CN103152744B - 一种基于盲已知干扰消除的无线中继网络上行传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于盲已知干扰消除的无线中继网络上行传输方法，特征是当位于中继节点业务覆盖范围内的第一用户与基站之间信道的容量低于传输速率要求，且位于基站高速业务覆盖范围内的第二用户的业务数据在受第一用户发送信号的干扰下仍能被基站译码时，两用户在第一时隙内同时传输，基站从来自两用户的混合信号中译码第二用户的业务数据并恢复第二用户发送符号；中继节点在第一时隙内接收来自两用户的混合信号并在第二时隙内放大转发；基站在第二时隙内接收中继转发的混合信号，执行BKIC恢复第一用户的业务数据。本发明在较高信噪比条件下以趋于1的概率仅使用两个时隙即完成了无线中继网络中两个用户的上行传输，提高了系统频谱效率。

Description

一种基于盲已知干扰消除的无线中继网络上行传输方法

技术领域

本发明属于无线通信与网络技术领域，具体涉及基于盲已知干扰消除的无线中继网络上行传输方法。

背景技术

未来的移动蜂窝通信系统因追求高传输速率与高网络容量而面临着频谱资源紧张的问题。在长期演进技术(long term evolution,LTE)规范版本第十版(Release10，也称为LTE-Advanced)、以及美国电子电气工程师协会(IEEE)802.16m协议中，由于支持无线中继节点与基站的混合组网以提高小区边缘或热点区域内的容量，进一步加剧了频谱资源稀缺的问题，因中继节点限于现有无线收发机的半双工特性，必须占用两份信道资源分别用于接收与转发，导致了额外的频谱损失。提高频谱效率的一个重要途径是通过调度不同节点在同信道上传输以提高系统的频率复用性能，但这种方式会给无线网络带来较严重的同频干扰问题，因此需要良好的干扰消除机制与之配合工作。在美国《电子与电器工程师协会通信领域选刊》(IEEE Journal on Selected Areas in Communications)中已可检索到的张胜利等人的《盲已知干扰消除》(Blind known interference cancellation[Early Access Articles])一文中即提出了这样一种简单有效的干扰消除方法，称为盲已知干扰消除(blind known interference cancellation,BKIC)，它在接收端已知干扰符号信息的条件下，直接通过接收端有限复杂度的信号处理，无需干扰信道状态信息即可较好地消除同频干扰，避免了测量与汇报干扰信道状态信息带来的额外信令开销以及由干扰信道状态估计及反馈误差引起的性能损失。然而，该《盲已知干扰消除》一文中并未讨论BKIC技术应用于无线中继网络将带来的影响，尤其是未挖掘BKIC作为一种新型物理层技术用于改进上层传输方式的潜力，而这恰恰正是该技术对未来移动通信网络而言的重要意义之一。

发明内容：

本发明的目的是提出一种基于盲已知干扰消除的无线中继网络上行传输方法，通过在基站引入BKIC处理使得调度同一小区内中继协作用户与非协作用户共享同一信道进行上行传输成为可能，从而克服现有中继传输方案频谱效率较低的缺陷，提高无线中继网络的容量。

本发明基于盲已知干扰消除的无线中继网络上行传输方法，包括：基站从位于中继节点业务覆盖范围内的用户(下面称为“第一类用户”)中随机选取一个用户(下面称为“第一用户”)，并从位于基站高速业务覆盖范围内的用户(下面称为“第二类用户”)中随机选取一个用户(下面称为“第二用户”)，为第一用户与第二用户的上行业务传输分配相同的频段；各节点设置三种传输模式以供在不同信道条件下使 用，包括两时隙直接传输模式、两时隙BKIC-中继传输模式及三时隙正交-中继传输模式；其中：

所述两时隙直接传输模式为：第一用户与第二用户在正交的两个时隙内分别直接进行上行业务传输并由基站接收，而不借助中继节点转发，中继节点在两个时隙内均保持静默而不进行收发；

