一種lte雙模中繼網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化傳輸方法
【專利摘要】本發(fā)明提出的LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化傳輸方法可以根據(jù)不同通信制式估計信道狀態(tài)信息，并且通過在基于數(shù)據(jù)量的中繼傳輸方案和基于功率疊加中繼傳輸方案之間的選擇，為小區(qū)邊界用戶提供更好的通信服務(wù)，通過將中繼傳輸方案和直接傳輸方案的比較，綜合考慮性能增益與資源消耗后基站可以給出一個最合適的傳輸模式。
【專利說明】-種LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化傳輸方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及移動通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化傳輸方 法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著通信業(yè)務(wù)的發(fā)展以及人們需求的增長，未來的無線通信系統(tǒng)需要支持高速 率、大容量。目前的無線通信系統(tǒng)存在若干問題，小區(qū)間干擾是其中較為嚴重的一個。尤其 是位于小區(qū)邊界的用戶容易受到相鄰小區(qū)的干擾，于是小區(qū)邊界用戶的性能很差，這成為 了制約系統(tǒng)整體性能的瓶頸。
[0003] 中繼傳輸是指基站和用戶之間通過中繼設(shè)備采用多跳通信進行接力傳輸?shù)囊环N 技術(shù)。對于工作在高頻段（意味著高的路徑損耗和穿透損耗）的下一代無線通信系統(tǒng)，例 如LTE，一方面中繼的引入能夠擴大系統(tǒng)的覆蓋范圍。另一方面，如果將中繼放置在原有小 區(qū)的覆蓋范圍內(nèi)（往往置于小區(qū)邊界），還可以提高系統(tǒng)容量，尤其是小區(qū)邊界用戶的頻譜 效率。
[0004] 一方面，實際系統(tǒng)中的中繼傳輸常采用半雙工的工作模式，即上下行傳輸都分成 兩個時隙來完成。已有的一種傳統(tǒng)的傳輸方案是兩跳傳輸（TH)，即在第一個時隙基站（BS) 發(fā)送信號給中繼設(shè)備（RN)，此階段用戶（UE)不工作；中繼將接收到的信號解碼后在第二個 時隙將彳目息轉(zhuǎn)發(fā)給UE，此階段BS不工作。TH方案在兩個時隙中總有一個設(shè)備不參與傳輸， 因此沒有完全地利用BS-RN-UE三設(shè)備模型的全部信道資源。
[0005] TH方案實現(xiàn)簡單，但是其性能受限于較差的那一跳鏈路的容量，當(dāng)基站到中繼設(shè) 備的鏈路或中繼設(shè)備到用戶的鏈路其中任意的一條通信鏈路受到無線信道的隨機深衰落 或是較強的干擾時TH方案性能不佳。
[0006] 另一方面，出于對基礎(chǔ)建設(shè)利用率和減少重復(fù)投資的考慮，未來一個發(fā)展趨勢就 是基站集成化，即多個運營商共同建設(shè)一組基站或中繼站，所述基站或中繼站同時具備處 理各種不同制式或通信制式的能力，例如可以同時處理FDD-LTE和TDD-LTE兩種模式的通 信，但是目前這方面的研究仍處于起步階段。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式，提出一種LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化傳輸方法，所述LTE雙 模中繼網(wǎng)絡(luò)包括基站、用戶和中繼設(shè)備，所述基站和中繼設(shè)備分別設(shè)置多根天線，所述方法 包括以下步驟：
[0009] si、所述LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)中的基站分別獲取基站到中繼設(shè)備、中繼設(shè)備到用戶 以及基站到用戶的傳輸信道的信道狀態(tài)信息；
[0010] S2、基站根據(jù)上述信道狀態(tài)信息，分別估計LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)不同通信傳輸類型 的傳輸容量；
[0011] S3、基站根據(jù)上述傳輸容量信息，選擇LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)的最終傳輸方案；
[0012] S4、根據(jù)確定的LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)的最終傳輸方案傳輸數(shù)據(jù)。' '
[0013]根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述步驟S1的分別獲取基站到中繼設(shè)備、中繼設(shè)備到用 戶以及基站到用戶的傳輸信道的信道狀態(tài)信息具體包括： ~
[0014] si-?、若LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)的通信采用FDD-LTE通信制式，LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)中的 中繼設(shè)備和用戶分別接收來自于LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)中的基站發(fā)送的下行訓(xùn)練信號，并根據(jù) 該訓(xùn)練信號估計出基站到中繼設(shè)備之間的通信鏈路和基站到用戶之間的通信鏈路的下行 信道狀態(tài)信息，再通過上行信道將該下行信道狀態(tài)信息反饋至基站；LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)中 的用戶接收來自于LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)中的中繼設(shè)備發(fā)送的下行訓(xùn)練信號，并根據(jù)該訓(xùn)練信 號估計出中繼設(shè)備到用戶之間的通信鏈路的下行信道狀態(tài)信息，再通過上行信道將該下行 信道狀態(tài)信息反饋至基站和中繼設(shè)備；
