專利名稱：一種基于盲已知干擾消除的無線中繼網(wǎng)絡上行傳輸方法
技術領域：
本發(fā)明屬于無線通信與網(wǎng)絡技術領域，具體涉及基于盲已知干擾消除的無線中繼網(wǎng)絡上行傳輸方法。
背景技術：
未來的移動蜂窩通信系統(tǒng)因追求高傳輸速率與高網(wǎng)絡容量而面臨著頻譜資源緊張的問題。在長期演進技術(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(IEEE)802.16m協(xié)議中，由于支持無線中繼節(jié)點與基站的混合組網(wǎng)以提高小區(qū)邊緣或熱點區(qū)域內的容量，進一步加劇了頻譜資源稀缺的問題，因中繼節(jié)點限于現(xiàn)有無線收發(fā)機的半雙工特性，必須占用兩份信道資源分別用于接收與轉發(fā)，導致了額外的頻譜損失。提高頻譜效率的一個重要途徑是通過調度不同節(jié)點在同信道上傳輸以提高系統(tǒng)的頻率復用性能，但這種方式會給無線網(wǎng)絡帶來較嚴重的同頻干擾問題，因此需要良好的干擾消除機制與之配合工作。在美國《電子與電器工程師協(xié)會通信領域選刊》(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技術應用于無線中繼網(wǎng)絡將帶來的影響，尤其是未挖掘BKIC作為一種新型物理層技術用于改進上層傳輸方式的潛力，而這恰恰正是該技術對未來移動通信網(wǎng)絡而言的重要意義之一
發(fā)明內容
: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)絡上行傳輸方法，通過在基站引入BKIC處理使得調度同一小區(qū)內中繼協(xié)作用戶與非協(xié)作用戶共享同一信道進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)絡的容量。本發(fā)明基于盲已知干擾消除的無線中繼網(wǎng)絡上行傳輸方法，包括:基站從位于中繼節(jié)點業(yè)務覆蓋范圍內的用戶(下面稱為“第一類用戶”)中隨機選取一個用戶(下面稱為“第一用戶”)，并從位于基站高速業(yè)務覆蓋范圍內的用戶(下面稱為“第二類用戶”)中隨機選取一個用戶(下面稱為“第二用戶”)，為第一用戶與第二用戶的上行業(yè)務傳輸分配相同的頻段；各節(jié)點設置三種傳輸模式以供在不同信道條件下使用，包括兩時隙直接傳輸模式、兩時隙中繼-BKIC傳輸模式及三時隙中繼-正交傳輸模式；其中:所述兩時隙直接傳輸模式為:第一用戶與第二用戶在正交的兩個時隙內分別直接進行上行業(yè)務傳輸并由基站接收，而不借助中繼節(jié)點轉發(fā)，中繼節(jié)點在兩個時隙內均保持靜默而不進行收發(fā)；所述三時隙中繼-正交傳輸模式為:第一用戶在第一時隙內進行上行業(yè)務傳輸，在第二時隙內保持靜默；中繼節(jié)點在第一時隙內接收，并在第二時隙內將接收信號向基站轉發(fā)，第二用戶在第一、第二時隙內保持靜默，在第三時隙內直接進行上行業(yè)務傳輸并由基站接收，而不借助中繼節(jié)點轉發(fā)；基站收集第一用戶與第二用戶的上行端到端業(yè)務傳輸速率要求及它們與基站之間信道的瞬時狀態(tài)信息，基站根據(jù)下述信道條件選擇傳輸模式并設置相應的傳輸模式配置信令:當?shù)谝挥脩襞c基站之間信道的瞬時狀態(tài)對應的信道容量不低于第一用戶的傳輸速率要求時，基站廣播一個包含兩個比特的兩時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)點收到兩時隙直接傳輸模式配置信令“00”后進入兩時隙直接傳輸模式；當?shù)谝挥脩襞c基站之間信道的瞬時狀態(tài)對應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，基站廣播一個包含兩個比特的兩時隙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)點收到兩時隙BKIC-中繼傳輸模式配置信令“01”后進入兩時隙BKIC-中繼傳輸模式；在其它任何情況下，基站廣播一個包含兩個比特的三時隙正交-中繼傳輸模式配置信令“10”，第一用戶、第二用戶及中繼節(jié)點收到三時隙正交-中繼傳輸模式配置信令“10”后進入三時隙正交-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)務覆蓋范圍內，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行上行傳輸；其特征在于:所述兩時隙BKIC-中繼傳輸模式為:第一用戶與第二用戶均在第一時隙內進行上行業(yè)務數(