聯(lián)合正交和非正交的大規(guī)模用戶上行多址傳輸方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)字信息傳輸?shù)纳闲卸嘀方尤爰夹g(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種聯(lián)合正交和非正交的大規(guī)模用戶上行多址傳輸方法。
【背景技術(shù)】
[0002]典型無線數(shù)字通信系統(tǒng)中，基站接收端需要和覆蓋范圍內(nèi)的多個上行用戶進行通信，需要解決上行多址接入信道下大規(guī)模用戶的傳輸問題。為了最大化系統(tǒng)的傳輸率，疊加編碼(Superposit1n Coding，SC)技術(shù)是最優(yōu)的，但是這時基站接收端需要在多個用戶信號互相干擾的條件下聯(lián)合或依次解調(diào)所有用戶疊加的信號。
[0003]在面向大規(guī)模用戶的上行正交接入系統(tǒng)中，通常采用在典型用戶信噪比(多個用戶的聯(lián)合信噪比)分布情況下的系統(tǒng)極限吞吐率(多個用戶的聯(lián)合可達速率域)進行評估。即對于給定的用戶信噪比分布，假設(shè)所有用戶均工作在基站指定的模式下，以此時的系統(tǒng)吞吐率作為評價該系統(tǒng)的標準。
[0004]為了實現(xiàn)最優(yōu)的傳輸性能，接收端通常采用疊加編碼的一種解調(diào)解碼方式，串行干擾消除(Successive Interference Cancellat1n, SIC)技術(shù)。SIC 需要解調(diào)解碼出某一個用戶的信號，才能解調(diào)解碼出第二個用戶的信號，依此類推。SIC使得終端算法實現(xiàn)、導頻設(shè)計、信道估計和系統(tǒng)調(diào)度復雜度隨用戶數(shù)增加而急劇上升；同時采用Sic會造成接收延時和誤碼擴散；綜合考慮所有用戶的SC，當接入用戶數(shù)目很多時，SC性能提升的效果逐漸變小，但是SC解碼復雜度卻迅速上升。
[0005]同時譯碼(SimultaneousDecoding, SD)，又稱聯(lián)合譯碼(Joint Decoding，JD)，是疊加編碼的另一種解調(diào)解碼方式，也可以實現(xiàn)最優(yōu)的傳輸性能。相比于SIC技術(shù)，同時譯碼不需要依次解出每個用戶的信息，而是采用聯(lián)合譯碼的方式，經(jīng)過迭代，可以同時解調(diào)出所有用戶的信息。所以，SD技術(shù)不存在SIC接收延時和誤碼擴散的缺點，但當疊加用戶數(shù)量較大時，SD的實現(xiàn)復雜度依然很高。
[0006]上行多址信道下傳統(tǒng)的多用戶傳輸方案廣泛采用正交多址接入技術(shù)，典型的正交多址接入技術(shù)包括:時分多址接入(Time Divis1n Multiple Access，TDMA)、頻分多址接入(Frequency Divis1n Multiple Access，F(xiàn)DMA)和正交頻分多址接入(OrthogonalFrequency Divis1n Multiple Access，OFDMA)等。本質(zhì)上，正交多址接入是在離散基帶等效信道模型的符號層次對物理層信道資源進行正交分割的方法。以TDMA為例，TDMA為每個用戶分配一段時間資源(即一段傳輸時間對應(yīng)的符號資源)，用于傳輸該上行用戶的信號。正交多址接入技術(shù)實現(xiàn)簡單、靈活，但是采用正交多址接入技術(shù)時多用戶傳輸?shù)娜萘坑蛏辖纾嚯x采用最優(yōu)技術(shù)SC時的多用戶的容量域上界差距較大，即多用戶聯(lián)合可達傳輸速率損失較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。
[0008]為此，本發(fā)明的目的在于提出一種聯(lián)合正交和非正交的大規(guī)模用戶上行多址傳輸方法。該方法能夠克服傳統(tǒng)正交多址接入與多用戶傳輸容量界差距較大的問題，并具有實現(xiàn)復雜度低、降低用戶接收延時的優(yōu)點。
[0009]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實施例公開了一種聯(lián)合正交和非正交的大規(guī)模用戶上行多址傳輸方法，包括以下步驟:根據(jù)覆蓋范圍內(nèi)的用戶的信道質(zhì)量和需求，對多個用戶進行分組并確定分配給每組用戶的信道資源的比例；根據(jù)分配給所述每組用戶信道資源的比例，將物理層信道資源進行正交分割，以得到多個符號層次的物理層子信道，其中，每個符號層次的物理層子信道用于傳輸一組用戶的信號；根據(jù)每組內(nèi)的用戶的信道質(zhì)量和需求，在對應(yīng)的物理層子信道中，組內(nèi)用戶各自采用基站指定的模式在相應(yīng)的物理層子信道上進行信號發(fā)送。