所述三时隙正交-中继传输模式为：第一用户在第一时隙内进行上行业务传输，在第二时隙内保持静默；中继节点在第一时隙内接收，并在第二时隙内将接收信号向基站转发，第二用户在第一、第二时隙内保持静默，在第三时隙内直接进行上行业务传输并由基站接收，而不借助中继节点转发；

基站收集第一用户与第二用户的上行端到端业务传输速率要求及它们与基站之间信道的瞬时状态信息，基站根据下述信道条件选择传输模式并设置相应的传输模式配置信令：

当第一用户与基站之间信道的瞬时状态对应的信道容量不低于第一用户的传输速率要求时，基站广播一个包含两个比特的两时隙直接传输模式配置信令“00”，第一用户、第二用户及中继节点收到两时隙直接传输模式配置信令“00”后进入两时隙直接传输模式；

当第一用户与基站之间信道的瞬时状态对应的信道容量低于第一用户的传输速率要求，且第二用户的上行发送信号在第一用户上行发送信号的干扰下能够被基站译码时，基站广播一个包含两个比特的两时隙BKIC-中继传输模式配置信令“01”，第一用户、第二用户及中继节点收到两时隙BKIC-中继传输模式配置信令“01”后进入两时隙BKIC-中继传输模式；

在其它任何情况下，基站广播一个包含两个比特的三时隙正交-中继传输模式配置信令“10”，第一用户、第二用户及中继节点收到三时隙正交-中继传输模式配置信令“10”后进入三时隙正交-中继传输模式；

除第一类用户与第二类用户之外的其它用户都位于基站低速业务覆盖范围内，称为“第三类用户”，它们使用与第一类及第二类用户正交的频段，按照现有一般的正交传输方法进行上行传输；

其特征在于： 

所述两时隙BKIC-中继传输模式为：第一用户与第二用户均在第一时隙内进行上行业务数据传输，且在第二时隙内均保持静默；基站在第一时隙内接收来自第一、第二用户的混合信号并从中译码出第二用户的上行业务数据，并对第二用户的上行业务数据采取第二用户发送时所用的编码及调制方式重新生成第二用户的发送符号；中继节点在第一时隙内接收来自第一用户与第二用户的混合信号，并在第二时隙内将其放大转发；基站在第二时隙内接收中继转发的混合信号，执行BKIC处理恢复第一用户的消息，其中BKIC处理所需的已知干扰符号信息为基站已在第一时隙内恢复出的第二用户发送符号。

由于本发明基于BKIC的无线中继网络上行传输方法根据信道状态条件选取传输模式，尤其是当第一用户与基站之间信道的容量低于传输速率要求、且第二用户的业务数据在受第一用户发送信号的干扰下仍能被基站译码时，该两用户在第一时隙内同时传输，基站从来自两用户的混合信号中译码第二用户的业务数据；中继节点在第一时隙内接收来自两用户的混合信号并在第二时隙内放大转发；基站在第二时隙内接收中继转发的混合信号，执行BKIC处理恢复第一用户的业务数据，其中所需的已知干扰符号信息由基站根据第二用户业务数据恢复。采用本发明方法在较高信噪比条件下以趋于1的概率进入两时隙BKIC-中继传输模式或两时隙直接传输模式，仅使用两个时隙即完成了一个中继协作用户与一个非中继协作用户的上行业务传输，相比传统的正交中继传输方法需要两个时隙转发及一个时隙直接传输分别为两用户服务，因减少了所需时隙数而克服了传统方法所带来的系统频谱效率下降的缺陷；同时，由于本发明方法采取了BKIC处理，无需干扰信道状态信息，相比基于传统干扰消除技术的传输方法，避免了非协作用户与中继节点之间信道状态信息的测量与上报，使系统维持了较少的测量汇报开销，同时性能不受干扰信道状态信息估计与反馈误差的损害，具有较强的鲁棒性。

