CN102684813B - 一种中继前传的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中继前传的方法，该方法包括：发射端对数据进行信号发送处理后，发送给中继站；中继站对接收的数据进行信号接收处理，获取数据比特的对数似然比，然后对对数似然比进行信号发送处理，发送给接收端；接收端对接收的数据进行信号接收处理，获取数据。本发明还公开了一种中继前传的系统，采用本发明所述方法及系统，提高数据传输的可靠性，引入噪声较小，提高数据传输效率，兼容性强。

Description

一种中继前传的方法及系统

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别是指一种中继前传的方法及系统。

背景技术

未来无线通信的发展要求实现广域连续覆盖，支持更高速率的传输。中继技术作为一种新兴的技术，在LTE(Long Term Evolution)演进(LTE-Advanced)系统中被认为是一种较佳的改进系统吞吐量或者提高系统覆盖面积的方案。这为中继技术的应用，开辟了广阔的前景，同时也对无线通信技术提出了新的挑战。

传统的中继前传技术有直接放大前传(AF)、译码后前传(DF)等技术，AF是指中继站仅仅对接收到的数据进行放大后就前传；DF则需要先将调制后的数据，进行译码恢复后，再调制前传。AF实现比较简单，但是会把前面收到的噪声也放大前传，从而影响中继的性能。DF经过译码后，噪声会被部分抑制，但如果译码后的数据有错误而直接调制前传，则存在把噪声放大的风险。常见的解决办法是通过加校验码来判决译码后数据正确性，只有正确的数据，才调制前传，从而避免了放大噪声的缺点。但是，如果中继收到的数据有错误，则不能继续前传，直到接收到正确的数据为止，这样会造成数据传输效率的下降。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种中继前传的方法及系统，提高数据传输的可靠性，引入噪声较小，提高数据传输效率，兼容性强。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种中继前传的方法，该方法包括：

发射端对数据进行信号发送处理后，发送给中继站；

中继站对接收的数据进行信号接收处理，获取数据比特的对数似然比，然后对对数似然比进行信号发送处理，发送给接收端；

接收端对接收的数据进行信号接收处理，获取数据。

上述方案中，所述对数据进行信号发送处理包括：发射端在数据中插入校验序列，然后进行信道编码，对编码后的数据进行调制，获取数据比特映射的调制符号，然后对调制符号进行插导频，并进行正交频分复用OFDM。

上述方案中，所述对接收的数据进行信号接收处理包括：对接收的数据进行OFDM，然后进行信道估计，获取信道特性，根据信道特性恢复数据，并通过软解调获取恢复后的数据，也就是调制符号映射数据比特的对数似然比，并对比特对数似然比进行迭代。

上述方案中，所述对对数似然比进行信号发送处理包括：对对数似然比进行软调制，获取对数似然比映射的调制符号，然后对调制符号进行插导频，并进行OFDM。

上述方案中，所述获取数据包括：根据数据比特的对数似然比进行硬判决，获取数据。

上述方案中，所述获取数据之后，该方法进一步包括：根据校验方法，通过校验序列判断获取数据的正确性。

本发明还提供了一种中继前传的系统，该系统包括：发射端、一个或一个以上的中继站以及接收端；

发射端，用于对数据节能型信号发送处理后，发送给中继站；

一个或一个以上的中继站，用于对接收的数据进行信号接收处理，获取数据比特的对数似然比，然后对对数似然比进行信号发送处理，发送给接收端；

接收端，用于对接收的数据进行信号接收处理，获取数据。

上述方案中，所述发射端包括：校验模块、信道编码模块、调制模块、插导频模块以及OFDM模块，所述调制模块，用于对编码后的数据进行调制，获取数据比特映射的调制符号，然后发送给插导频模块。

上述方案中，所述中继站包括OFDM模块、信道估计模块、软解调模块、软译码模块、软调制模块、插导频模块以及缓存，所述软解调模块，用于根据信道估计模块获取的信道特性恢复数据，并根据恢复后的数据，也就是调制符号，获取调制符号映射数据比特的对数似然比，发送给软译码模块；所述软译码模块，用于对接收的对数似然比进行迭代，获取迭代后的对数似然比，保存在缓存；所述软调制模块，用于根据读取的缓存中的对数似然比以及调制符号均值计算公式，获取对数似然比映射的调制符号；所述缓存，用于保存比特对数似然比。

