CN101483458B - 一种协作多点接收中的信息交互合并方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种协作多点接收中的信息交互合并方法，属于无线通信中的联合接收机的设计领域。本发明协作点仅将硬判决的比特信息和信噪比或检测后的信号干扰噪声比或比特似然比的绝对值的平均值发送给主节点。主节点首先根据协作节点的硬判决信息和信噪比或信号干扰噪声比或平均的比特似然比重构比特软信息，然后将自己的软信息和重构的协作点的软信息叠加后，获得信息的软判决。该方法可以降低协作节点间交互的信息速率，并可以获得比选择分集更好的性能。

Description

一种协作多点接收中的信息交互合并方法

技术领域

本发明涉及一种协作多点接收中的信息交互合并方法，属于无线通信中的联合接收机的设计领域。

背景技术

协作多点传输是第三代移动通信的长期演进(3GPP LTE)中的一个关键技术。上行的协作多点接收中，如何有效地在多个协作点之间进行交互软信息是一个难点。如果多个协作点之间有很强的通信链路，如光纤，那么它们可以采用较为复杂的联合接收机进行联合检测。例如3GPP LTE中的基站内的多点联合接收，可以采用联合检测。然而，当基站间的通信链路容量有限时，他们之间交互的信息速率就收到限制。特别是未来移动通信传输速率较高，用户的原始比特数据速率都有上百兆，如果基站之间交互的信息再经过量化，会对backhaul造成很重的负担。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷提出一种协作多点接收中的信息交互合并方法。

本发明一种协作多点接收中的信息交互合并方法，其特征在于包括如下步骤：

a.采用主服务节点检测与之相对应的用户的发送信号，获得与主服务节点相对应的用户的对数比特似然比；

b.采用协作节点将步骤a所述的用户的对数比特似然比经过硬判决得到比特信息，协作节点发送与步骤a所述的与主服务节点相对应的用户在其辅助节点的信道质量信息给主服务节点，协作节点并发送步骤a所述的对数比特似然比的绝对值的平均值或所述比特信息给主服务节点；

c.将步骤b所述的比特信息以及信道质量信息、或者对数比特似然比的绝对值的平均值以及信道质量信息经过主服务节点得到步骤b所述的辅助节点的对数比特似然比；

d.采用步骤a所述用户的对数比特似然比与步骤c所述的辅助节点的对数比特似然比叠加更新步骤a所述用户的对数比特似然比。

本发明一种高效的信息交互和合并方法，该方法交互的信息几乎和硬判决的信息相当，但是性能比选择分集好，并且与最优的联合接收的性能相差较小。

附图说明

图1是本发明所述方法流程图；

图2是本发明实施例协作多点传输系统的基本构成图：它多个基站，若干个用户终端，图中以三个基站和一个用户为例；

图3是本发明的方法与联合接收以及选择分集的误帧率(FER)的对比图，基站个数为2；

图4是本发明的方法与联合接收以及选择分集的误帧率(FER)的对比图，基站个数为3。

具体实施方式

如图1所示。本发明一种协作多点接收中的信息交互合并方法，其特征在于包括如下步骤：

a.采用主服务节点检测与之相对应的用户的发送信号，获得与主服务节点相对应的用户的对数比特似然比；

b.采用协作节点将步骤a所述的用户的对数比特似然比经过硬判决得到比特信息，协作节点发送与步骤a所述的与主服务节点相对应的用户在其辅助节点的信道质量信息给主服务节点，协作节点并发送步骤a所述的对数比特似然比的绝对值的平均值或所述比特信息给主服务节点；