shù)據(jù)傳輸，且在第二時隙內均保持靜默；基站在第一時隙內接收來自第一、第二用戶的混合信號并從中譯碼出第二用戶的上行業(yè)務數(shù)據(jù)，并對第二用戶的上行業(yè)務數(shù)據(jù)采取第二用戶發(fā)送時所用的編碼及調制方式重新生成第二用戶的發(fā)送符號；中繼節(jié)點在第一時隙內接收來自第一用戶與第二用戶的混合信號，并在第二時隙內將其放大轉發(fā)；基站在第二時隙內接收中繼轉發(fā)的混合信號，執(zhí)行BKIC處理恢復第一用戶的消息，其中BKIC處理所需的已知干擾符號信息為基站已在第一時隙內恢復出的第二用戶發(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?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，該兩用戶在第一時隙內同時傳輸，基站從來自兩用戶的混合信號中譯碼第二用戶的業(yè)務數(shù)據(jù)；中繼節(jié)點在第一時隙內接收來自兩用戶的混合信號并在第二時隙內放大轉發(fā)；基站在第二時隙內接收中繼轉發(fā)的混合信號，執(zhí)行BKIC處理恢復第一用戶的業(yè)務數(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)務數(shù)據(jù)恢復。采用本發(fā)明方法在較高信噪比條件下以趨于I的概率進入兩時隙BKIC-中繼傳輸模式或兩時隙直接傳輸模式，僅使用兩個時隙即完成了 一個中繼協(xié)作用戶與一個非中繼協(xié)作用戶的上行業(yè)務傳輸，相比傳統(tǒng)的正交中繼傳輸方法需要兩個時隙轉發(fā)及一個時隙直接傳輸分別為兩用戶服務，因減少了所需時隙數(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，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)干擾消除技術的傳輸方法，避免了非協(xié)作用戶與中繼節(jié)點之間信道狀態(tài)信息的測量與上報，使系統(tǒng)維持了較少的測量匯報開銷，同時性能不受干擾信道狀態(tài)信息估計與反饋誤差的損害，具有較強的魯棒性。


圖1為現(xiàn)有通常的單小區(qū)無線中繼網(wǎng)絡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)絡上行傳輸方法中兩時隙直接傳輸模式下，一次兩用戶聯(lián)合傳輸?shù)臅r序示意圖。圖3為在本發(fā)明基于BKIC的無線中繼網(wǎng)絡上行傳輸方法中兩時隙BKIC-中繼傳輸模式下，一次兩用戶聯(lián)合傳輸?shù)臅r序不意圖。圖4為在本發(fā)明基于BKIC的無線中繼網(wǎng)絡上行傳輸方法中三時隙正交-中繼傳輸模式下，一次兩用戶聯(lián)合傳輸?shù)臅r序不意圖。圖5為在本發(fā)明基于BKIC的無線中繼網(wǎng)絡上行傳輸方法下，系統(tǒng)進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)絡上行傳輸方法下，第一用戶的中斷容量性能圖。
具體實施例方式實施例1:本實施例舉例說明本發(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)絡上行傳輸中，整個小區(qū)可劃分為三類區(qū)域，即:中繼節(jié)點R的業(yè)務覆蓋區(qū)域eT1，基站D的高速業(yè)務覆蓋區(qū)域eT2，及基站D的低速業(yè)務覆蓋區(qū)域eT3。位于中繼節(jié)點R的業(yè)務覆蓋區(qū)域eT1內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，與基站D之間信道的統(tǒng)計狀況較差，因此上行業(yè)務傳輸常常需要借助中繼節(jié)點R的轉發(fā)；位于基站D的高速業(yè)務覆蓋區(qū)域eT2內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)計狀況較好，因此不借助中繼節(jié)點R而能夠直接與基站D進行較高速率的通信；位于中繼節(jié)點R的業(yè)務覆蓋區(qū)域eT1及基站D的高速業(yè)務覆蓋區(qū)域eT2之外的用戶，亦即位于基站D的低速業(yè)務覆蓋區(qū)域eT3內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R的業(yè)務覆蓋區(qū)域內，且到基站的距離較遠，因此不能借助中繼節(jié)點R而只能直接與基站D進行較低速率的通信。整個小區(qū)內的所有用戶及中繼節(jié)點均處于基站D的信令覆蓋區(qū)域es內，
