CN101951645A - 一种蜂窝中继网络中的下行自适应传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蜂窝中继通信系统中的下行自适应传输方法，属于移动通信技术领域。该方法首先在蜂窝中继网络的基站和中继节点各设置多根天线；基站获取三条下行链路的信道信息，并根据信道信息分别估计蜂窝中继网络采用三种不同信号传输方式时的通信容量，分别基于信息量合并和能量合并原则提出了两种下行协作传输方式，并将它们与直接传输方式作比较，综合考虑性能增益与资源开销后由基站选择恰当的传输模式。本发明方法改善了位于蜂窝小区边缘用户的通信性能，大大地发掘了中继系统三节点模型的信道潜力，能够显著提升小区边缘用户的频谱效率。

Description

一种蜂窝中继网络中的下行自适应传输方法

技术领域

本发明涉及一种蜂窝中继网络中的下行自适应传输方法，属于移动通信技术领域。

背景技术

随着通信业务的发展以及人们需求的增长，未来的无线通信系统需要支持高速率、大容量。目前的蜂窝通信系统存在若干问题，小区间干扰(Inter-cell interference，以下简称ICI)是其中较为严重的一个。尤其是位于小区边缘的用户容易受到相邻小区的干扰，于是小区边缘用户的性能很差，这成为了制约系统整体性能的瓶颈。

中继传输(Relaying)是指基站和用户之间通过中继节点采用多跳通信进行接力传输的一种技术。对于工作在高频段(意味着高的路径损耗和穿透损耗)的下一代无线通信系统，一方面中继的引入能够扩大系统的覆盖范围。另一方面，如果将中继放置在原有小区的覆盖范围内(往往置于小区边缘)，还可以提高系统容量，尤其是小区边缘用户的频谱效率。

实际系统中的中继传输常采用半双工的工作模式，即上下行传输都分成两个时隙来完成。已有的一种传统的传输方案是两跳传输(Two Hop，以下简称TH)，即在第一个时隙基站(Base Station，以下简称BS)发送信号给中继节点(Relay Node，以下简称RN)，这条通信链路为BR链路，此阶段用户(User Equipment，以下简称UE)不工作；中继将接收到的信号解码后在第二个时隙将信息转发给UE，此阶段BS不工作，为RU链路。TH方案在两个时隙中总有一个节点不参与传输，因此没有完全地利用BS-RN-UE三节点模型的全部信道资源。

TH方案实现简单，但是其性能受限于较差的那一跳链路的容量，当BR或RU其中任意的一条通信链路受到无线信道的随机深衰落或是较强的干扰时TH方案性能不佳。

发明内容

本发明的目的是提出一种蜂窝中继网络中的下行自适应传输方法，基于信息量合并(Information Amount Combining，以下简称IAC)和能量合并(Energy Combining，以下简称EC)原则提出了两种下行协作传输方案，并将它们与直接传输(Direct Transmission，DT)方案作比较，综合考虑性能增益与资源开销后选择最合适的传输模式。

本发明提出的蜂窝中继网络中的下行自适应传输方法，包括以下步骤：

(1)在蜂窝中继网络的基站和中继节点各设置多根天线；

(2)蜂窝中继网络中的基站获取三条下行链路的信道信息，具体过程如下：

(2-1)若蜂窝中继网络的通信采用频分双工通信方式，蜂窝中继网络中的中继节点和用户分别接收来自于蜂窝中继网络中的基站发送的下行导频信号，并根据该导频信号估计出基站到中继节点之间的通信链路BR和基站到用户之间的通信链路BU的下行信道信息，再通过上行信道将该下行信道信息反馈至基站；蜂窝中继网络中的用户接收来自于蜂窝中继网络中的中继节点发送的下行导频信号，并根据该导频信号估计出中继节点到用户之间的通信链路RU的下行信道信息，再通过上行信道将该下行信道信息反馈至基站和中继节点；