上述方案中，所述接收端包括OFDM模块、信道估计模块、软解调模块、软译码模块、以及校验模块；所述校验模块，用于根据软译码模块发送的对数似然比进行硬判决，获取数据，然后通过校验方法，根据校验序列对所述获取数据进行校验，从而确定接收数据的正确性。

由此可见，采用本发明所述的中继前传的方法及系统，通过软调制技术，获取数据比特的对数似然比，提高数据传输的可靠性，引入噪声较小；由接收端接收数据进行硬判决，提高数据传输效率；同时，只是在原来中继前传的方案上改进了编码及软解调与软调制的方法，对现有系统改动较小，兼容性较强。

附图说明

图1为本发明实现中继前传的方法流程示意图；

图2为本发明中数据比特映射调制符号示例图；

图3为本发明实现中继前传的系统组成示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想是：发射端对数据进行信号发送处理后，发送给中继站，中继站对接收的数据进行信号接收处理，获取数据的比特对数似然比，然后对比特对数似然比进行信号发送处理，发送给接收端，接收端对接收的数据进行信号接收处理，获取数据。

下面通过具体实施例与附图来对本发明进行详细说明。

本发明提供了一种中继前传的方法，如图1所示，具体步骤如下：

步骤101、发射端对数据进行信号发送处理后，发送给中继站；

发射端对要发送的数据进行信号发送处理，所述信号发送处理包括：校验、信道编码、调制、插导频以及正交频分复用(OFDM)等。

其中，所述校验具体过程包括：在数据中插入校验序列，以便后续校验数据的正确性，所述校验序列可以是循环冗余校验(CRC)序列、奇偶校验序列等。

所述信道编码具体过程包括：对校验后的数据进行编码，可以采用现有技术中的低密度奇偶校验(LDPC)编码，也可以采用turbo编码，获取编码后的数据；

所述调制包括：通过M阶正交幅度调制(QAM)，根据调制符号计算公式获取编码后的数据比特映射的星座图中的调制符号，所述M可以被2开方，可根据需要设定取值。所述调制符号计算公式，即公式(1)为：

$S=S_R+{\mathrm{jS}}_I=\underset{i=0}{\overset{k/2-1}{\mathrm{\Σ}}}{D}_i({2b}_i-1)2^{k/2-i-1}+j\underset{i=0}{\overset{k/2-1}{\mathrm{\Σ}}}{D}_{i+k/2}({2b}_{i+k/2}-1)2^{k/2-i-1}$ -------公式(1)

其中，b_i为输入的k个比特，k＝log₂M，S为点坐标，也就是b_i对应的调制符号；S_R和S_I分别为其实、虚部值，D_i为k个符号表示符，即D_i要么为1要么为-1，D_i的值可以按照如下方法获得：D₀和D_k/2始终为1，其中，实部中的i＝1，2，...，k/2，虚部中i＝k/2+1，...k-1。

以16-QAM为例，公式(1)中M为16，k为4，则公式(1)变为公式(2)，

$S=S_R+{\mathrm{jS}}_I=\underset{i=0}{\overset{1}{\mathrm{\Σ}}}{D}_i({2b}_i-1)2^{1-i}+j\underset{i=0}{\overset{1}{\mathrm{\Σ}}}{D}_{i+2}({2b}_{i+2}-1)2^{1-i}$ ----------公式(2)

其中，D₀和D₂始终为1，D₁＝1-2b₀和D₃＝1-2b₂。选取数据中每4个比特的数据为一组，根据公式(2)获取每组数据比特与调制符号的映射关系，如图2中的星座图所示，以1011为例，根据公式(2)可计算得到，S_R为3，S_I为1。

