專利名稱：一種基于盲已知干擾消除的無線中繼網(wǎng)絡(luò)上行傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于盲已知干擾消除的無線中繼網(wǎng)絡(luò)上行傳輸方法。
背景技術(shù)：
未來的移動(dòng)蜂窩通信系統(tǒng)因追求高傳輸速率與高網(wǎng)絡(luò)容量而面臨著頻譜資源緊張的問題。在長期演進(jìn)技術(shù)(long term evolution, LTE)規(guī)范版本第十版(ReleaselO,也稱為LTE-Advanced)、以及美國電子電氣工程師協(xié)會(huì)(IEEE)802.16m協(xié)議中，由于支持無線中繼節(jié)點(diǎn)與基站的混合組網(wǎng)以提高小區(qū)邊緣或熱點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的容量，進(jìn)一步加劇了頻譜資源稀缺的問題，因中繼節(jié)點(diǎn)限于現(xiàn)有無線收發(fā)機(jī)的半雙工特性，必須占用兩份信道資源分別用于接收與轉(zhuǎn)發(fā)，導(dǎo)致了額外的頻譜損失。提高頻譜效率的一個(gè)重要途徑是通過調(diào)度不同節(jié)點(diǎn)在同信道上傳輸以提高系統(tǒng)的頻率復(fù)用性能，但這種方式會(huì)給無線網(wǎng)絡(luò)帶來較嚴(yán)重的同頻干擾問題，因此需要良好的干擾消除機(jī)制與之配合工作。在美國《電子與電器工程師協(xié)會(huì)通信領(lǐng)域選刊》(IEEE Journal on Selected Areas in Communications)中已可檢索到的張勝利等人的《盲已知干擾消除》(Blind known interference cancellation [EarlyAccess Articles]) —文中即提出了這樣一種簡單有效的干擾消除方法，稱為盲已知干擾消除(blind known interference cancellation, BKIC),它在接收端已知干擾符號信息的條件下，直接通過接收端有限復(fù)雜度的信號處理，無需干擾信道狀態(tài)信息即可較好地消除同頻干擾，避免了測量與匯報(bào)干擾信道狀態(tài)信息帶來的額外信令開銷以及由干擾信道狀態(tài)估計(jì)及反饋誤差引起的性能損失。然而，該《盲已知干擾消除》一文中并未討論BKIC技術(shù)應(yīng)用于無線中繼網(wǎng)絡(luò)將帶來的影響，尤其是未挖掘BKIC作為一種新型物理層技術(shù)用于改進(jìn)上層傳輸方式的潛力，而這恰恰正是該技術(shù)對未來移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)而言的重要意義之一
發(fā)明內(nèi)容
:本發(fā)明的目的是提出一種基于盲已知干擾消除的無線中繼網(wǎng)絡(luò)上行傳輸方法，通過在基站引入BKIC處理使得調(diào)度同一小區(qū)內(nèi)中繼協(xié)作用戶與非協(xié)作用戶共享同一信道進(jìn)行上行傳輸成為可能，從而克服現(xiàn)有中繼傳輸方案頻譜效率較低的缺陷，提高無線中繼網(wǎng)絡(luò)的容量。本發(fā)明基于盲已知干擾消除的無線中繼網(wǎng)絡(luò)上行傳輸方法，包括:基站從位于中繼節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)覆蓋范圍內(nèi)的用戶(下面稱為“第一類用戶”)中隨機(jī)選取一個(gè)用戶(下面稱為“第一用戶”)，并從位于基站高速業(yè)務(wù)覆蓋范圍內(nèi)的用戶(下面稱為“第二類用戶”)中隨機(jī)選取一個(gè)用戶(下面稱為“第二用戶”)，為第一用戶與第二用戶的上行業(yè)務(wù)傳輸分配相同的頻段；各節(jié)點(diǎn)設(shè)置三種傳輸模式以供在不同信道條件下使用，包括兩時(shí)隙直接傳輸模式、兩時(shí)隙中繼-BKIC傳輸模式及三時(shí)隙中繼-正交傳輸模式；其中:所述兩時(shí)隙直接傳輸模式為:第一用戶與第二用戶在正交的兩個(gè)時(shí)隙內(nèi)分別直接進(jìn)行上行業(yè)務(wù)傳輸并