(2-2)若蜂窝中继网络的通信采用时分双工通信方式，蜂窝中继网络中的用户向蜂窝中继网络中的基站和中继节点发送上行导频信号，同时蜂窝中继网络中的中继节点向基站发送上行导频信号，基站根据时分双工系统的信道互易性估计出基站到中继节点之间的通信链路BR和基站到用户之间的通信链路BU的下行信道信息，中继节点根据时分双工系统的信道互易性估计出中继节点到用户之间的通信链路RU的下行信道信息，中继节点通过上行信道将链路RU的信道信息反馈给基站；

(3)基站根据上述信道信息，分别估计蜂窝中继网络采用三种不同信号传输方式时的通信容量，具体过程如下：

(3-1)若蜂窝中继网络采用基于信息量合并的中继传输方案，基站根据上述链路BR和BU的下行信道信息分别估计出第一时隙的链路BR的信干噪比SINR_i ^BR和链路BU的信干噪比SINR_j ^BU，其中i＝1、2、...、L₁，j＝1、2、...、L₂，L₁和L₂分别为链路BR和链路BU实际传输的数据流的数目，L₁和L₂的和小于或等于基站的发射天线数。中继节点根据上述链路RU的下行信道信息估计出第二时隙的链路RU的信干噪比SINR_i ^RU，其中i＝1、2、...、N，N为链路RU传输的最大数据流的数目，等于中继节点和用户的天线数量中较小的数。

利用香农信息量公式，计算得到链路BR的实际通信量R^BR和链路BU的实际通信量R^BU：

$R^{\mathrm{BR}}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{L_1}{\log }_2(1+{{\mathrm{SINR}}_i}^{\mathrm{BR}}),R^{\mathrm{BU}}={\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{L_2}{\log }_2(1+{{\mathrm{SINR}}_j}^{\mathrm{BU}})$

同样地，再计算出第二时隙的链路RU的通信容量：

$C^{\mathrm{RU}}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{\log }_2(1+{\mathrm{SINR}}_i^{\mathrm{RU}})$

根据上述第一时隙的通信量R^BR和R^BU，以及第二时隙的通信容量C^RU，计算得到蜂窝中继网络采用基于信息量合并的中继传输方案时的通信容量C_I为：

                   C_I＝t₂C^RU

式中

它由以下两个约束条件计算得到：t₁R^BR＝t₂C^RU；t₁＞0，t₂＞0，t₁+t₂＝1。t₁为第一时隙的传输时间，t₂是第二时隙的传输时间。

(3-2)若蜂窝中继网络采用基于能量合并的中继传输方案，基站根据上述链路BR的下行信道信息估计出第一时隙下链路BR的信干噪比SINR_i ^BR，其中i＝1、2、...、M，M为链路BR传输的最大数据流的数目，等于基站和中继节点天线数目的较小的数，再根据上述链路BU的下行信道信息和链路BU的信干噪比

中继节点根据上述链路RU的下行信道信息估计出第二时隙的链路RU的信干噪比

其中j＝1、2、...、N，N为链路RU传输的最大数据流的数目，等于中继节点和用户的天线数量中较小的数。再利用香农信息量公式，分别计算第一时隙的链路BR的通信容量：

$C^{\mathrm{BR}}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^M{\log }_2(1+{\mathrm{SINR}}_i^{\mathrm{BR}})$

以及第二时隙的通信容量为：

$\stackrel{\‾}{C^{\mathrm{RU}}}={\mathrm{\Σ}}_{j=1}^N{\log }_2(1+\stackrel{\‾}{{{\mathrm{SINR}}_j}^{\mathrm{BU}}}+{\mathrm{SINR}}_j^{\mathrm{RU}})$