[0010]根據(jù)本發(fā)明實施例的聯(lián)合正交和非正交的大規(guī)模用戶上行多址傳輸方法，通過將用戶分組，極大地減小了單位信道資源上疊加用戶數(shù)，在接收端可以使用復雜度適中的SIC或SD解碼算法。同時相比正交接入可以更加接近多用戶傳輸?shù)娜萘坑蛏辖?，克服傳統(tǒng)正交多址接入與多用戶傳輸容量界差距較大的問題，并具有實現(xiàn)復雜度低、降低用戶接收延時的優(yōu)點。
[0011]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的聯(lián)合正交和非正交的大規(guī)模用戶上行多址傳輸方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0012]在一些示例中，所述根據(jù)覆蓋范圍內(nèi)的用戶的信道質(zhì)量和需求，對多個用戶進行分組并確定分配給每組用戶的信道資源的比例，進一步包括:根據(jù)覆蓋范圍內(nèi)的用戶的信道質(zhì)量和需求，對用戶分組方式進行優(yōu)化并確定每組信道資源的比例。
[0013]在一些示例中，所述根據(jù)覆蓋范圍內(nèi)的用戶的信道質(zhì)量和需求，對多個用戶進行分組并確定分配給每組用戶的信道資源的比例，進一步包括:根據(jù)覆蓋范圍內(nèi)的用戶的信道質(zhì)量和需求，對多個用戶進行用戶分組并確定每組信道資源的比例。
[0014]在一些示例中，所述根據(jù)每組內(nèi)的用戶的信道質(zhì)量和需求，在對應(yīng)的物理層子信道中，組內(nèi)用戶各自采用基站指定的模式在相應(yīng)的物理層子信道上進行信號發(fā)送，進一步包括:當組內(nèi)用戶的數(shù)量大于I時，使用面向串行干擾消除的編碼調(diào)制模式或者使用面向聯(lián)合譯碼的編碼調(diào)制模式在相應(yīng)的物理層子信道上進行信號發(fā)送；當組內(nèi)用戶的數(shù)量等于I時，使用面向單用戶傳輸?shù)木幋a調(diào)制模式在相應(yīng)的物理層子信道上進行信號發(fā)送。
[0015]在一些示例中，所述用戶的需求包括用戶傳輸率要求。
[0016]在一些示例中，所述每組用戶的信道資源的比例為用于傳輸每組用戶信號的符號占總符號的比例，其中符號指離散基帶信道等效模型的離散符號，是信道資源的基本單位。
[0017]在一些示例中，單個組內(nèi)用戶數(shù)量的最大值是根據(jù)編碼調(diào)制模式和接收機實現(xiàn)的復雜度確定的。
[0018]在一些示例中，所述將物理層信道資源進行正交分割，包括:設(shè)定每組信道資源的比例，其中，每組信道資源的比例為1(0〈1〈1，1彡i彡N，^1+...+βΝ= 1)，(N為整數(shù)，Ν>1);將比例為1的符號歸屬為一個符號層次的物理層子信道，同時將用戶分為N組，每組用戶對應(yīng)于一個符號層次的物理層子信道。
【附圖說明】
[0019]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的聯(lián)合正交和非正交的大規(guī)模用戶上行多址傳輸方法的流程圖；
[0020]圖2是應(yīng)用本發(fā)明實施例的聯(lián)合正交和非正交的大規(guī)模用戶上行多址傳輸方法的理想吞吐率與應(yīng)用傳統(tǒng)的TDMA的吞吐量的比對圖。
【具體實施方式】
[0021]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中標出，其中相同或者類似的標號表示相同或者類似的原件或具有相同功能的原件。
[0022]以下結(jié)合附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例的聯(lián)合正交和非正交的大規(guī)模用戶上行多址傳輸方法。
[0023]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的聯(lián)合正交和非正交的大規(guī)模用戶上行多址傳輸方法的流程圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明一個實施例的聯(lián)合正交和非正交的大規(guī)模用戶上行多址傳輸方法，包括如下步驟:
[0024]步驟SlOl:根據(jù)覆蓋范圍內(nèi)的用戶的信道質(zhì)量和需求，對多個用戶進行分組并確定分配給每組用戶的信道資源的比例。在本發(fā)明的一個實施例中用戶的需求包括但不限于用戶傳輸率要求。
[0025]具體而言，可以根據(jù)覆蓋范圍內(nèi)的多個用戶的信道質(zhì)量和需求，對用戶分組進行優(yōu)化并確定每組信道資源的比例。當然，還可以根據(jù)覆蓋范圍內(nèi)的用戶的信道質(zhì)量和需求，對多個用戶進行用戶分組并確定每組信道資源的比例。
[0026]在以上描述中，每組用戶的信道資源的比例指用于傳輸每組用戶信號的符號占總符號的比例