由基站接收，而不借助中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，中繼節(jié)點(diǎn)在兩個(gè)時(shí)隙內(nèi)均保持靜默而不進(jìn)行收發(fā)；所述三時(shí)隙中繼-正交傳輸模式為:第一用戶在第一時(shí)隙內(nèi)進(jìn)行上行業(yè)務(wù)傳輸，在第二時(shí)隙內(nèi)保持靜默；中繼節(jié)點(diǎn)在第一時(shí)隙內(nèi)接收，并在第二時(shí)隙內(nèi)將接收信號向基站轉(zhuǎn)發(fā)，第二用戶在第一、第二時(shí)隙內(nèi)保持靜默，在第三時(shí)隙內(nèi)直接進(jìn)行上行業(yè)務(wù)傳輸并由基站接收，而不借助中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)；基站收集第一用戶與第二用戶的上行端到端業(yè)務(wù)傳輸速率要求及它們與基站之間信道的瞬時(shí)狀態(tài)信息，基站根據(jù)下述信道條件選擇傳輸模式并設(shè)置相應(yīng)的傳輸模式配置信令:當(dāng)?shù)谝挥脩襞c基站之間信道的瞬時(shí)狀態(tài)對應(yīng)的信道容量不低于第一用戶的傳輸速率要求時(shí)，基站廣播一個(gè)包含兩個(gè)比特的兩時(shí)隙直接傳輸模式配置信令“00”，第一用戶、第二用戶及中繼節(jié)點(diǎn)收到兩時(shí)隙直接傳輸模式配置信令“00”后進(jìn)入兩時(shí)隙直接傳輸模式；當(dāng)?shù)谝挥脩襞c基站之間信道的瞬時(shí)狀態(tài)對應(yīng)的信道容量低于第一用戶的傳輸速率要求，且第二用戶的上行發(fā)送信號在第一用戶上行發(fā)送信號的干擾下能夠被基站譯碼時(shí)，基站廣播一個(gè)包含兩個(gè)比特的兩時(shí)隙BKIC-中繼傳輸模式配置信令“01”，第一用戶、第二用戶及中繼節(jié)點(diǎn)收到兩時(shí)隙BKIC-中繼傳輸模式配置信令“01”后進(jìn)入兩時(shí)隙BKIC-中繼傳輸模式；在其它任何情況下，基站廣播一個(gè)包含兩個(gè)比特的三時(shí)隙正交-中繼傳輸模式配置信令“10”，第一用戶、第二用戶及中繼節(jié)點(diǎn)收到三時(shí)隙正交-中繼傳輸模式配置信令“10”后進(jìn)入三時(shí)隙正交-中繼傳輸模式；除第一類用戶與第二類用戶之外的其它用戶都位于基站低速業(yè)務(wù)覆蓋范圍內(nèi)，稱為“第三類用戶”，它們使用與第一類及第二類用戶正交的頻段，按照現(xiàn)有一般的正交傳輸方法進(jìn)行上行傳輸；其特征在于:所述兩時(shí)隙BKIC-中繼傳輸模式為:第一用戶與第二用戶均在第一時(shí)隙內(nèi)進(jìn)行上行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸，且在第二時(shí)隙內(nèi)均保持靜默；基站在第一時(shí)隙內(nèi)接收來自第一、第二用戶的混合信號并從中譯碼出第二用戶的上行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，并對第二用戶的上行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采取第二用戶發(fā)送時(shí)所用的編碼及調(diào)制方式重新生成第二用戶的發(fā)送符號；中繼節(jié)點(diǎn)在第一時(shí)隙內(nèi)接收來自第一用戶與第二用戶的混合信號，并在第二時(shí)隙內(nèi)將其放大轉(zhuǎn)發(fā)；基站在第二時(shí)隙內(nèi)接收中繼轉(zhuǎn)發(fā)的混合信號，執(zhí)行BKIC處理恢復(fù)第一用戶的消息，其中BKIC處理所需的已知干擾符號信息為基站已在第一時(shí)隙內(nèi)恢復(fù)出的第二用戶發(fā)送符號。