其中

SINR(MCS_x)表示蜂窝中继网络信号采用的调制编码方式为MCS_x时的正确解调所需的信干噪比；

根据第一时隙的通信容量和第二时隙的通信容量，计算得到蜂窝中继网络采用基于能量合并的中继传输方案时的通信容量C_E为：

其中，

它由以下两个约束条件计算得到：

t₁＞0，t₂＞0，t₁+t₂＝1；

(3-3)若蜂窝中继网络采用直接传输方案，基站根据上述链路BU的下行信道信息估计出链路BU的接收端信干噪比

其中i＝1、2、...、L，L为链路BU传输的最大数据流的数目，等于基站和中继节点的天线数量中较小的数，并利用香农信息量公式得到蜂窝中继网络的通信容量：

$C_{\mathrm{DT}}={\mathrm{\Σ}}_i^L{\log }_2(1+{\mathrm{SINR}}_i^{\mathrm{BU}})$

(4)基站根据上述通信容量信息，选择蜂窝中继网络的最终传输方案，具体过程如下：

(4-1)将基于信息量合并的中继传输方案下的通信容量与基于能量量合并的中继传输方案下的通信容量进行比较，确定与较大通信容量相对应的传输方案作为初选传输方案，即C_RT＝max{C_E，C_I}，其中C_RT为初选方案的通信容量；

(4-2)设定一个中继方案的成本系数λ，0＜λ＜1，将C_RT与该成本系数相乘后，与上述直接传输方案下的通信容量作比较，确定与较大通信容量相对应的传输方案作为最终的传输方案，并将该传输方案通知蜂窝中继网络中的中继节点和用户；

(5)若最终的蜂窝中继网络的传输方案为基于信息量合并的中继传输方案，则在第一个时隙内蜂窝中继网络基站将数据流d传输至中继节点，将数据流传输至用户，基站对数据流d和

分别进行功率分配和设计预编码，对应的信号形式为s和

中继节点和用户对接收的数据流进行解码，在第二个时隙内，中继节点将数据流d传输至用户，此时对应的信号形式为s’。用户在第一时隙和第二时隙分别得到了数据流d和

将数据流d和

合并，获得全部的下行数据。

若最终的蜂窝中继网络的传输方案为基于能量合并的中继传输方案，在第一时隙内，基站向中继节点传输所有数据D数据，与D相对应的信号记为S，中继节点对D进行解调，同时用户接收到信号S中的一部分信号，在第二时隙内，中继节点将解调的数据D转发给用户，与解码后的数据D相对应的信号记为S’，用户将接收到的S中的一部分信号与S’进行合并，若S和S’的调制方式不同，则用户分别对S和S’进行解调，并在解调之后进行比特级别的软译码合并，若S和S’的信道编码码率和调制方式都不同，则将S和S’的原始比特进行软信息合并。

本发明提出的蜂窝中继网络中的下行自适应传输方法，其优点是：

1、本发明方法提出了基于信息量合并的协作中继传输方案IAC，适用于链路BR的信道质量不佳的情况，可以改善位于蜂窝小区边缘用户的性能。

2、本发明方法提出了基于能量合并的协作中继传输方案EC，适用于链路RU的信道质量不佳的情况，可以改善位于蜂窝小区边缘用户的性能。

3、本发明方法通过在IAC和EC之间的选择，BS始终能够帮助BR或RU中较差的那条链路，进而为小区边缘用户提供更好的通信服务。

4、本发明方法通过将中继传输方案和直接传输方案的比较，综合考虑性能增益与资源开销后基站可以给出一个最合适的传输模式。

附图说明

图1、图2和图3分别为本发明方法中涉及的三种不同传输方案示意图。

图4是本发明方法的流程框图。

图1至图4中，BS为蜂窝基站，RN为中继节点，UE为位于小区边缘的用户；图1中的d表示第一时隙内由BS传输至RN的数据，对应的信号形式为s，

表示第一时隙内由BS传输至UE的数据，对应的信号形式为

s’表示第二时隙内RN转发数据d至UE对应的信号形式，图2和图3中的D表示全部数据信息，S表示对应的信号形式。

图4中的BR为基站到中继的通信链路；RU为中继到用户的通信链路；BU为基站到用户的通信链路；C_DT、C_I、C_E分别为直接传输、信息量合并的中继传输和能量合并的中继传输的信道容量；λ为中继方案的成本系数。