c.将步骤b所述的比特信息以及信道质量信息、或者对数比特似然比的绝对值的平均值以及信道质量信息经过主服务节点得到步骤b所述的辅助节点的对数比特似然比；

d.采用步骤a所述用户的对数比特似然比与步骤c所述的辅助节点的对数比特似然比叠加更新步骤a所述用户的对数比特似然比。

协作节点所附加的用户在该辅助节点的信道质量信息可以是正交频分复用系统的多个子载波的平均信噪比。

协作节点所附加的用户在该辅助节点的信道质量信息可以是离散付利叶变换扩展的正交频分复用系统均衡后的信息与干扰加噪声的比值。

主服务节点根据辅助节点发送来的硬判决信息和附加发送对数比特似然比的绝对值的平均值，通过如下的方法得到该辅助节点的对数比特似然比：

。其中

即为附加发送的对数比特似然比的绝对值的平均值，表示第个协作节点发送来的第

个比特信息，其中

都为自然数。

主服务节点根据辅助节点发送来的硬判决信息和附加的信道质量信息，通过如下的方法得到该辅助节点的对数比特似然比：

。其中

为信道质量信息，如正交频分复用系统的多个子载波的平均信噪比或离散付利叶变换扩展的正交频分复用系统均衡后的信息与干扰加噪声的比值，

表示第

个协作节点发送来的第

个比特信息，其中

都为自然数

为常数，对于二进制相移键控，

，对于四相移键控

如图2所示。假设用户出于三个小区的交界处，三个基站均能接收到来自用户的信号。每个基站配备单根天线，用户也采用单根发送天线。并且，假设基站1是用户的主服务基站。

假设基站

收到用户的信号表示为，

$y_n=h_{n}s+v_n,$

其中，

用户到第

个基站之间的信道增益，

是发送符号，

为第

个基站加性高斯噪声，假设噪声方差为为1到3中的自然数。如果三个基站之间有很强的通信链路，基站2和基站3可以把接收到的信号通过高速链路转发到用户1的主服务基站。这样基站1可以采用最大比合并的方法进行检测。那么基站1收到用户的信号表示为，

$\tilde{y}=h_1^{*}{y}_1+h_2^{*}{y}_2+h_3^{*}{y}_3$

$=({\left|h_1\right|}^2+{\left|h_2\right|}^2+{\left|h_3\right|}^2)s+h_1^{*}{v}_1+h_2^{*}{v}_2+h_3^{*}{v}_3,$

其中

为基站1到用户之间的信道增益的共轭，

为基站2到用户之间的信道增益的共轭，

为基站3到用户之间的信道增益的共轭，下面以为QPSK调制为例，说明比特似然比的计算。那么，

所对应的两个对数比特似然比可以表示为，

${\hat{d}}_1=\frac{\sqrt{8}}{{\mathrm{\σ}}^2}\mathrm{real}\left(\tilde{y}\right),$

${\hat{d}}_2=\frac{\sqrt{8}}{{\mathrm{\σ}}^2}\mathrm{imag}\left(\tilde{y}\right),$

如果基站之间的传输信道的容量受限。我们可以先在每个基站上对发送信号s求它的对数比特似然比。对于第

个基站，

${\hat{d}}_{n,1}=\frac{\sqrt{8}}{{\mathrm{\σ}}^2}\mathrm{real}\left(h_n^{*}{y}_n\right),$

${\hat{d}}_{n,1}=\frac{\sqrt{8}}{{\mathrm{\σ}}^2}\mathrm{imag}\left(h_n^{*}{y}_n\right),$

然后，协作基站可以根据它与主服务基站之间通信链路的容量，将对数似然比进行适当的量化，然后发送到主服务节点。但是，即使每个似然比采用4比特量化，其传输的数据速率要求也较大。为了降低传输速率，我们先采用硬判决，把硬判决信息发送给主服务基站，然后再发送辅助的一个量。这个量应该能反映硬判决信息整体的可靠度。因此一种直观的想法是，发送对数比特似然比的平均值

发送给主服务基站。这样，基站可以通过如下的方法恢复协作基站的对数比特似然比：

对数似然比中都被乘以了一个常量

因此，在恢复辅助节点的对数似然比时，我们可以这样做：

来作为其比特似然比。事实上，

即是链路的信噪比。于是，我们可以先发送硬判决信息，然后把用户到该协作节点的信噪比也发给主服务节点。那么主服务节点也可以恢复协作节点的对数比特似然比。

图3和图4分别表示有两个基站和三个基站的情形。下面，我们对联合接收、选择分集和本发明提出的方法进行对比。我们假设用户到各个基站之间的距离相等，并假设为Rayleigh块衰落信道。纠错编码采用1/4Turbo码，信息比特2048，调制采用QPSK调制，Turbo码内交织器为S-Random交织器。Turbo码的生成多项式为，g＝[1 0 1 1；1 1 0 1]。我们可以看出提出的发明比选择分集好，与最优的最大比合并的接收方法差距较小，2个基站时有0.5dB的性能损失，3个基站时有不到1dB的损失。

Claims (1)

1.一种协作多点接收中的信息交互合并方法，其特征在于包括如下步骤：

a.采用主服务节点检测与之相对应的用户的发送信号，获得与主服务节点相对应的用户的对数比特似然比；

b.采用协作节点将步骤a所述的用户的对数比特似然比经过硬判决得到比特信息，协作节点发送与步骤a所述的与主服务节点相对应的用户在其辅助节点的信道质量信息给主服务节点，协作节点并发送步骤a所述的对数比特似然比的绝对值的平均值或所述比特信息给主服务节点；

c.将步骤b所述的比特信息以及信道质量信息、或者对数比特似然比的绝对值的平均值 以及硬判决信息

经过主服务节点得到步骤b所述的辅助节点的对数比特似然比；

所述的辅助节点的对数比特似然比通过如下两种方法获得：

i. 其中 即为步骤b所述的对数比特似然比的绝对值的平均值，

表示第

个协作节点发送来的第个比特信息，其中都为自然数，下同；

ii. 

，其中

为步骤b所述的信道质量信息，

为常数；

d.采用步骤a所述用户的对数比特似然比与步骤c所述的辅助节点的对数比特似然比叠加更新步骤a所述用户的对数比特似然比。 

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