由于本發(fā)明基于BKIC的無線中繼網(wǎng)絡(luò)上行傳輸方法根據(jù)信道狀態(tài)條件選取傳輸模式，尤其是當(dāng)?shù)谝挥脩襞c基站之間信道的容量低于傳輸速率要求、且第二用戶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在受第一用戶發(fā)送信號的干擾下仍能被基站譯碼時(shí)，該兩用戶在第一時(shí)隙內(nèi)同時(shí)傳輸，基站從來自兩用戶的混合信號中譯碼第二用戶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；中繼節(jié)點(diǎn)在第一時(shí)隙內(nèi)接收來自兩用戶的混合信號并在第二時(shí)隙內(nèi)放大轉(zhuǎn)發(fā)；基站在第二時(shí)隙內(nèi)接收中繼轉(zhuǎn)發(fā)的混合信號，執(zhí)行BKIC處理恢復(fù)第一用戶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，其中所需的已知干擾符號信息由基站根據(jù)第二用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)恢復(fù)。采用本發(fā)明方法在較高信噪比條件下以趨于I的概率進(jìn)入兩時(shí)隙BKIC-中繼傳輸模式或兩時(shí)隙直接傳輸模式，僅使用兩個(gè)時(shí)隙即完成了 一個(gè)中繼協(xié)作用戶與一個(gè)非中繼協(xié)作用戶的上行業(yè)務(wù)傳輸，相比傳統(tǒng)的正交中繼傳輸方法需要兩個(gè)時(shí)隙轉(zhuǎn)發(fā)及一個(gè)時(shí)隙直接傳輸分別為兩用戶服務(wù)，因減少了所需時(shí)隙數(shù)而克服了傳統(tǒng)方法所帶來的系統(tǒng)頻譜效率下降的缺陷；同時(shí)，由于本發(fā)明方法采取了 BKIC處理，無需干擾信道狀態(tài)信息，相比基于傳統(tǒng)干擾消除技術(shù)的傳輸方法，避免了非協(xié)作用戶與中繼節(jié)點(diǎn)之間信道狀態(tài)信息的測量與上報(bào)，使系統(tǒng)維持了較少的測量匯報(bào)開銷，同時(shí)性能不受干擾信道狀態(tài)信息估計(jì)與反饋誤差的損害，具有較強(qiáng)的魯棒性。


圖1為現(xiàn)有通常的單小區(qū)無線中繼網(wǎng)絡(luò)上行傳輸模型示意圖。圖2為在本發(fā)明基于BKIC的無線中繼網(wǎng)絡(luò)上行傳輸方法中兩時(shí)隙直接傳輸模式下，一次兩用戶聯(lián)合傳輸?shù)臅r(shí)序示意圖。圖3為在本發(fā)明基于BKIC的無線中繼網(wǎng)絡(luò)上行傳輸方法中兩時(shí)隙BKIC-中繼傳輸模式下，一次兩用戶聯(lián)合傳輸?shù)臅r(shí)序不意圖。圖4為在本發(fā)明基于BKIC的無線中繼網(wǎng)絡(luò)上行傳輸方法中三時(shí)隙正交-中繼傳輸模式下，一次兩用戶聯(lián)合傳輸?shù)臅r(shí)序不意圖。圖5為在本發(fā)明基于BKIC的無線中繼網(wǎng)絡(luò)上行傳輸方法下，系統(tǒng)進(jìn)入三種傳輸模式的概率性能圖。圖6為在本發(fā)明基于BKIC的無線中繼網(wǎng)絡(luò)上行傳輸方法下，系統(tǒng)中斷的概率性能圖。圖7為在本發(fā)明基于BKIC的無線中繼網(wǎng)絡(luò)上行傳輸方法下，第一用戶的中斷容量性能圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1:本實(shí)施例舉例說明本發(fā)明基于盲已知干擾消除的無線中繼網(wǎng)絡(luò)的上行傳輸方法的具體操作過程。圖1為現(xiàn)有通常的單小區(qū)無線中繼網(wǎng)絡(luò)上行傳輸模型示意圖。在現(xiàn)有通常的單小區(qū)無線中繼網(wǎng)絡(luò)上行傳輸中，整個(gè)小區(qū)可劃分為三類區(qū)域，即:中繼節(jié)點(diǎn)R的業(yè)務(wù)覆蓋區(qū)域eT1，基站D的高速業(yè)務(wù)覆蓋區(qū)域eT2，及基站D的低速業(yè)務(wù)覆蓋區(qū)域eT3。