具体实施方式

本发明提出的蜂窝中继网络中的下行自适应传输方法，其流程框图如图4所示，包括以下步骤：

(1)蜂窝中继网络中的基站获取三条下行链路的信道信息，具体过程如下：

蜂窝中继网络中的用户向蜂窝中继网络中的基站和中继节点发送上行导频信号，同时蜂窝中继网络中的中继节点向基站发送上行导频信号，基站根据时分双工系统的信道互易性估计出BR和BU的下行信道信息，中继节点根据时分双工系统的信道互易性估计出RU下行信道信息，中继节点通过反馈信道将链路RU的信道信息反馈给基站。例如考虑一个时分双工的蜂窝中继通信系统，每个小区中有一个中继节点位于小区边缘，有一个用户申请下行传输服务，其位置随机分布。BS、RN和UE都具有两根天线。

(2)基站根据上述信道信息，分别估计三种不同传输方案的容量，具体过程如下：

(2-1)若蜂窝中继网络采用基于信息量合并的中继传输方案，基站根据上述链路BR和BU的下行信道信息分别估计出第一时隙的链路BR的信干噪比SINR_i ^BR和链路BU的信干噪比SINR_j ^BU，其中i＝1、2、...、L₁，j＝1、2、...、L₂，L₁和L₂分别为链路BR和链路BU实际传输的数据流的数目，L₁和L₂的和小于或等于基站的发射天线数。中继节点根据上述链路RU的下行信道信息估计出第二时隙的链路RU的信干噪比

其中i＝1、2、...、N，N为链路RU传输的最大数据流的数目，等于中继节点和用户的天线数量中较小的数。

利用香农信息量公式，计算得到链路BR的实际通信量R^BR和链路BU的实际通信量R^BU：

$R^{\mathrm{BR}}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{L_1}{\log }_2(1+{{\mathrm{SINR}}_i}^{\mathrm{BR}}),$ $R^{\mathrm{BU}}={\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{L_2}{\log }_2(1+{{\mathrm{SINR}}_j}^{\mathrm{BU}})$

同样地，再计算出第二时隙的链路RU的通信容量：

$C^{\mathrm{RU}}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{\log }_2(1+{\mathrm{SINR}}_i^{\mathrm{RU}})$

对于中继传输系统，需要由一个最优的时隙分配算法来计算两个时隙最终的性能。时隙分配的原则是要求RN在第二个时隙将其于第一个时隙接收到的所有数据转发出去。即：

                    t₁R_BR＝t₂C_RU

其中的t₁和t₂分别是两个时隙的传输时间，t₁≥0，t₂≥0，t₁+t₂＝1。

联立以上两式可以计算出第二时隙的传输时间为：

将它与第二时隙的数据率相乘即得到了蜂窝中继网络系统的通信容量为：

                  C_I＝t₂C^RU

(2-2)若蜂窝中继网络采用基于能量合并的中继传输方案，基站根据上述链路BR的下行信道信息估计出第一时隙下链路BR的信干噪比SINR_i ^BR，其中i＝1、2、...、M，M为链路BR传输的最大数据流的数目，等于基站和中继节点天线数目的较小的数，再根据上述链路BU的下行信道信息和链路BU的信干噪比

中继节点根据上述链路RU的下行信道信息估计出第二时隙的链路RU的信干噪比

其中j＝1、2、...、N，N为链路RU传输的最大数据流的数目，等于中继节点和用户的天线数量中较小的数。再利用香农信息量公式，分别计算第一时隙的链路BR的通信容量：

$C^{\mathrm{BR}}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^M{\log }_2(1+{\mathrm{SINR}}_i^{\mathrm{BR}})$

以及第二时隙的通信容量为：

$\stackrel{\‾}{C^{\mathrm{RU}}}={\mathrm{\Σ}}_{j=1}^N{\log }_2(1+\stackrel{\‾}{{{\mathrm{SINR}}_j}^{\mathrm{BU}}}+{\mathrm{SINR}}_j^{\mathrm{RU}})$

