟(2.3).終端(A)收到終端(B)在步驟(1.2)中發(fā)送的空時(shí)編碼序列后，同樣按照步驟(2.1)——步驟(2.3)所述的方法處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多用戶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中基于空時(shí)分集編解碼的協(xié)同通信方法，其特 征在于，所述基站是一個(gè)由基站(1)和作為其伙伴的基站(2)構(gòu)成的協(xié)同基站，按以下步 驟實(shí)現(xiàn)由所述終端(A)、終端(B)構(gòu)成的第一協(xié)同終端于由終端(C)、終端(D)構(gòu)成的第 二協(xié)同終端之間的協(xié)同通信步驟(A).基站(1)、基站(2)分別接收終端(A)、終端(B)發(fā)送的空時(shí)編碼序列，依 次經(jīng)過(guò)多用戶空時(shí)解碼、協(xié)同解碼后各自得到數(shù)據(jù)(1)和數(shù)據(jù)(2); 步驟(B).基站(1)基站(2)各自把數(shù)據(jù)(1)、數(shù)據(jù)(2)為用戶進(jìn)行空時(shí)編碼后，各自分別向終端(C)、終端(D)發(fā)送； 步驟(C).終端(C)、終端(D)依次經(jīng)過(guò)協(xié)同編碼、多用戶空時(shí)解碼后各自得到數(shù)據(jù)(1)和數(shù)據(jù)(2)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多用戶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中基于空時(shí)分集編解碼的協(xié)同通信方法，其特 征在于，所述基站是一個(gè)由基站(1)和作為其伙伴的基站(2)構(gòu)成的協(xié)同基站構(gòu)成的協(xié)同基站，按以下步驟進(jìn)行基站的協(xié)同編解碼步驟(3.1).各個(gè)基站接收協(xié)同終端中各個(gè)終端的天線發(fā)送來(lái)的信息；步驟(3.2).各個(gè)基站之間根據(jù)至少包括相對(duì)位置關(guān)系、距離遠(yuǎn)近及天線分布在內(nèi)的各因素對(duì)各個(gè)天線接收的信息進(jìn)行同步處理；步驟(3.3).各個(gè)基站對(duì)同步處理后的信息進(jìn)行協(xié)同的空時(shí)編碼； 步驟(3.4).空時(shí)解碼后的序列根據(jù)接入方式的不同進(jìn)行多用戶識(shí)別； 步驟(3.5).按以下步驟對(duì)用戶進(jìn)行信息分配 步驟(3.5.1).把多個(gè)用戶的信息進(jìn)行信息合并；步驟(3.5.2).各基站協(xié)同進(jìn)行空時(shí)編碼；步驟(3.5.3).各基站對(duì)空時(shí)編碼后的信息按步驟(3.2)進(jìn)行同步處理； 步驟(3.5.4).各個(gè)基站把同步后的信息發(fā)送出去。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多用戶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中基于空時(shí)分集編解碼的協(xié)同通信方法，其特 征在于，所述解碼成功通過(guò)CRC校驗(yàn)，后通過(guò)分組碼自身的校驗(yàn)矩陣，或者通過(guò)自身的校驗(yàn) 矩陣和CRC級(jí)聯(lián)來(lái)判斷。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多用戶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中基于空時(shí)分集編解碼的協(xié)同通信方法，其特 征在于，所述的空時(shí)編碼通過(guò)對(duì)輸入的信息序列進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)映射方式為分組或巻積，生成空時(shí) 編碼序列并分配給協(xié)同終端的天線以發(fā)送出去。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多用戶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中基于空時(shí)分集編解碼的協(xié)同通信方法，其特 征在于，所述約定的解碼方法是伙伴終端先把打孔的校驗(yàn)比特填充為零，再利用率匹配方式 進(jìn)行解碼。
全文摘要
多用戶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中基于空時(shí)分集編解碼的協(xié)同通信方法屬于多用戶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于，在由移動(dòng)終端和具有多用戶接入和管理能力的基站共同構(gòu)成的協(xié)同通信系統(tǒng)中，終端和其伙伴終端之間發(fā)送和接收的信息都是自己的編碼序列打孔后的序列，終端在收到其伙伴終端的編碼序列后，按照其伙伴終端的碼字進(jìn)行率匹配解碼，若成功，則重新編碼并發(fā)送其伙伴終端打孔刪除的校驗(yàn)比特，否則，傳輸自身打孔刪除的檢驗(yàn)比特，轉(zhuǎn)為非協(xié)同通信模式，其中，同時(shí)包括終端之間、以及基站之間的協(xié)同編解碼。本發(fā)明使終端的協(xié)同通信系統(tǒng)獲得了編碼增益和多天線的分集增益，又在不增加基站天線的個(gè)數(shù)下，得到更大的天線陣列的分集增益，從兩個(gè)方面增大了通信系統(tǒng)的容量。
文檔編號(hào)H04B7/02GK101217302SQ200810056390
公開(kāi)日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2008年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月18日
發(fā)明者裴玉奎, 陸建華, 陳為剛 申請(qǐng)人:清華大學(xué)