附图说明

图1为现有通常的单小区无线中继网络上行传输模型示意图。

图2为在本发明基于BKIC的无线中继网络上行传输方法中两时隙直接传输模式下，一次两用户联合传输的时序示意图。

图3为在本发明基于BKIC的无线中继网络上行传输方法中两时隙BKIC-中继传输模式下，一次两用户联合传输的时序示意图。

图4为在本发明基于BKIC的无线中继网络上行传输方法中三时隙正交-中继传输模式下，一次两用户联合传输的时序示意图。

图5为在本发明基于BKIC的无线中继网络上行传输方法下，系统进入三种传输模式的概率性能图。

图6为在本发明基于BKIC的无线中继网络上行传输方法下，系统中断的概率性能图。

图7为在本发明基于BKIC的无线中继网络上行传输方法下，第一用户的中断容量性能图。

具体实施方式

实施例1：

本实施例举例说明本发明基于盲已知干扰消除的无线中继网络的上行传输方法的具体操作过程。

图1为现有通常的单小区无线中继网络上行传输模型示意图。在现有通常的单小区无线中继网络上行传输中，整个小区可划分为三类区域，即：中继节点R的业 务覆盖区域e_T1，基站D的高速业务覆盖区域e_T2，及基站D的低速业务覆盖区域e_T3。位于中继节点R的业务覆盖区域e_T1内的用户在下面被称为“第一类用户”，如现有通常的单小区无线中继网络上行传输模型示意图1中所示的第一用户S₁、第四用户S₄，它们距离基站D较远，与基站D之间信道的统计状况较差，因此上行业务传输常常需要借助中继节点R的转发；位于基站D的高速业务覆盖区域e_T2内的用户在下面被称为“第二类用户”，如现有通常的单小区无线中继网络上行传输模型示意图1中所示的第二用户S₂、第五用户S₅，它们距离基站D较近，与基站D之间信道的统计状况较好，因此不借助中继节点R而能够直接与基站D进行较高速率的通信；位于中继节点R的业务覆盖区域e_T1及基站D的高速业务覆盖区域e_T2之外的用户，亦即位于基站D的低速业务覆盖区域e_T3内的用户在下面被称为“第三类用户”，如现有通常的单小区无线中继网络上行传输模型示意图1中所示的第三用户S₃、第六用户S₆，由于它们不在中继节点R的业务覆盖区域内，且到基站的距离较远，因此不能借助中继节点R而只能直接与基站D进行较低速率的通信。整个小区内的所有用户及中继节点均处于基站D的信令覆盖区域e_S内，e_S＝e_T1∪e_T2∪e_T3，所有用户及中继节点均接受基站D的上行调度。

基站D从有业务数据待发送的第一类用户中随机选取一个记为第一用户S₁；从有业务数据待发送的第二类用户中随机选取一个记为第二用户S₂；基站D为第一用户S₁与第二用户S₂分配相同的频段用于二者的上行通信，并采用后面所述基于BKIC的无线中继网络上行传输方法来对它们进行联合调度，具体过程将在下文中介绍。所有的第三类用户均分配与第一类及第二类用户正交的频段进行传输以避免产生无法消除的干扰，不与第一类及第二类用户进行联合调度，因此不再在此赘述。考虑系统处于慢衰落信道环境中，即至少在一次第一用户与第二用户联合传输过程内各信道的状态保持不变；在现有通常的单小区无线中继网络上行传输模型示意图1中用带箭头的各条连线表示相应的两节点之间信道的瞬时状态，包括：第一用户S₁与基站D之间信道h₁，第二用户S₂与基站D之间信道h₂，第一用户S₁与中继节点R之间信道h₃，中继节点R与基站D之间信道h₄，第二用户S₂与中继节点R之间信道 h₅。记各功率参数为：第一用户S₁和第二用户S₂的发送功率分别为P₁和P₂，中继节点R的功率放大因子为G_R，各节点的接收噪声功率均为设第一用户S₁的上行端到端业务传输速率为r₁(单位：bit/s/Hz)，第二用户S₂的上行端到端业务传输速率为r₂(单位：bit/s/Hz)，这里端到端业务传输速率为整个传输过程的平均速率要求，它与对应的上行发送信号码率存在特定关系，以第一用户S₁为例，若一次两用户联合传输过程包含两个时隙(即采用的传输模式占用两个时隙)，而第一用户S₁只能在其中一个时隙内发送，则第一用户S₁应以码率2r₁发送其上行信号才能达到端到端业务传输速率r₁。