位于中繼節(jié)點(diǎn)R的業(yè)務(wù)覆蓋區(qū)域eT1內(nèi)的用戶在下面被稱為“第一類用戶”，如現(xiàn)有通常的單小區(qū)無線中繼網(wǎng)絡(luò)上行傳輸模型示意圖1中所示的第一用戶S1、第四用戶S4，它們距離基站D較遠(yuǎn)，與基站D之間信道的統(tǒng)計(jì)狀況較差，因此上行業(yè)務(wù)傳輸常常需要借助中繼節(jié)點(diǎn)R的轉(zhuǎn)發(fā)；位于基站D的高速業(yè)務(wù)覆蓋區(qū)域eT2內(nèi)的用戶在下面被稱為“第二類用戶”，如現(xiàn)有通常的單小區(qū)無線中繼網(wǎng)絡(luò)上行傳輸模型示意圖1中所示的第二用戶S2、第五用戶S5，它們距離基站D較近，與基站D之間信道的統(tǒng)計(jì)狀況較好，因此不借助中繼節(jié)點(diǎn)R而能夠直接與基站D進(jìn)行較高速率的通信；位于中繼節(jié)點(diǎn)R的業(yè)務(wù)覆蓋區(qū)域eT1及基站D的高速業(yè)務(wù)覆蓋區(qū)域eT2之外的用戶，亦即位于基站D的低速業(yè)務(wù)覆蓋區(qū)域eT3內(nèi)的用戶在下面被稱為“第三類用戶”，如現(xiàn)有通常的單小區(qū)無線中繼網(wǎng)絡(luò)上行傳輸模型示意圖1中所示的第三用戶S3、第六用戶S6,由于它們不在中繼節(jié)點(diǎn)R的業(yè)務(wù)覆蓋區(qū)域內(nèi)，且到基站的距離較遠(yuǎn)，因此不能借助中繼節(jié)點(diǎn)R而只能直接與基站D進(jìn)行較低速率的通信。整個(gè)小區(qū)內(nèi)的所有用戶及中繼節(jié)點(diǎn)均處于基站D的信令覆蓋區(qū)域es內(nèi)，
權(quán)利要求
1.一種基于盲已知干擾消除(BKIC)的無線中繼網(wǎng)絡(luò)上行傳輸方法，包括:基站從位于中繼節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)覆蓋范圍內(nèi)的用戶(下稱“第一類用戶”)中隨機(jī)選取一個(gè)用戶(下稱“第一用戶”)，并從位于基站高速業(yè)務(wù)覆蓋范圍內(nèi)的用戶(下稱“第二類用戶”)中隨機(jī)選取一個(gè)用戶(下稱“第二用戶”)，為第一用戶與第二用戶的上行業(yè)務(wù)傳輸分配相同的頻段；各節(jié)點(diǎn)設(shè)置三種傳輸模式以供在不同信道條件下使用，包括兩時(shí)隙直接傳輸模式、兩時(shí)隙中繼-BKIC傳輸模式及三時(shí)隙中繼-正交傳輸模式；其中: 所述兩時(shí)隙直接傳輸模式為:第一用戶與第二用戶在正交的兩個(gè)時(shí)隙內(nèi)分別直接進(jìn)行上行業(yè)務(wù)傳輸并由基站接收，而不借助中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，中繼節(jié)點(diǎn)在兩個(gè)時(shí)隙內(nèi)均保持靜默而不進(jìn)行收發(fā)； 所述三時(shí)隙中繼-正交傳輸模式為:第一用戶在第一時(shí)隙內(nèi)進(jìn)行上行業(yè)務(wù)傳輸，在第二時(shí)隙內(nèi)保持靜默；中繼節(jié)點(diǎn)在第一時(shí)隙內(nèi)接收，并在第二時(shí)隙內(nèi)將接收信號向基站轉(zhuǎn)發(fā)，第二用戶在第一、第二時(shí)隙內(nèi)保持靜默，在第三時(shí)隙內(nèi)直接進(jìn)行上行業(yè)務(wù)傳輸并由基站接收，而不借助中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)； 基站收集第一用戶與第二用戶的上行端到端業(yè)務(wù)傳輸速率要求及它們與基站之間信道的瞬時(shí)狀態(tài)信息，基站根據(jù)下述信道條件選擇傳輸模式并設(shè)置相應(yīng)的傳輸模式配置信令: 當(dāng)?shù)谝挥脩襞c基站之間信道的瞬時(shí)狀態(tài)對應(yīng)的信道容量不低于第一用戶的傳輸速率要求時(shí)，基站廣播一個(gè)包含兩個(gè)比特的兩時(shí)隙直接傳輸模式配置信令“00”，第一用戶、第二用戶及中繼節(jié)點(diǎn)收到兩時(shí)隙直接傳輸模式配置信令“00”后進(jìn)入兩時(shí)隙直接傳輸模式；當(dāng)?shù)谝挥脩襞c基站之間信道的瞬時(shí)狀態(tài)對應(yīng)的信道容量低于第一用戶的傳輸速率要求，且第二用戶的上行發(fā)送信號在第一用戶上行發(fā)送信號的干擾下能夠被基站譯碼時(shí)，基站廣播一個(gè)包含兩個(gè)比特的兩時(shí)隙BKic-中繼傳輸模式配置信令“01”，第一用戶、第二用戶及中繼節(jié)點(diǎn)收到兩時(shí)隙BKIC-中繼傳輸模式配置信令“01”后進(jìn)入兩時(shí)隙BKIC-中繼傳輸模式； 