所述插导频具体过程包括：在调制后的数据中，即数据比特映射的调制符号中插入部分已知数据，用于进行信道估计；

所述OFDM包括：通过反傅里叶变换，将插导频后的数据，由宽带信号变成正交的窄带信号。

发射端将OFDM处理过的数据根据现有技术中的射频发送处理，发送给中继站。所述射频发送处理包括对数据进行变频、放大处理。

步骤102、中继站对接收的数据进行信号接收处理，获取数据比特的对数似然比，然后对数据比特的对数似然比进行信号发送处理，并发送给接收端；

中继站接收发射端发送的经过信号发送处理的数据，经过射频接收处理后，对所述数据进行信号接收处理；所述射频接收处理是根据现有技术对所述数据进行变频、放大处理；所述信号接收处理包括：OFDM、信道估计、软解调、软译码等。

所述OFDM具体过程包括：根据傅里叶变换，将接收的数据，由正交的窄带信号变为宽带信号；

所述信道估计具体过程包括：读取OFDM处理后的数据，获取信道特性，也就是接收的数据的乘性噪声；所述获取包括：通过预存的插入的已知数据与接收的数据中的已知数据之间的差异，获取乘性噪声；

所述软解调具体过程包括：根据乘性噪声对接收的数据进行恢复，根据调制符号，获取所述调制符号映射的数据比特的可靠性信息，所述恢复包括将接收的数据除以获取的乘性噪声，从而得到相对接近真实的数据；所述数据比特的可靠性信息是指数据比特的值为0的概率与为1的概率的比值的对数值，也可以称之为对数似然比，与数据比特一一对应，一组调制符号对应一组对数似然比。所述获取调制符号映射的数据比特的对数似然比可以采用现有技术中的任意一种方法，例如：以调制符号对应4个比特为例，每个比特都采用公式(3)来计算所述比特的对数似然比，LLR(b)＝log(P(b＝0|S)/P(b＝1|S))----公式(3)，其中S表示调制符号，P(b＝0|S)表示比特的值为0的概率，P(b＝1|S)表示比特的值为1的概率，LLR(b)表示“b”比特的对数似然比。所述概率可以根据本地预存的星座图中比特与调制符号的映射关系以及所获取的调制符号在星座图中的位置，获取所述调制符号对应的4个比特的值为0或者为1的概率，假设收到的调制符号为2+j，以图2所示的星座图为例，可知，2+j为1+j以及3+j的概率分别为50％，那么，第一比特位为1的概率为100％，为0的概率为0％；第二比特位为1的概率为50％，为0的概率为50％；第三以及第四比特位为1的概率为100％，为0的概率为0％。

所述软译码具体过程包括：对调制符号映射的数据比特的对数似然比进行迭代，获取可靠性较高的对数似然比，所述迭代可根据需要设定迭代次数；

中继站将软译码获取的数据比特的对数似然比保存在缓存中，然后中继站对对数似然比进行信号发送处理，所述信号发送处理包括：软调制、插导频、OFDM；其中，所述插导频以及OFDM与发射端进行信号发送处理中的插导频以及OFDM的处理过程相同，在此不再赘述。

所述的软调制是根据数据比特的对数似然比，获取所述对数似然比映射的调制符号，也可以称之为调制符号均值，这样，相当于对中继站接收的数据中的调制符号进行升级，更接近真实发送的调制符号，具体过程为：首先根据公式(3)获取数据比特的对数似然比为-1以及1的均值，

E＝tanh(L/2)----公式(4)，其中，L为数据比特的对数似然比，E为均值。然后将公式(4)带入公式(1)，用E替换公式(1)中的2b_i-1，以16-QAM为例，即将公式(2)中的2b_i-1替换E，从而获取调制符号均值计算公式，即公式(5)，根据公式(5)可获取数据比特的对数似然比映射的调制符号。

$S=S_R+{\mathrm{jS}}_I=\underset{i=0}{\overset{1}{\mathrm{\Σ}}}{D}_i{E}_i{2}^{1-i}+j\underset{i=0}{\overset{1}{\mathrm{\Σ}}}{D}_{i+2}{E}_{i+2}{2}^{1-i}$ ----公式(5)