[0015] S1-2、若LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)的通信采用TDD-LTE通信制式，LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)中的 用戶向LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)中的基站和中繼設(shè)備發(fā)送上行訓(xùn)練信號，同時LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò) 中的中繼設(shè)備向基站發(fā)送上行訓(xùn)練信號，基站根據(jù)TDD-LTE系統(tǒng)的信道對稱性估計出基站 到中繼設(shè)備之間的通信鏈路和基站到用戶之間的通信鏈路的下行信道狀態(tài)信息，中繼設(shè)備 根據(jù)TDD-LTE系統(tǒng)的信道對稱性估計出中繼設(shè)備到用戶之間的通信鏈路的下行信道狀態(tài) 信息，中繼設(shè)備通過上行信道將鏈路的信道狀態(tài)信息反饋給基站。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述步驟S2的估計LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)不同通信傳輸類型 時的傳輸容量具體包括：
[0017] S2-1、若LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)采用基于數(shù)據(jù)量疊加的中繼傳輸方案，基站根據(jù)上述 基站到中繼設(shè)備的鏈路和中繼設(shè)備到用戶的鏈路的下行信道狀態(tài)信息分別估計出第一時 隙的基站到中繼設(shè)備的鏈路的信噪比SNR，和基站到用戶的鏈路的信噪比SNR/ 11，其中i = 1、2.....Q，j = 1、2.....L2, L和L2分別為基站到中繼設(shè)備的鏈路和基站到用戶的鏈路 實際傳輸?shù)臄?shù)據(jù)串的數(shù)目，h和L2的和小于或等于基站的發(fā)射天線數(shù)；中繼設(shè)備根據(jù)上述 中繼設(shè)備到用戶的鏈路的下行信道狀態(tài)信息估計出第二時隙的中繼設(shè)備到用戶的鏈路的 信噪比SNR，，其中i = 1、2.....N，N為中繼設(shè)備到用戶的鏈路傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)串的數(shù)目， 等于中繼設(shè)備和用戶的天線數(shù)量中較小的數(shù)；
[0018] 分別計算基站到中繼設(shè)備的鏈路的實際通信量RBK和基站到用戶的鏈路的實際通 信量RBU:
[0019] Rbr =^log2(l +SNRfR), RBU ^^Jog^l + SNRf),
[0020] 同樣地，再計算出第二時隙的中繼設(shè)備到用戶的鏈路的傳輸容量：
[0021] Σ二 l〇g2(l + 篇?嚴)，
[0022] 根據(jù)上述第一時隙的通信量RBK和RBU，以及第二時隙的傳輸容量C KU，計算得到LTE 雙模中繼網(wǎng)絡(luò)采用基于數(shù)據(jù)量疊加的中繼傳輸方案時的傳輸容量q為= t2cKU，式;Φ nBR nBU ^ ，它由以下兩個約束條件計算得到= t2CRU山> 0, t2 > 0, = 1' R + C h為第一時隙的傳輸時間，t2是第二時隙的傳輸時間。
[0023] S2-2、若LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)采用基于功率疊加的中繼傳輸方案，基站根據(jù)上述基 站到中繼設(shè)備的鏈路的下行信道狀態(tài)信息估計出第一時隙下基站到中繼設(shè)備的鏈路的信 噪比SNR，，其中i = 1、2.....M，Μ為基站到中繼設(shè)備的鏈路傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)串的數(shù)目， 等于基站和中繼設(shè)備天線數(shù)目的較小的數(shù)，再根據(jù)上述基站到用戶的鏈路的下行信道狀態(tài) 信息計算基站到用戶的鏈路的信噪比中繼設(shè)備根據(jù)上述中繼設(shè)備到用戶的鏈路的 下行信道狀態(tài)信息估計出第二時隙的中繼設(shè)備到用戶的鏈路的信噪比S/VRf"其中j = 1、 2.....N，N為中繼設(shè)備到用戶的鏈路傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)串的數(shù)目，等于中繼設(shè)備和用戶的天 線數(shù)量中較小的數(shù)；
[0024]分別計算第一時隙的基站到中繼設(shè)備的鏈路的傳輸容量：
[0025]

【權(quán)利要求】