由于BU和RU这两路信号的调制编码方式可能不同，所以不能将

直接加到

上计算能量合并后RU链路的容量，而是需要将

折合成一个等价的

以第j流数据为例，假设BU链路使用了MCS₁，而RU链路使用了MCS₂，那么此时用于能量合并的等效BU链路信干噪比可由下式得出：

$\stackrel{\‾}{{{\mathrm{SINR}}_j}^{\mathrm{BU}}}=\frac{\mathrm{SINR}\left({\mathrm{MCS}}_2\right)}{\mathrm{SINR}\left({\mathrm{MCS}}_1\right)}{\mathrm{SINR}}_j^{\mathrm{BU}}$

其中SINR(MCS_x)表示在MCS_x的调制编码方式下能够正确解调所需的SINR。

两个时隙的数据量相等的约束同样存在，即联立约束条件t₁+t₂＝1可解得：

$t_2=\frac{C_{\mathrm{BR}}}{C_{\mathrm{BR}}+\stackrel{\‾}{C^{\mathrm{RU}}}}$

那么采用基于能量合并的中继传输方案的通信容量为：

$C_E=t_2\stackrel{\‾}{C^{\mathrm{RU}}}$

(2-3)若蜂窝中继网络采用直接传输方案，基站根据上述链路BU的下行信道信息估计出链路BU的接收端信干噪比

其中i＝1、2、...、L，L为链路BU传输的最大数据流的数目，等于基站和中继节点的天线数量中较小的数，并利用香农信息量公式得到蜂窝中继网络的通信容量：

$C_{\mathrm{DT}}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^L{\log }_2(1+{\mathrm{SINR}}_i^{\mathrm{BU}})$

(3)基站根据上述通信容量信息，选择蜂窝中继网络的传输方案，具体过程如下：

(3-1)将基于信息量合并的中继传输方案下的通信容量与基于能量量合并的中继传输方案下的通信容量进行比较，确定与较大通信容量相对应的传输方案作为初选传输方案，即C_RT＝max{C_E，C₁}，其中C_RT为初选方案的通信容量；

(3-2)设定一个中继方案的成本系数λ，0＜λ＜1，将C_RT与该成本系数相乘后，与上述直接传输方案下的通信容量作比较，确定与较大通信容量相对应的传输方案作为最终的传输方案，并将该传输方案通知蜂窝中继网络中的中继节点和用户；

(4)若最终的蜂窝中继网络的传输方案为基于信息量合并的中继传输方案，则在第一个时隙内蜂窝中继网络基站将数据流d传输至中继节点，将数据流

传输至用户，基站对数据流d和分别进行功率分配和设计预编码，对应的信号形式为s和

中继节点和用户对接收的数据流进行解码，在第二个时隙内，中继节点将数据流d传输至用户，此时对应的信号形式为s’。用户在第一时隙和第二时隙分别得到了数据流d和

将数据流d和

合并，获得全部的下行数据。基于IAC的协作中继传输方案的示意图如图1所示。

若最终的蜂窝中继网络的传输方案为基于能量合并的中继传输方案，在第一个时隙内，基站向中继节点传输数据流d和

对应的信号形式为S，中继节点对数据流d和

进行解调，同时用户接收到信号S，在第二个时隙内，中继节点将解调的数据流d和

转发给用户对应的信号形式为S’，用户将接收到的两路信号S和S’进行合并，若S和S’的调制方式不同，则在解调之后进行比特级别的软译码合并，如果它们俩的信道编码码率也不同，则需要将原始比特进行软信息的合并，例如合并原始比特的对数似然比(logarithm likelihood ratio，LLR)。基于EC的协作中继传输方案的示意图如图2所示。

若最终的蜂窝中继网络的传输方案为直接传输方案。在两个时隙内BS都只为UE服务，传输两流数据D，对应的信号形式是S。直接传输方案的示意图如图3所示。它可能的适用情况包括但不局限于：