图2为本发明基于BKIC的无线中继网络上行传输方法中两时隙直接传输模式下的一次两用户联合传输时序示意图，图3为本发明基于BKIC的无线中继网络上行传输方法中两时隙BKIC-中继传输模式下的一次两用户联合传输时序示意图，图4为本发明基于BKIC的无线中继网络上行传输方法中三时隙正交-中继传输模式下的一次两用户联合传输时序示意图，结合上述三图对所述基于BKIC的无线中继网络上行传输方法具体描述如下：

如两时隙直接传输模式下的一次两用户联合传输时序示意图2、两时隙BKIC-中继传输模式下的一次两用户联合传输时序示意图3及三时隙正交-中继传输模式下的一次两用户联合传输时序示意图4中共同含有的信令阶段所示，在进行上行业务传输前，第一用户S₁在第一时隙内执行汇报消息发送操作F₁，汇报信息中包含第一用户S₁的上行端到端业务传输速率信息r₁与第一用户S₁到基站D信道的瞬时状态信息h₁；第二用户S₂在第二时隙内执行汇报消息发送操作F₅，汇报信息中包含第二用户S₂的上行端到端业务传输速率信息r₂与第二用户S₂到基站D信道的瞬时状态信息h₂；第一用户S₁在第二用户S₂进行汇报时执行的操作F₂为静默(即不进行收发)；第二用户S₂在第一用户S₁进行汇报时执行的操作F₄为静默；中继节点R在第一用户S₁与第二用户S₂进行汇报时执行的操作F₇为静默；基站D在第一用户S₁与第二用户S₂进行汇报时执行操作F₉，即依次接收第一用户与第二用户的汇报消息， 而后据此计算信噪比判据及信干噪比判据并比较信噪比判据T₁与信噪比门限的关系、信干噪比判据T₂与信干噪比门限 的关系，根据比较的结果决定传输模式配置信令发送操作F₁₀中的信令内容：若信噪比判据T₁不小于信噪比门限η_th1，即有T₁≥η_th1成立，则基站D将传输模式配置信令设置为两比特“00”；否则，若信干噪比判据T₂不小于信干噪比门限η_th2，即有T₁＜η_th1且T₂≥η_th2成立，则基站D将传输模式配置信令设置为两比特“01”；若比较结果为其它任何情况，则基站D将传输模式配置信令设置为两比特“10”；基站D执行传输模式配置信令发送操作F₁₀时第一用户S₁执行传输模式配置信令接收操作F₃、第二用户S₂执行传输模式配置信令接收操作F₆、中继节点R执行传输模式配置信令接收操作F₈。

若基站D发送的传输模式配置信令的内容为两比特“00”，表明当前第一用户S₁与基站D之间信道h₁能够支持第一用户S₁以端到端速率r₁直接传输，即 则无需借助中继节点R。此时各节点配置为两时隙直接传输模式，如两时隙直接传输模式下的一次两用户联合传输时序示意图2所示，描述如下：

第一用户S₁在第一时隙内执行操作A₁，即将自身消息经编码、调制生成码率为r_tx1＝2r₁的上行发送信号x₁(t),t＝1,…,N并发送，这里t表示上行发送信号中的符号序号，N表示一个时隙内的符号数目，下同；第一用户S₁在第二时隙的操作A₂为静默；

第二用户S₂在第一时隙的操作A₃为静默；第二用户S₂在第二时隙内执行操作A₄，即将自身消息经编码、调制生成码率为r_tx2＝2r₂的上行信号x₂(t),t＝1,…,N并发送；

