CN102104445A - 中继辅助的无线通信系统的下行链路模拟网络编码方法 - Google Patents

中继辅助的无线通信系统的下行链路模拟网络编码方法 Download PDF

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侯晓赟
王东明
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Southeast University
Nanjing Post and Telecommunication University
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Abstract

中继辅助的无线通信系统的下行链路模拟网络编码方法可以提高蜂窝无线通信系统中下行传输的频谱利用率。该系统由一个基站、一个中继和两个用户终端构成。该发送方法包括以下过程：首先，基站侧的两个用户的信号经过模拟网络编码，发送给中继和两个用户；中继接收后经过译码获得两个用户的信号，同时将两个用户的信号再进行相似的模拟网络编码，然后发送给两个用户；两个用户根据基站和中继的发送信号分别解码得到各自的信号。具体方法包括：a1）在第一个时隙，基站对两个用户的调制信号进行模拟网络编码后广播给中继和两个用户；a2）在第二个时隙，中继端对接收到信号进行处理并重新进行模拟网络编码后转发给两个用户；a3）各用户根据从基站和中继接收到的信号进行联合模拟网络译码。

Description

中继辅助的无线通信系统的下行链路模拟网络编码方法
技术领域
本发明是关于中继辅助的下行链路多用户传输，属于无线通信中的中继和多用户通信技术领域。
背景技术
无线中继是提高蜂窝移动通信系统容量和覆盖的一种技术。中继组网的基本思路是在原有基站与移动终端之间引入一些中继节点（RS，Relay Station），从而改善整个无线网络电波分布的均匀性，使得小区边缘处的频谱利用率和功率利用率得到较大程度的提高。但是，由于全双工中继难以实现，实际中继系统通常采用半双工中继，即中继不能在同一频段收发。这样中继通常采用时分来收发，这在支持多用户时会降低系统的频谱利用率。例如在两用户（UE，User Equipment）的中继辅助的下行传输中，通常需要四个时隙完成基站（BS，Base-Station）到两个用户的传输：在第一个时隙，BS广播，RS和UE1接收，第二个时隙，RS把接收的信号转发到UE1，在第三个时隙，BS广播，RS和UE2接收，第四个时隙，RS把接收的信号转发到UE2。针对这种缺陷，本发明提出在中继和基站采用模拟网络编码方法，可以在两个时隙完成BS到两个用户的传输，从而提高系统总的频谱效率。
发明内容
技术问题：本发明的目的是为中继辅助的多用户无线通信系统提供一种模拟网络编码方法以及相应的译码方法，该方法可以提高采用中继的无线通信系统的总频谱利用率。
技术方案：中继辅助的多用户无线通信系统由两个用户终端、一个中继和一个基站构成。本发明所提供的基站和中继设备的模拟网络编码方法有以下的特征：
BS在RS的辅助下通过两个时隙与两个用户完成通信。第一个时隙，BS将两个用户的调制符号进行模拟网络编码，广播给RS、UE1和UE2；第二个时隙，中继将收到的信号处理后转发给UE1和UE2；UE1和UE2将接收到的信号进行检测和译码得到各自的信号。
根据本发明，模拟网络编码由BS和RS共同完成。在BS，模拟网络编码为：对两个用户的信号进行线性叠加后发送。当采用放大转发中继时，中继的模拟网络编码的方法为：在满足功率约束的情况下，将两个用户的叠加信号直接放大后转发给两个用户。当采用译码转发时，如果中继不能完全对所有用户的信号进行正确译码时，中继先抵消译码正确的用户的干扰，然后再将残余信号与经过正确译码的重构信号进行线性叠加后放大转发给两个用户，如果中继能够对两个用户的信号正确译码，则中继对两个用户的信号进行叠加后转发给两个用户。用户端根据从基站和中继接收到的信号，采用线性检测或最大似然检测得到自己的数据。
本发明的中继辅助的无线通信系统的下行链路模拟网络编码方法具体为：基站在中继的辅助下向两个用户发送数据，基站和中继采用模拟网络编码提高频谱利用率，具体方法包括：