(a)中继传输与直接传输相比并没有性能增益，例如用户离BS距离很近，信道条件很好时；

(b)用户对于下行数据的需求并不高，如只进行话音通信，而直接传输方案已经能够满足其应用；

(c)中继传输较直接传输方案有一定的性能增益，但由于信令开销等资源开销过大使得用户选择牺牲一定的性能来换取成本的降低。

实践证明，本方法在移动通信、无线通信领域里具有广泛的实用价值和应用前景。

Claims (1)

1.一种蜂窝中继网络中的下行自适应传输方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

(1)在蜂窝中继网络的基站和中继节点各设置多根天线；

(2)蜂窝中继网络中的基站获取三条下行链路的信道信息，具体过程如下：

(2-1)若蜂窝中继网络的通信采用频分双工通信方式，蜂窝中继网络中的中继节点和用户分别接收来自于蜂窝中继网络中的基站发送的下行导频信号，并根据该导频信号估计出基站到中继节点之间的通信链路BR和基站到用户之间的通信链路BU的下行信道信息，再通过上行信道将该下行信道信息反馈至基站；蜂窝中继网络中的用户接收来自于蜂窝中继网络中的中继节点发送的下行导频信号，并根据该导频信号估计出中继节点到用户之间的通信链路RU的下行信道信息，再通过上行信道将该下行信道信息反馈至基站和中继节点；

(2-2)若蜂窝中继网络的通信采用时分双工通信方式，蜂窝中继网络中的用户向蜂窝中继网络中的基站和中继节点发送上行导频信号，同时蜂窝中继网络中的中继节点向基站发送上行导频信号，基站根据时分双工系统的信道互易性估计出基站到中继节点之间的通信链路BR和基站到用户之间的通信链路BU的下行信道信息，中继节点根据时分双工系统的信道互易性估计出中继节点到用户之间的通信链路RU的下行信道信息，中继节点通过上行信道将链路RU的信道信息反馈给基站；

(3)基站根据上述信道信息，分别估计蜂窝中继网络采用三种不同信号传输方式时的通信容量，具体过程如下：

(3-1)若蜂窝中继网络采用基于信息量合并的中继传输方案，基站根据上述链路BR和BU的下行信道信息分别估计出第一时隙的链路BR的信干噪比SINR_i ^BR和链路BU的信干噪比SINR_j ^BU，其中i＝1、2、...、L₁，j＝1、2、...、L₂，L₁和L₂分别为链路BR和链路BU实际传输的数据流的数目，L₁和L₂的和小于或等于基站的发射天线数；中继节点根据上述链路RU的下行信道信息估计出第二时隙的链路RU的信干噪比

其中i＝1、2、...、N，N为链路RU传输的最大数据流的数目，等于中继节点和用户的天线数量中较小的数；

利用香农信息量公式，计算得到链路BR的实际通信量R^BR和链路BU的实际通信量R^BU：

$R^{\mathrm{BR}}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{L_1}{\log }_2(1+{{\mathrm{SINR}}_i}^{\mathrm{BR}}),$ $R^{\mathrm{BU}}={\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{L_2}{\log }_2(1+{{\mathrm{SINR}}_j}^{\mathrm{BU}})$

同样地，再计算出第二时隙的链路RU的通信容量：

$C^{\mathrm{RU}}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{\log }_2(1+{\mathrm{SINR}}_i^{\mathrm{RU}})$

根据上述第一时隙的通信量R^BR和R^BU，以及第二时隙的通信容量C^RU，计算得到蜂窝中继网络采用基于信息量合并的中继传输方案时的通信容量C_I为：

                    C_I＝t₂C^RU

式中

它由以下两个约束条件计算得到：t₁R^BR＝t₂C^RU；t₁＞0，t₂＞0，t₁+t₂＝1，t₁为第一时隙的传输时间，t₂是第二时隙的传输时间；

(3-2)若蜂窝中继网络采用基于能量合并的中继传输方案，基站根据上述链路BR的下行信道信息估计出第一时隙下链路BR的信干噪比SINR_i ^BR，其中i＝1、2、...、M，M为链路BR传输的最大数据流的数目，等于基站和中继节点天线数目的较小的数，再根据上述链路BU的下行信道信息和链路BU的信干噪比