1. 一種LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化傳輸方法，所述LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)包括基站、用戶和中 繼設(shè)備，所述基站和中繼設(shè)備分別設(shè)置多根天線，所述方法包括以下步驟： 51、 所述LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)中的基站分別獲取基站到中繼設(shè)備、中繼設(shè)備到用戶以及 基站到用戶的傳輸信道的信道狀態(tài)信息； 52、 基站根據(jù)上述信道狀態(tài)信息，分別估計LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)不同通信傳輸類型的傳 輸容量； 53、 基站根據(jù)上述傳輸容量信息，選擇LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)的最終傳輸方案； 54、 根據(jù)確定的LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)的最終傳輸方案傳輸數(shù)據(jù)。
2. -種如權(quán)利要求1所述的方法，所述步驟Sl的分別獲取基站到中繼設(shè)備、中繼設(shè)備 到用戶以及基站到用戶的傳輸信道的信道狀態(tài)信息具體包括： S1-1、若LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)的通信采用FDD-LTE通信制式，LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)中的中繼 設(shè)備和用戶分別接收來自于LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)中的基站發(fā)送的下行訓(xùn)練信號，并根據(jù)該訓(xùn) 練信號估計出基站到中繼設(shè)備之間的通信鏈路和基站到用戶之間的通信鏈路的下行信道 狀態(tài)信息，再通過上行信道將該下行信道狀態(tài)信息反饋至基站；LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)中的用 戶接收來自于LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)中的中繼設(shè)備發(fā)送的下行訓(xùn)練信號，并根據(jù)該訓(xùn)練信號估 計出中繼設(shè)備到用戶之間的通信鏈路的下行信道狀態(tài)信息，再通過上行信道將該下行信道 狀態(tài)信息反饋至基站和中繼設(shè)備； 51- 2、若LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)的通信采用TDD-LTE通信制式，LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)中的用戶 向LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)中的基站和中繼設(shè)備發(fā)送上行訓(xùn)練信號，同時LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)中的 中繼設(shè)備向基站發(fā)送上行訓(xùn)練信號，基站根據(jù)TDD-LTE系統(tǒng)的信道對稱性估計出基站到中 繼設(shè)備之間的通信鏈路和基站到用戶之間的通信鏈路的下行信道狀態(tài)信息，中繼設(shè)備根據(jù) TDD-LTE系統(tǒng)的信道對稱性估計出中繼設(shè)備到用戶之間的通信鏈路的下行信道狀態(tài)信息， 中繼設(shè)備通過上行信道將鏈路的信道狀態(tài)信息反饋給基站。
3. -種如權(quán)利要求1所述的方法，所述步驟S2的估計LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)不同通信傳輸 類型時的傳輸容量具體包括： 52- 1、若LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)采用基于數(shù)據(jù)量疊加的中繼傳輸方案，基站根據(jù)上述基站 到中繼設(shè)備的鏈路和中繼設(shè)備到用戶的鏈路的下行信道狀態(tài)信息分別估計出第一時隙的 基站到中繼設(shè)備的鏈路的信噪比SNR，和基站到用戶的鏈路的信噪比SNR/U，其中i= 1、
2.....L1,j= 1、2.....L2,L1和L2分別為基站到中繼設(shè)備的鏈路和基站到用戶的鏈路實 際傳輸?shù)臄?shù)據(jù)串的數(shù)目，L1和L2的和小于或等于基站的發(fā)射天線數(shù)；中繼設(shè)備根據(jù)上述中 繼設(shè)備到用戶的鏈路的下行信道狀態(tài)信息估計出第二時隙的中繼設(shè)備到用戶的鏈路的信 噪比SNRi'其中i= 1、2.....N，N為中繼設(shè)備到用戶的鏈路傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)串的數(shù)目，等 于中繼設(shè)備和用戶的天線數(shù)量中較小的數(shù)； 分別計算基站到中繼設(shè)備的鏈路的實際通信量Rbk和基站到用戶的鏈路的實際通信量 Rbu:
j 同樣地，再計算出第二時隙的中繼設(shè)備到用戶的鏈路的傳輸容量：
， 根據(jù)上述第一時隙的通信量Rbk和RBU，以及第二時隙的傳輸容量CKU，計算得到LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)采用基于數(shù)據(jù)量疊加的中繼傳輸方案時的傳輸容量C1為：
，式中
，它由以下兩個約束條件計算得到：1
，