在其它任何情況下，基站廣播一個(gè)包含兩個(gè)比特的三時(shí)隙正交-中繼傳輸模式配置信令“10”，第一用戶、第二用戶及中繼節(jié)點(diǎn)收到三時(shí)隙正交-中繼傳輸模式配置信令“10”后進(jìn)入三時(shí)隙正交-中繼傳輸模式； 除第一類用戶與第二類用戶之外的其它用戶都位于基站低速業(yè)務(wù)覆蓋范圍內(nèi)，稱為“第三類用戶”，它們使用與第一類及第二類用戶正交的頻段，按照現(xiàn)有一般的正交傳輸方法進(jìn)行上行傳輸； 其特征在于: 所述兩時(shí)隙BKic-中繼傳輸模式為:第一用戶與第二用戶均在第一時(shí)隙內(nèi)進(jìn)行上行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸，且在第二時(shí)隙內(nèi)均保持靜默；基站在第一時(shí)隙內(nèi)接收來自第一、第二用戶的混合信號并從中譯碼出第二用戶的上行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，并對第二用戶的上行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采取第二用戶發(fā)送時(shí)所用的編碼及調(diào)制方式重新生成第二用戶的發(fā)送符號；中繼節(jié)點(diǎn)在第一時(shí)隙內(nèi)接收來自第一用戶與第二用戶的混合信號，并在第二時(shí)隙內(nèi)將其放大轉(zhuǎn)發(fā)；基站在第二時(shí)隙內(nèi)接收中繼轉(zhuǎn)發(fā)的混合信號，執(zhí)行BKIC處理恢復(fù)第一用戶的消息，其中BKIC處理所需的已知干擾符號信息為基站已在第一時(shí)隙內(nèi)恢復(fù)出的第二用戶發(fā)送符號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于盲已知干擾消除的無線中繼網(wǎng)絡(luò)上行傳輸方法，特征是當(dāng)位于中繼節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)覆蓋范圍內(nèi)的第一用戶與基站之間信道的容量低于傳輸速率要求，且位于基站高速業(yè)務(wù)覆蓋范圍內(nèi)的第二用戶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在受第一用戶發(fā)送信號的干擾下仍能被基站譯碼時(shí)，兩用戶在第一時(shí)隙內(nèi)同時(shí)傳輸，基站從來自兩用戶的混合信號中譯碼第二用戶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)并恢復(fù)第二用戶發(fā)送符號；中繼節(jié)點(diǎn)在第一時(shí)隙內(nèi)接收來自兩用戶的混合信號并在第二時(shí)隙內(nèi)放大轉(zhuǎn)發(fā)；基站在第二時(shí)隙內(nèi)接收中繼轉(zhuǎn)發(fā)的混合信號，執(zhí)行BKIC恢復(fù)第一用戶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。本發(fā)明在較高信噪比條件下以趨于1的概率僅使用兩個(gè)時(shí)隙即完成了無線中繼網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)用戶的上行傳輸，提高了系統(tǒng)頻譜效率。
文檔編號H04W72/08GK103152744SQ20131003908
公開日2013年6月12日 申請日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者楊非, 黃梅玉, 趙明, 周武旸 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)