步骤103、接收端接收中继站发送的信号发送处理后的数据，进行信号接收处理，从而获取数据，确定数据的正确性。

接收端接收中继站发送的信号发送处理后的数据，进行射频接收处理后，对数据进行信号接收处理，获取对数似然比。所述射频接收处理与中继站对数据的射频接收处理过程相同，在此不再赘述。所述信号接收处理与中继站对接收的数据进行信号接收处理的过程相同，在此不再赘述。所述获取数据包括：接收端根据信号接收处理获取的对数似然比进行硬判决，获取数据比特的真实值，从而获取数据。所述硬判决过程包括：若对数似然比的值大于0，则对应的数据比特的真实值为0，若对数似然比的值小于0，则对应的数据比特的真实值为1，数据比特的真实值组成数据。然后接收端通过现有技术中的校验方法，根据校验序列对获取的数据进行校验，确定接收数据的准确性，例如CRC校验、奇偶校验等；若接收的数据正确，则接收端进行后续处理，若接收的数据错误，则反馈给发射端，要求重传。

本发明还提供了一种中继前传的系统，如图3所示，该系统包括：发射端301、一个或一个以上的中继站302以及接收端303；

发射端301，用于对要发送的数据进行信号发送处理，发送给中继站302；

一个或一个以上的中继站302，用于接收经过信号发送处理后的数据，对接收的数据进行信号接收处理，获取数据比特的对数似然比，然后对数据比特的对数似然比进行信号发送处理，发送给接收端303；

接收端303，用于接收中继站302发送的数据，进行信号接收处理，获取数据，并确定数据的正确性。

所述发射端301包括：校验模块3011、信道编码模块3012、调制模块3013、插导频模块3014以及OFDM模块3015；

校验模块3011，用于在数据中插入校验序列，并发送给信道编码模块3012，所述校验序列可以包括CRC校验序列、奇偶校验序列等；

信道编码模块3012，用于对校验后的数据进行编码，将编码后的数据发送给调制模块3013；所述编码可以通过LDPC码或者turbo码对接收的数据进行编码；

调制模块3013，用于根据调制符号计算公式，获取编码后的数据中，数据比特映射的调制符号，并发送给插导频模块3014；

插导频模块3014，用于在获取的调制符号中插入已知数据，然后发送给OFDM模块3015；

OFDM模块3015，用于对接收的插导频后的数据，根据反傅里叶变换，将宽带信号变成正交的窄带信号，并发送给中继站302。

所述中继站302具体包括：OFDM模块3021、信道估计模块3022、软解调模块3023、软译码模块3024、软调制模块3025、插导频模块3026以及缓存3027；

所述OFDM模块3021，用于将接收的发射端301发送的正交的窄带信号的数据，根据傅里叶变换，变成宽带信号，发送给信道估计模块3022；将接收的来自插导频模块3026的数据，根据反傅里叶变换，由宽带信号变成正交的窄带信号发送给接收端303；

信道估计模块3022，用于根据接收的数据以及预存的已知数据，获取信道特性，并将接收的数据以及信道特性发送给软解调模块3023；所述获取包括：根据预存的已知数据与接收的数据中的已知数据之间的差异，获取乘性噪声，即信道特性；

所述软解调模块3023，用于根据信道特性恢复接收的数据，从而获取相对接近真实的数据，也就是相对接近真实的数据比特映射的调制符号，然后获取调制符号映射的数据比特的对数似然比，发送给软译码模块3024；

所述软译码模块3024，用于对接收的对数似然比，根据设定的迭代次数进行迭代，将迭代后的对数似然比保存在缓存3027中；

所述缓存3027，用于保存对数似然比；

所述软调制模块3025，用于读取缓存3027中的对数似然比，根据调制符号均值计算公式，获取对数似然比映射的调制符号，也可以称之为调制符号均值，发送给插导频模块3026；

所述插导频模块3026，用于在接收的数据，也就是调制符号中，插入已知数据，发送给OFDM模块3021。

所述接收端包括303：OFDM模块3031、信道估计模块3032、软解调模块3033、软译码模块3034、以及校验模块3035；

其中，所述OFDM模块3031、信道估计模块3032、软解调模块3033、软译码模块3034与中继站302中的OFDM模块3021、信道估计模块3022、软解调模块3023、软译码模块3024的功能基本相同，在此不再赘述；