a1）.在第一个时隙，基站对两个用户的调制信号进行模拟网络编码后广播给中继和两个用户；
a2）.在第二个时隙，中继端对接收到信号进行处理并重新进行模拟网络编码后转发给两个用户；
a3）.各用户根据从基站和中继接收到的信号进行联合模拟网络译码。
步骤a1）中，模拟网络编码的方法为：基站将两个用户的调制符号进行线性叠加，线性叠加的复数系数表示为λ 1和λ 2。
步骤a2）中，中继采用放大转发的方式，中继端模拟网络编码法为：将接收到的基站信号直接放大后广播给两个用户。
步骤a2）中，中继采用译码转发的方式，当中继仅能对一个用户的信号进行正确译码时，中继端模拟网络编码法为：中继先抵消译码正确的用户的干扰，然后再将残余信号与经过正确译码的重构信号进行线性叠加，然后转发给两个用户。
步骤a2）中，中继采用译码转发的方式，当中继能够对两个用户的信号均正确译码，则中继对两个用户的信号进行叠加后转发给两个用户，线性叠加的复数系数表示为λ 3和λ 4；线性叠加的复数系数表示为λ 3和λ 4可以分别为                                                
Figure 217345DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 101119DEST_PATH_IMAGE002
，其中*表示取共轭。
步骤a2）中，当中继使用译码转发时，如果中继对两个用户的信号译码均失败，则中继端模拟网络编码法为：将接收到的基站信号直接放大后广播给两个用户。
有益效果：本发明的主要优点在于，基站和中继对两个用户的信号进行联合模拟网络编码，将传统四个时隙完成的传输在两个时隙内完成，从而提高整个系统的频谱利用率。
本发明提出的中继辅助下行传输系统的模拟网络编码方法，可以应用于蜂窝移动通信系统的下行传输，特别是本发明可以直接应用于正交频分复用（OFDM）系统和码分多址接入系统。
附图说明
图1是中继辅助的两用户无线通信系统的基本构成：它包括一个BS，一个中继节点基站RS，两个用户UE。
图2是本发明的工作流程图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明实施例的中继辅助多用户接入系统的模拟网络编码和译码方法的发送和接收方法进行详细说明。
基站在中继的辅助下向两个用户发送数据，基站和中继采用模拟网络编码提高频谱利用率，具体方法包括：
a1）.在第一个时隙，基站对两个用户的调制信号进行模拟网络编码后广播给中继和两个用户；
a2）.在第二个时隙，中继端对接收到信号进行处理并重新进行模拟网络编码后转发给两个用户；
a3）.各用户根据从基站和中继接收到的信号进行联合模拟网络译码。
假设BS要发送给UE1的符号为
Figure 154526DEST_PATH_IMAGE003
，要发送给UE1的符号为
Figure 56622DEST_PATH_IMAGE004
。那么，假设BS在第一个时隙发送的信号为，
Figure 537282DEST_PATH_IMAGE005
（假设
Figure 642773DEST_PATH_IMAGE006
），在RS、UE1和UE2的接收信号为，
Figure 562187DEST_PATH_IMAGE008
                       （1）
Figure 256474DEST_PATH_IMAGE010
                      （2）
Figure 718155DEST_PATH_IMAGE012
                      （3）
当RS能够对
Figure 763471DEST_PATH_IMAGE003
和正确译码（假设BS与RS之间的信道较好，RS可以采用最大似然检测恢复发送信号，这类似多输入单输出（MISO，Multiple Input Single Output）信道），在第二个时隙，RS发送信号为
Figure 769790DEST_PATH_IMAGE013
（假设
Figure 670881DEST_PATH_IMAGE014
）。那么，在第二个时隙，UE1和UE2的接收信号可以表示为，
Figure 937914DEST_PATH_IMAGE015