基站D在第一时隙内执行操作A₆，即接收来自第一用户S₁的信号并解调、译 码，接收信号为：

y_D,1(t)＝h₁x₁(t)+z_D,1(t),t＝1,…,N

在第二时隙内执行操作A₇，即接收来自第二用户S₂的信号并解调、译码，接收信号为：

y_D,2(t)＝h₂x₂(t)+z_D,2(t),t＝1,…,N

中继节点R在两个时隙内的操作A₅为静默。

若基站D发送的传输模式配置信令的内容为“01”，表明当前第一用户S₁与基站D之间信道h₁不能支持第一用户S₁以端到端速率r₁直接传输，即则需使用中继节点R进行转发；同时，当前第一用户S₁与基站D之间信道h₁及第二用户S₂与基站D之间信道h₂的信道状态允许第一用户S₁与第二用户S₂同时传输且此时基站D能够从接受到的混合信号中恢复出端到端速率为r₂的第二用户S₂业务数据，即此时各节点配置为两时隙BKIC-中继传输模式，如两时隙BKIC-中继传输模式下的一次两用户联合传输时序示意图3所示，描述如下：

第一用户S₁在第一时隙内执行操作B₁，即将自身消息经编码、调制生成码率为r_tx1＝2r₁的上行信号x₁(t),t＝1,…,N并发送；第一用户S₁在第二时隙的操作B₂为静默；

第二用户S₂在第一时隙内执行操作B₃，即将自身消息经编码、调制生成码率为r_tx2＝2r₂的上行信号x₂(t),t＝1,…,N并发送；第二用户S₂在第二时隙的操作B₄为静默；

中继节点R被激活，在第一时隙内执行操作B₅，即接收来自第一用户S₁及第二用户S₂的混合信号，接收信号为：

y_R(t)＝h₃x₁(t)+h₅x₂(t)+z_R(t),t＝1,…,N

中继节点R在第二时隙内执行接收信号放大转发操作B₆，转发信号为：

$x_R\left(t\right)=\sqrt{G_R}{y}_R\left(t\right),t=1,...,N$

基站D在第一时隙内执行操作B₇，即接收来自第一用户S₁及第二用户S₂的混合信号，接收信号为：

y_D,1(t)＝h₁x₁(t)+h₂x₂(t)+z_D,1(t),t＝1,…,N

从中解调、译码得到第二用户S₂的业务数据，并执行与第二用户S₂相同的调制、编码方式恢复出第二用户S₂的发送信号x₂(t),t＝1,…,N；基站D在第二时隙内执行操作B₈，即接收中继节点R转发的混合信号，接收信号为：

$y_{D,2}\left(t\right)=h_4{x}_R\left(t\right)+z_{D,2}\left(t\right)=\sqrt{G_R}{h}_3{h}_4{x}_1\left(t\right)+\sqrt{G_R}{h}_4{h}_5{x}_2\left(t\right)+\sqrt{G_R}{h}_4{z}_R\left(t\right)+z_{D,2}\left(t\right),t=1,...,N$

基站D将已在第一时隙内得到的第二用户S₂发送信号x₂(t),t＝1,…,N作为已知干扰符号，按文献《盲已知干扰消除》中所提的基于平滑操作的盲已知干扰消除方法对接收信号y_D,2(t)进行处理，再经解调、译码得到第一用户S₁的业务数据。

在其它情况下，基站D发送的传输模式配置信令的内容为“10”，表明当前第一用户S₁与基站D之间信道h₁不支持第一用户S₁以端到端速率r₁直接传输，即 且第二用户S₂不能在第一用户S₁的干扰下以端到端速率r₂直接传输，即此时各节点配置为三时隙正交-中继传输模式，如三时隙正交-中继传输模式下的一次两用户联合传输时序示意图4所示，其具体过程描述如下：