所述校验模块3035，用于根据软译码模块3034发送的对数似然比进行硬判决，然后根据数据中插入的校验序列，通过现有技术中的校验方法进行校验，从而确定接收数据的正确性，若接收数据正确，则进行后续处理；若接收数据错误，则向发射端301反馈接收错误信息，要求发射端301重发数据。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种中继前传的方法，其特征在于，该方法包括：

发射端对数据进行信号发送处理后，发送给中继站；

中继站对接收的数据进行信号接收处理，获取数据比特的对数似然比，然后对对数似然比进行信号发送处理，发送给接收端；

接收端对接收的数据进行信号接收处理，获取数据；

所述中继站、接收端对接收的数据进行信号接收处理包括：对接收的数据进行正交频分复用OFDM、信道估计、软解调、软译码；所述信道估算包括：读取OFDM处理后的数据，获取信道特性，也就是接收的数据的乘性噪声，所述获取包括：通过预存的插入的已知数据与接收的数据中的已知数据之间的差异，获取乘性噪声；所述软解调包括：根据乘性噪声对接收的数据进行恢复，根据调制符号，获取所述调制符号映射的数据比特的对数似然比；所述软译码包括：对比特对数似然比进行迭代。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对数据进行信号发送处理包括：

发射端在数据中插入校验序列，然后进行信道编码，对编码后的数据进行调制，获取数据比特映射的调制符号，然后对调制符号进行插导频，并进行正交频分复用OFDM。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对对数似然比进行信号发送处理包括：

对对数似然比进行软调制，获取对数似然比映射的调制符号，然后对调制符号进行插导频，并进行OFDM。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取数据包括：

根据数据比特的对数似然比进行硬判决，获取数据。

5.根据权利要求1、2、3或4任一项所述的方法，其特征在于，所述获取数据之后，该方法进一步包括：

根据校验方法，通过校验序列判断获取数据的正确性。

6.一种中继前传的系统，其特征在于，该系统包括：发射端、一个或一个以上的中继站以及接收端；

发射端，用于对数据节能型信号发送处理后，发送给中继站；

一个或一个以上的中继站，用于对接收的数据进行信号接收处理，获取数据比特的对数似然比，然后对对数似然比进行信号发送处理，发送给接收端；

接收端，用于对接收的数据进行信号接收处理，获取数据；

所述中继站、接收端对接收的数据进行信号接收处理包括：对接收的数据进行正交频分复用OFDM、信道估计、软解调、软译码；所述信道估算包括：读取OFDM处理后的数据，获取信道特性，也就是接收的数据的乘性噪声，所述获取包括：通过预存的插入的已知数据与接收的数据中的已知数据之间的差异，获取乘性噪声；所述软解调包括：根据乘性噪声对接收的数据进行恢复，根据调制符号，获取所述调制符号映射的数据比特的对数似然比；所述软译码包括：对比特对数似然比进行迭代。

7.根据权利要求6所述的系统，所述发射端包括：校验模块、信道编码模块、调制模块、插导频模块以及OFDM模块，其特征在于，

所述调制模块，用于对编码后的数据进行调制，获取数据比特映射的调制符号，然后发送给插导频模块。

8.根据权利要求6所述的系统，所述中继站包括OFDM模块、信道估计模块、软解调模块、软译码模块、软调制模块、插导频模块以及缓存，其特征在于，

所述软调制模块，用于根据读取的缓存中的对数似然比以及调制符号均值计算公式，获取对数似然比映射的调制符号；

所述缓存，用于保存比特对数似然比。

9.根据权利要求8所述的系统，所述接收端包括OFDM模块、信道估计模块、软解调模块、软译码模块、以及校验模块；其特征在于，

所述校验模块，用于根据软译码模块发送的对数似然比进行硬判决，获取数据，然后通过校验方法，根据校验序列对所述获取数据进行校验，从而确定接收数据的正确性。