                      （4）
Figure 933552DEST_PATH_IMAGE016
                      （5）
对于UE1，将（2）和（4）合并成矩阵矢量的形式可得：
Figure 415480DEST_PATH_IMAGE018
               （6）
把（6）表示为，
Figure 674423DEST_PATH_IMAGE019
                               （7）
其中，
Figure 225490DEST_PATH_IMAGE020
这样UE1可以采用最大似然检测获得
Figure 228081DEST_PATH_IMAGE003
的估计。特别地，令
Figure 564516DEST_PATH_IMAGE021
如果
Figure 728781DEST_PATH_IMAGE022
，例如假设
Figure 32723DEST_PATH_IMAGE023
，
Figure 383546DEST_PATH_IMAGE024
，采用MMSE（Minimum Mean Squared Error）检测，
Figure 761438DEST_PATH_IMAGE025
的估计可表示为，
由于为
Figure 887842DEST_PATH_IMAGE027
酉阵，
Figure 45285DEST_PATH_IMAGE003
的估计值可以表示为，
                     （8）
当采用ZF（Zero Forcing）检测时，
Figure 111647DEST_PATH_IMAGE003
的估计值可以表示为，
Figure 327865DEST_PATH_IMAGE031
                         （9）
对于UE2，将（3）和（5）合并成矩阵矢量的形式可得：
Figure 23420DEST_PATH_IMAGE033
               （10）
这样UE2可以采用最大似然检测获得
Figure 375904DEST_PATH_IMAGE004
的估计。如果采用MMSE检测和ZF检测，的估计可分别表示为，
Figure 366174DEST_PATH_IMAGE035
                    （11）
Figure 52370DEST_PATH_IMAGE037
                        （12）
可以看到，采用MMSE检测和ZF检测的复杂度很低。
当RS不能同时译码出两个用户的信息时，假设对用户1的信息译码正确，则RS首先抵消掉用户1的干扰（残余信号为
Figure DEST_PATH_IMAGE039
），然后仅对用户1的信号进行重构。在第二个时隙，RS发送信号为
Figure DEST_PATH_IMAGE041
，其中
Figure 155234DEST_PATH_IMAGE042
满足功率约束。那么，在第二个时隙，UE1和UE2的接收信号可以表示为，
Figure 268684DEST_PATH_IMAGE044
            （13）
Figure 256231DEST_PATH_IMAGE046
            （14）
对于UE1，将（2）和（13）合并成矩阵矢量的形式可得：
            （15）
可以看到等效信道矩阵满秩，可以采用各种MIMO检测得到发送符号的估计。对于UE2，将（3）和（14）合并成矩阵矢量的形式可得：
            （16）
可以看到等效信道矩阵满秩，可以采用各种MIMO检测得到发送符号的估计。
类似地，当RS仅对用户2的信息译码正确，可采用相同的策略。如果RS对两个用户的信息均不能正确译码，则RS采用放大转发的策略。那么，在第二个时隙，UE1和UE2的接收信号可以表示为，
Figure 780382DEST_PATH_IMAGE052
         （17）
Figure 989646DEST_PATH_IMAGE054
         （18）
联合第一个时隙的信号，等效信道矩阵将不是满秩矩阵，用户可以采用最大比合并或干扰抵消来进行检测自己的发送信息。