第一用户S₁在第一时隙内执行操作C₁，即将自身消息经编码、调制生成码率为 的上行信号并发送；第一用户S₁在第二、第三时隙的操作C₂为静默；

中继节点R在第一时隙内执行操作C₅，即接收来自第一用户S₁的信号，接收信号为：

$y_R\left(t\right)=h_3{x}_1^{*}\left(t\right)+z_R\left(t\right),t=1,...,N$

并在第二时隙内执行操作C₆，即将其放大转发，转发信号为：

$x_R\left(t\right)=\sqrt{G_R}{y}_R\left(t\right),t=1,...,N$

中继节点R在第一时隙内执行的操作C₇为静默；

第二用户S₂在第一、第二时隙的操作C₃为静默；第二用户S₂在第三时隙内执行操作C₄，即将自身消息经编码、调制生成码率为的上行信号 并发送；

基站D在第一时隙的操作C₈为静默；基站D在第二时隙内执行操作C₉，即接收来自中继节点R的转发信号并解调、译码，接收信号为：

$y_{D,2}\left(t\right)=h_4{x}_R\left(t\right)+z_{D,2}\left(t\right)=\sqrt{G_R}{h}_3{h}_4{x}_1\left(t\right)+\sqrt{G_R}{h}_4{h}_5{x}_2\left(t\right)+\sqrt{G_R}{h}_4{z}_R\left(t\right)+z_{D,2}\left(t\right),t=1,...,N$

在第三时隙内执行操作C₁₀，即接收来自第二用户S₂的信号并解调、译码，接收信号为：

$y_{D,3}\left(t\right)=h_2{x}_2^{*}\left(t\right)+z_{D,3}\left(t\right),t=1,...,N$

在上述第一用户S₁、第二用户S₂的上行通信过程中，任意第三类用户如第三用户S₃、第六用户S₆，被分配与所有第一类及第二类用户正交、且在第三类用户之间也相互正交的频段，按照现有一般的上行传输方法与基站D进行通信。

以上即为所提基于BKIC的无线中继网络上行传输方法的全部流程。

图5给出了本发明基于BKIC的中继传输方法的三种传输模式的概率，这里信道条件设为：第一用户S₁与基站D之间信道h₁的衰落服从Nakagami-m分布，其平均强度为E[|h₁|²]＝0.01，Nakagami-m因子为m₁＝1；其余各信道的平均强度为E[|h_i|²]＝1，Nakagami-m因子为m_i＝2,i＝2,…,5。第一、第二用户的端到端速率要求为r₁＝r₂＝1bit/s/Hz，BKIC处理长度为N＝100；两用户的发送功率相等P₁＝P₂＝P，发送功率与噪声功率之比(简记为“信噪比”)为图中横坐标。 中继节点R的功率放大因子G_R取为：即在无干扰情况下中继节点R的转发功率(也设定为P)与其接收信号平均功率之比。本发明基于BKIC的中继传输方法的三种传输模式的概率性能图5中的各条曲线分别为：系统进入两时隙直接传输模式的概率曲线Q₅(1)；系统进入两时隙BKIC-中继传输模式的概率曲线Q₅(2)；系统进入三时隙正交-中继传输模式的概率曲线Q₅(3)。本发明基于BKIC的中继传输方法的三种传输模式的概率性能图5显示出，随着系统信噪比的提高，三时隙正交-中继传输模式的概率不断下降，在信噪比为30dB的条件下这一概率约为3×10^-5，这证明了系统在较高信噪比下以逼近1的概率只需两个时隙即可完成两用户的上行传输；另一方面，在信噪比足够高时(如在27dB以上)，系统最有可能进入两时隙直接传输模式，因为此时高信噪比抵消了第一用户S₁恶劣的直接链路信道状态的损害；在中等信噪比下，即在本发明基于BKIC的中继传输方法的三种传输模式的概率性能图5中大约10dB至20dB信噪比区域中，两时隙BKIC-中继传输模式的概率接近1，此时最能体现本发明基于BKIC的中继传输方法的优势。