中继节点根据上述链路RU的下行信道信息估计出第二时隙的链路RU的信干噪比

其中j＝1、2、...、N，N为链路RU传输的最大数据流的数目，等于中继节点和用户的天线数量中较小的数，再利用香农信息量公式，分别计算第一时隙的链路BR的通信容量：

$C^{\mathrm{BR}}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^M{\log }_2(1+{\mathrm{SINR}}_i^{\mathrm{BR}})$

以及第二时隙的通信容量为：

$\stackrel{\‾}{C^{\mathrm{RU}}}={\mathrm{\Σ}}_{j=1}^N{\log }_2(1+\stackrel{\‾}{{{\mathrm{SINR}}_j}^{\mathrm{BU}}}+{\mathrm{SINR}}_j^{\mathrm{RU}})$

其中

SINR(MCS_x)表示蜂窝中继网络信号采用的调制编码方式为MCS_x时的正确解调所需的信干噪比；

根据第一时隙的通信容量和第二时隙的通信容量，计算得到蜂窝中继网络采用基于能量合并的中继传输方案时的通信容量C_E为：

其中，

它由以下两个约束条件计算得到：

t₁＞0，t₂＞0，t₁+t₂＝1；

(3-3)若蜂窝中继网络采用直接传输方案，基站根据上述链路BU的下行信道信息估计出链路BU的接收端信干噪比

其中i＝1、2、...、L，L为链路BU传输的最大数据流的数目，等于基站和中继节点的天线数量中较小的数，并利用香农信息量公式得到蜂窝中继网络的通信容量：

$C_{\mathrm{DT}}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^L{\log }_2(1+{\mathrm{SINR}}_i^{\mathrm{BU}})$

(4)基站根据上述通信容量信息，选择蜂窝中继网络的最终传输方案，具体过程如下：

(4-1)将基于信息量合并的中继传输方案下的通信容量与基于能量量合并的中继传输方案下的通信容量进行比较，确定与较大通信容量相对应的传输方案作为初选传输方案，即C_RT＝max{C_E，C_I}，其中C_RT为初选方案的通信容量；

(4-2)设定一个中继方案的成本系数λ，0＜λ＜1，将C_RT与该成本系数相乘后，与上述直接传输方案下的通信容量作比较，确定与较大通信容量相对应的传输方案作为最终的传输方案，并将该传输方案通知蜂窝中继网络中的中继节点和用户；

(5)若最终的蜂窝中继网络的传输方案为基于信息量合并的中继传输方案，则在第一个时隙内蜂窝中继网络基站将数据流d传输至中继节点，将数据流

传输至用户，基站对数据流d和

分别进行功率分配和设计预编码，对应的信号形式为s和中继节点和用户对接收的数据流进行解码，在第二个时隙内，中继节点将数据流d传输至用户，此时对应的信号形式为s’，用户在第一时隙和第二时隙分别得到了数据流d和

将数据流d和

合并，获得全部的下行数据；

若最终的蜂窝中继网络的传输方案为基于能量合并的中继传输方案，在第一时隙内，基站向中继节点传输所有数据D数据，与D相对应的信号记为S，中继节点对D进行解调，同时用户接收到信号S中的一部分信号，在第二时隙内，中继节点将解调的数据D转发给用户，与解码后的数据D相对应的信号记为S’，用户将接收到的S中的一部分信号与S’进行合并，若S和S’的调制方式不同，则用户分别对S和S’进行解调，并在解调之后进行比特级别的软译码合并，若S和S’的信道编码码率和调制方式都不同，则将S和S’的原始比特进行软信息合并。

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