Claims (7)

1.一种中继辅助的无线通信系统的下行链路模拟网络编码方法，其特征在于：基站在中继的辅助下向两个用户发送数据，基站和中继采用模拟网络编码提高频谱利用率，具体方法包括：
a1）.在第一个时隙，基站对两个用户的调制信号进行模拟网络编码后广播给中继和两个用户；
a2）.在第二个时隙，中继端对接收到信号进行处理并重新进行模拟网络编码后转发给两个用户；
a3）.各用户根据从基站和中继接收到的信号进行联合模拟网络译码。
2. 根据权利要求1所述的中继辅助的无线通信系统的下行链路模拟网络编码方法，其特征在于：步骤a1）中，模拟网络编码的方法为：基站将两个用户的调制符号进行线性叠加，线性叠加的复数系数表示为λ 1和λ 2。
3.根据权利要求1所述的中继辅助的无线通信系统的下行链路模拟网络编码方法，其特征在于：步骤a2）中，中继采用放大转发的方式，中继端模拟网络编码法为：将接收到的基站信号直接放大后广播给两个用户。
4.根据权利要求1所述的中继辅助的无线通信系统的下行链路模拟网络编码方法，其特征在于：步骤a2）中，中继采用译码转发的方式，当中继仅能对一个用户的信号进行正确译码时，中继端模拟网络编码法为：中继先抵消译码正确的用户的干扰，然后再将残余信号与经过正确译码的重构信号进行线性叠加，然后转发给两个用户。
5.根据权利要求1所述的中继辅助的无线通信系统的下行链路模拟网络编码方法，其特征在于：步骤a2）中，中继采用译码转发的方式，当中继能够对两个用户的信号均正确译码，则中继对两个用户的信号进行叠加后转发给两个用户，线性叠加的复数系数表示为λ 3和λ 4。
6.根据权利要求5所述的中继辅助的无线通信系统的下行链路模拟网络编码方法，其特征在于，线性叠加的复数系数表示为λ 3和λ 4可以分别为                                               
Figure 2011100073460100001DEST_PATH_IMAGE002
和
Figure 2011100073460100001DEST_PATH_IMAGE004
，其中*表示取共轭。
7.根据权利要求1所述的中继辅助的无线通信系统的下行链路模拟网络编码方法，其特征在于：步骤a2）中，当中继使用译码转发时，如果中继对两个用户的信号译码均失败，则中继端模拟网络编码法为：将接收到的基站信号直接放大后广播给两个用户。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102291202A (zh) * 2011-09-02 2011-12-21 北京大学深圳研究生院 一种网络编码包头的压缩方法
CN102299893A (zh) * 2011-09-29 2011-12-28 中国人民解放军理工大学 具有频偏的双向ofdm系统的联合信道网络编码方法
CN102882569A (zh) * 2012-09-26 2013-01-16 清华大学 一种基于译码转发策略的多天线中继波束成形方法
CN103051370A (zh) * 2012-12-28 2013-04-17 华为技术有限公司 一种用户设备的工作拉远射频单元选择方法和基站
CN103312726A (zh) * 2013-07-08 2013-09-18 东南大学 一种适用于无线局域网的端到端通信方法
CN103582014A (zh) * 2012-07-18 2014-02-12 株式会社Ntt都科摩 一种数据传输方法
CN103813413A (zh) * 2012-11-12 2014-05-21 上海贝尔股份有限公司 基于本地交换来改善数据传输的方法、装置与基站
US9173118B2 (en) 2012-12-28 2015-10-27 Huawei Technologies Co., Ltd. Method and base station for selecting working remote radio unit for user equipment
CN105050196A (zh) * 2015-07-07 2015-11-11 上海交通大学 基于全双工中继缓存的多用户通信调度系统及方法
CN110943848A (zh) * 2012-10-05 2020-03-31 华为技术有限公司 一种用于无线网络和多个ue之间的虚拟通信的方法
CN113645012A (zh) * 2015-08-14 2021-11-12 索尼公司 无线通信网络中的电子设备和方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101505206A (zh) * 2008-02-04 2009-08-12 上海贝尔阿尔卡特股份有限公司 联合模拟网络编码的中继方法、基站和用户设备
CN101567761A (zh) * 2009-06-04 2009-10-28 复旦大学 一种基于网络编码协作中继的交织迭代多用户通信方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101505206A (zh) * 2008-02-04 2009-08-12 上海贝尔阿尔卡特股份有限公司 联合模拟网络编码的中继方法、基站和用户设备
CN101567761A (zh) * 2009-06-04 2009-10-28 复旦大学 一种基于网络编码协作中继的交织迭代多用户通信方法

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102291202A (zh) * 2011-09-02 2011-12-21 北京大学深圳研究生院 一种网络编码包头的压缩方法
CN102299893A (zh) * 2011-09-29 2011-12-28 中国人民解放军理工大学 具有频偏的双向ofdm系统的联合信道网络编码方法
CN102299893B (zh) * 2011-09-29 2013-12-18 中国人民解放军理工大学 具有频偏的双向ofdm系统的联合信道网络编码方法
CN103582014A (zh) * 2012-07-18 2014-02-12 株式会社Ntt都科摩 一种数据传输方法
CN102882569B (zh) * 2012-09-26 2015-03-04 清华大学 一种基于译码转发策略的多天线中继波束成形方法
CN102882569A (zh) * 2012-09-26 2013-01-16 清华大学 一种基于译码转发策略的多天线中继波束成形方法
CN110943848A (zh) * 2012-10-05 2020-03-31 华为技术有限公司 一种用于无线网络和多个ue之间的虚拟通信的方法
CN103813413A (zh) * 2012-11-12 2014-05-21 上海贝尔股份有限公司 基于本地交换来改善数据传输的方法、装置与基站
CN103051370A (zh) * 2012-12-28 2013-04-17 华为技术有限公司 一种用户设备的工作拉远射频单元选择方法和基站
US9173118B2 (en) 2012-12-28 2015-10-27 Huawei Technologies Co., Ltd. Method and base station for selecting working remote radio unit for user equipment
CN103312726A (zh) * 2013-07-08 2013-09-18 东南大学 一种适用于无线局域网的端到端通信方法
CN105050196A (zh) * 2015-07-07 2015-11-11 上海交通大学 基于全双工中继缓存的多用户通信调度系统及方法
CN105050196B (zh) * 2015-07-07 2019-03-22 上海交通大学 基于全双工中继缓存的多用户通信调度系统及方法
CN113645012A (zh) * 2015-08-14 2021-11-12 索尼公司 无线通信网络中的电子设备和方法

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