在与本发明基于BKIC的中继传输方法的三种传输模式的概率性能图5相同的系统参数下，本发明基于BKIC的无线中继网络上行传输方法的端到端中断概率性能如图6所示，其中的各条曲线为：在正交-增量中继(incremental relaying,IR)传输方案下的第一用户S₁中断概率曲线Q₆(1)；在正交-IR传输方案下的第二用户S₂中断概率曲线Q₆(2)；在基于串行干扰消除(serial interference cancellation,SIC)的中继传输方法下的第一用户S₁中断概率曲线Q₆(3)；在本发明基于BKIC的中继传输方法下的第一用户S₁中断概率曲线Q₆(4)；在本发明基于BKIC的中继传输方法下的第二用户S₂中断概率曲线Q₆(5)。比较各条曲线可知，本发明基于BKIC的中继传输方法相比正交-IR及基于SIC的中继传输方案获得了显著的性能增益。对于第一用户S₁，本发明基于BKIC的中继传输方法相对正交-IR方案获得性能增益的主要原因在于，在中等信噪比下，正交-IR方案仍然导致系统以相对较高的概率进入三时隙正交-中继传输模式，但本发明基于BKIC的中继传输方法则以极高的概率使得系统进入两时隙BKIC-中继传输模式，因此节省了信道资源，提高了频谱效率。值得特别指出的是，本发明基于BKIC的中继传输方法与基于SIC的中继传输方案在系统运行在较低信噪比时性能比较接近，而信噪比增加到足够高时(在本发明基于 BKIC的无线中继网络上行传输方法的系统中断概率性能图6中约为15dB以上)二者的差异逐渐凸显，其原因在于SIC的干扰消除残余误差随干扰强度的上升而增加，在足够强的干扰下任意小的干扰信道估计误差都将引起较大的干扰消除残余误差。

对上面用于性能对照的两种现有传输方法的补充说明：

上述正交-IR传输方案为：基站D根据第一用户S₁与基站D之间信道h₁的瞬时状态决定是否使用中继：若第一用户S₁与基站D之间信道h₁可支持直接传输，则第一用户S₁在第一时隙内发送，发送信号码率为2r₁；第二用户S₂在第二时隙内发送，发送信号码率为2r₂；若第一用户S₁与基站D之间信道h₁较差而不能支持直接传输，则基站D激活中继节点R，第一用户S₁在第一时隙内发送，发送信号码率为3r₁，中继节点R接收来自第一用户S₁的信号并在第二时隙内放大转发，第二用户S₂在第三时隙内发送，发送信号码率为3r₂。

上述基于SIC的的中继传输方案为：流程同本发明基于BKIC的中继传输方法，不同之处在于当系统进入两时隙BKIC-中继传输模式时不采用BKIC方法而是传统的SIC方法进行干扰消除，即基站D先获取干扰信道状态的估计值再从接收信号中减去干扰信道状态的估计值与干扰符号x₂(t)的乘积图6为在本发明基于BKIC的无线中继网络上行传输方法下，系统中断的概率性能图。在图6中的仿真参数中，干扰信道状态的估计值与真实值h₅之间的误差的功率取为干扰信道平均强度的百分之一，即 $E\left[{|h_5-{\hat{h}}_5|}^2\right]=0.01\·E\left[{\left|h_5\right|}^2\right].$

图7为在本发明基于BKIC的无线中继网络上行传输方法下，第一用户的中断容量性能图。其中的各条曲线为：当各信道的均值E[|h_i|²]＝1,i＝1,…,5、Nakagami-m因子均等于m，m∈{1,2,4}时，在本发明基于BKIC的中继传输方法下处理长度N→∞(等效于理想干扰消除)时的中断容量曲线Q₇(m,1)；在本发明基于BKIC的中继传输方法下处理长度N＝100时的中断容量曲线Q₇(m,2)；在IR方式下的中断容量曲线Q₇(m,3)；在基于SIC的中继传输方法下的中断容量曲线Q₇(m,4)，其中干扰信道信息误差强度为干扰信道强度的百分之一；在任意的Nakagami-m因子下本发 明基于BKIC的中继传输方法的容量上界曲线Q₇(0)。这里为考察第一用户S₁的中断容量而取其中断概率门限为1×10^-4，即第一用户S₁所能容忍的最高中断概率为1×10^-4。第一用户S₁的中断容量性能图7表明本发明基于BKIC的中继传输方法在中等以上的信噪比条件下取得了显著优于基于SIC的中继传输方法的性能；另一方面，在中等信噪比区域，本发明基于BKIC的中继传输方法的性能十分接近于理想干扰消除方法。由于BKIC方法本身存在由处理长度N决定的信干噪比瓶颈，在足够高的信噪比下本发明基于BKIC的中继传输方法相对理想干扰消除方法有较大的性能损失，但可通过进一步增加处理长度N来减小这一损失。