權利要求
1.一種基于盲已知干擾消除(BKIC)的無線中繼網(wǎng)絡上行傳輸方法，包括:基站從位于中繼節(jié)點業(yè)務覆蓋范圍內的用戶(下稱“第一類用戶”)中隨機選取一個用戶(下稱“第一用戶”)，并從位于基站高速業(yè)務覆蓋范圍內的用戶(下稱“第二類用戶”)中隨機選取一個用戶(下稱“第二用戶”)，為第一用戶與第二用戶的上行業(yè)務傳輸分配相同的頻段；各節(jié)點設置三種傳輸模式以供在不同信道條件下使用，包括兩時隙直接傳輸模式、兩時隙中繼-BKIC傳輸模式及三時隙中繼-正交傳輸模式；其中: 所述兩時隙直接傳輸模式為:第一用戶與第二用戶在正交的兩個時隙內分別直接進行上行業(yè)務傳輸并由基站接收，而不借助中繼節(jié)點轉發(fā)，中繼節(jié)點在兩個時隙內均保持靜默而不進行收發(fā)； 所述三時隙中繼-正交傳輸模式為:第一用戶在第一時隙內進行上行業(yè)務傳輸，在第二時隙內保持靜默；中繼節(jié)點在第一時隙內接收，并在第二時隙內將接收信號向基站轉發(fā)，第二用戶在第一、第二時隙內保持靜默，在第三時隙內直接進行上行業(yè)務傳輸并由基站接收，而不借助中繼節(jié)點轉發(fā)； 基站收集第一用戶與第二用戶的上行端到端業(yè)務傳輸速率要求及它們與基站之間信道的瞬時狀態(tài)信息，基站根據(jù)下述信道條件選擇傳輸模式并設置相應的傳輸模式配置信令: 當?shù)谝挥脩襞c基站之間信道的瞬時狀態(tài)對應的信道容量不低于第一用戶的傳輸速率要求時，基站廣播一個包含兩個比特的兩時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)點收到兩時隙直接傳輸模式配置信令“00”后進入兩時隙直接傳輸模式；當?shù)谝挥脩襞c基站之間信道的瞬時狀態(tài)對應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，基站廣播一個包含兩個比特的兩時隙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)點收到兩時隙BKIC-中繼傳輸模式配置信令“01”后進入兩時隙BKIC-中繼傳輸模式； 在其它任何情況下，基站廣播一個包含兩個比特的三時隙正交-中繼傳輸模式配置信令“10”，第一用戶、第二用戶及中繼節(jié)點收到三時隙正交-中繼傳輸模式配置信令“10”后進入三時隙正交-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)務覆蓋范圍內，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行上行傳輸； 其特征在于: 所述兩時隙BKic-中繼傳輸模式為:第一用戶與第二用戶均在第一時隙內進行上行業(yè)務數(shù)據(jù)傳輸，且在第二時隙內均保持靜默；基站在第一時隙內接收來自第一、第二用戶的混合信號并從中譯碼出第二用戶的上行業(yè)務數(shù)據(jù)，并對第二用戶的上行業(yè)務數(shù)據(jù)采取第二用戶發(fā)送時所用的編碼及調制方式重新生成第二用戶的發(fā)送符號；中繼節(jié)點在第一時隙內接收來自第一用戶與第二用戶的混合信號，并在第二時隙內將其放大轉發(fā)；基站在第二時隙內接收中繼轉發(fā)的混合信號，執(zhí)行BKIC處理恢復第一用戶的消息，其中BKIC處理所需的已知干擾符號信息為基站已在第一時隙內恢復出的第二用戶發(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)絡上行傳輸方法，特征是當位于中繼節(jié)點業(yè)務覆蓋范圍內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)務覆蓋范圍內的第二用戶的業(yè)務數(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，兩用戶在第一時隙內同時傳輸，基站從來自兩用戶的混合信號中譯碼第二用戶的業(yè)務數(shù)據(jù)并恢復第二用戶發(fā)送符號；中繼節(jié)點在第一時隙內接收來自兩用戶的混合信號并在第二時隙內放大轉發(fā)；基站在第二時隙內接收中繼轉發(fā)的混合信號，執(zhí)行BKIC恢復第一用戶的業(yè)務數(shù)據(jù)。本發(fā)明在較高信噪比條件下以趨于1的概率僅使用兩個時隙即完成了無線中繼網(wǎng)絡中兩個用戶的上行傳輸，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:中國科學技術大學