為第一時隙的傳輸時間，t2是第二時隙的傳輸時間； S2-2、若LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)采用基于功率疊加的中繼傳輸方案，基站根據(jù)上述基站到 中繼設(shè)備的鏈路的下行信道狀態(tài)信息估計出第一時隙下基站到中繼設(shè)備的鏈路的信噪比 SNR，，其中i= 1、2.....M，M為基站到中繼設(shè)備的鏈路傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)串的數(shù)目，等于基 站和中繼設(shè)備天線數(shù)目的較小的數(shù)，再根據(jù)上述基站到用戶的鏈路的下行信道狀態(tài)信息計 算基站到用戶的鏈路的信噪比*SZVKf，中繼設(shè)備根據(jù)上述中繼設(shè)備到用戶的鏈路的下行信 道狀態(tài)信息估計出第二時隙的中繼設(shè)備到用戶的鏈路的信噪比SMJf7其中j= 1、2.....N, N為中繼設(shè)備到用戶的鏈路傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)串的數(shù)目，等于中繼設(shè)備和用戶的天線數(shù)量中 較小的數(shù)； 分別計算第一時隙的基站到中繼設(shè)備的鏈路的傳輸容量：
以及第二時隙的傳輸容量為：
其中
，SNR(MSX)表示LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)信號采用的調(diào)制方式 為MSx時的正確解調(diào)所需的信噪比； 根據(jù)第一時隙的傳輸容量和第二時隙的傳輸容量，計算得到LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)采用基 于功率疊加的中繼傳輸方案時的傳輸容量Ce為
， 其中，
屯由以下兩個約束條件計算得到：
&>0，&>0，
52- 3、若LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)采用直接傳輸方案，基站根據(jù)上述基站到用戶的鏈路的下 行信道狀態(tài)信息估計出基站到用戶的鏈路的接收端信噪比*S7W?廣，其中i= 1、2.....L，L 為基站到用戶的鏈路傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)串的數(shù)目，等于基站和中繼設(shè)備的天線數(shù)量中較小的 數(shù)； 計算得到LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)的傳輸容量：
〇
4. 一種如權(quán)利要求1所述的方法，所述步驟S3的基站根據(jù)上述傳輸容量信息，選擇 LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)的最終傳輸方案，具體包括： 53- 1、將基于數(shù)據(jù)量疊加的中繼傳輸方案下的傳輸容量與基于功率疊加的中繼傳輸方 案下的傳輸容量進行比較，確定與較大傳輸容量相對應(yīng)的傳輸方案作為初選傳輸方案，即
，其中Ckt為初選方案的傳輸容量； S3-2、設(shè)定一個中繼方案的成本系數(shù)A，〇<A< 1，將Ckt與該成本系數(shù)相乘后，與上 述直接傳輸方案下的傳輸容量作比較，確定與較大傳輸容量相對應(yīng)的傳輸方案作為最終的 傳輸方案，并將該傳輸方案通知LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)中的中繼設(shè)備和用戶。
5. -種如權(quán)利要求1所述的方法，所述步驟S4的根據(jù)確定的LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)的最終 傳輸方案傳輸數(shù)據(jù)具體包括： 若最終的LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)的傳輸方案為基于數(shù)據(jù)量疊加的中繼傳輸方案，貝U在第一 個時隙內(nèi)LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)基站將數(shù)據(jù)串d傳輸至中繼設(shè)備，將數(shù)據(jù)串J傳輸至用戶，基站 對數(shù)據(jù)串d和J分別進行功率分配和設(shè)計預(yù)編碼，對應(yīng)的信號形式為s和^中繼設(shè)備和用戶 對接收的數(shù)據(jù)串進行解碼，在第二個時隙內(nèi)，中繼設(shè)備將數(shù)據(jù)串d傳輸至用戶，此時對應(yīng)的 信號形式為s'，用戶在第一時隙和第二時隙分別得到了數(shù)據(jù)串d和J將數(shù)據(jù)串d和J疊加， 獲得全部的下行數(shù)據(jù)； 若最終的LTE雙模中繼網(wǎng)絡(luò)的傳輸方案為基于功率疊加的中繼傳輸方案，在第一時隙 內(nèi)，基站向中繼設(shè)備傳輸所有數(shù)據(jù)D數(shù)據(jù)，與D相對應(yīng)的信號記為S，中繼設(shè)備對D進行解 調(diào)，同時用戶接收到信號S中的一部分信號，在第二時隙內(nèi)，中繼設(shè)備將解調(diào)的數(shù)據(jù)D轉(zhuǎn)發(fā) 給用戶，與解碼后的數(shù)據(jù)D相對應(yīng)的信號記為S'，用戶將接收到的S中的一部分信號與S' 進行疊加。
【文檔編號】H04W28/18GK104244336SQ201410442756
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月2日
【發(fā)明者】余鳳蓮 申請人:余鳳蓮