Claims (1)

1.一种基于盲已知干扰消除的无线中继网络上行传输方法，包括：基站从位于中继节点业务覆盖范围内的用户称“第一类用户”中随机选取一个用户称“第一用户”，并从位于基站高速业务覆盖范围内的用户称“第二类用户”中随机选取一个用户称“第二用户”，为第一用户与第二用户的上行业务传输分配相同的频段；各节点设置三种传输模式以供在不同信道条件下使用，包括两时隙直接传输模式、两时隙BKIC-中继传输模式及三时隙正交-中继传输模式；其中：

所述两时隙直接传输模式为：第一用户与第二用户在正交的两个时隙内分别直接进行上行业务传输并由基站接收，而不借助中继节点转发，中继节点在两个时隙内均保持静默而不进行收发；

所述三时隙正交-中继传输模式为：第一用户在第一时隙内进行上行业务传输，在第二时隙内保持静默；中继节点在第一时隙内接收，并在第二时隙内将接收信号向基站转发，第二用户在第一、第二时隙内保持静默，在第三时隙内直接进行上行业务传输并由基站接收，而不借助中继节点转发；

基站收集第一用户与第二用户的上行端到端业务传输速率要求及它们与基站之间信道的瞬时状态信息，基站根据下述信道条件选择传输模式并设置相应的传输模式配置信令：

当第一用户与基站之间信道的瞬时状态对应的信道容量不低于第一用户的传输速率要求时，基站广播一个包含两个比特的两时隙直接传输模式配置信令“00”，第一用户、第二用户及中继节点收到两时隙直接传输模式配置信令“00”后进入两时隙直接传输模式；

当第一用户与基站之间信道的瞬时状态对应的信道容量低于第一用户的传输速率要求，且第二用户的上行发送信号在第一用户上行发送信号的干扰下能够被基站译码时，基站广播一个包含两个比特的两时隙BKIC-中继传输模式配置信令“01”，第一用户、第二用户及中继节点收到两时隙BKIC-中继传输模式配置信令“01”后进入两时隙BKIC-中继传输模式；

在其它任何情况下，基站广播一个包含两个比特的三时隙正交-中继传输模式配置信令“10”，第一用户、第二用户及中继节点收到三时隙正交-中继传输模式配置信令“10”后进入三时隙正交-中继传输模式；

除第一类用户与第二类用户之外的其它用户都位于基站低速业务覆盖范围内，称为“第三类用户”，它们使用与第一类及第二类用户正交的频段，按照现有一般的正交传输方法进行上行传输；

其特征在于：

所述两时隙BKIC-中继传输模式为：第一用户与第二用户均在第一时隙内进行上行业务数据传输，且在第二时隙内均保持静默；基站在第一时隙内接收来自第一、第二用户的混合信号并从中译码出第二用户的上行业务数据，并对第二用户的上行业务数据采取第二用户发送时所用的编码及调制方式重新生成第二用户的发送符号；中继节点在第一时隙内接收来自第一用户与第二用户的混合信号，并在第二时隙内将其放大转发；基站在第二时隙内接收中继转发的混合信号，执行BKIC处理恢复第一用户的消息，其中BKIC处理所需的已知干扰符号信息为基站已在第一时隙内恢复出的第二用户发送符号。