CN106685888B - 一种下行两用户叠加传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种下行两用户叠加传输方法，包括：按照预定准则进行配对用户的选择，所述配对用户包括远用户和近用户；所述远用户和近用户的叠加码字比特流经加扰之后进行联合调制映射；所述联合调制映射输出的符号信息序列进行层映射和预编码操作，预编码之后再经过RE映射，生成相应的OFDM符号之后通过对应的天线端口进行射频传输。本发明可以实现满足Gray映射的复合星座。

Description

一种下行两用户叠加传输方法

技术领域

本发明涉及LTE技术，尤其涉及一种下行两用户叠加传输方法。

背景技术

在LTE R13之前的多用户传输方案中，均通过正交传输的方式来降低用户间的干扰。但是从信息论的角度分析，正交传输是有损信道容量的，因此是一种次优的传输方式。若能从发射机和接收机联合进行考虑，即使发射机采用非正交传输方式，在接收机侧通过一些先进的信号处理算法可以获得优于正交传输的性能，甚至可以达到理论上的多用户容量界，进一步提升系统性能。其中一种实现方式是采用叠加编码传输(SuperpositionTransmission)。其基本思想是，系统根据不同的目标传输速率，将信道状态量化为不同的信道质量的等级，每一个信道量化等级对应一个确定的目标传输速率。将两组信号分别按照不同的目标速率独立地进行信道编码和调制映射，然后将两者的输出星座按照一定的功率分配比例进行叠加传输。对应的接收机采用基于最小均方误差准则(Minimum MeanSquare Error，MMSE)的干扰抵消(Interference Cancellation，IC)接收机就可以获得逼近多用户信道容量的性能。

目前3GPP中新立项的SI课题：多用户叠加传输(Multi-user SuperpositionTransmission，MUST)，正在致力于研究多用户叠加传输在LTE系统中的应用，用以进一步提升LTE系统的下行多用户传输性能。目前基于叠加编码的多用户传输方案中，只给出了直接叠加编码的具体实现方案，而直接叠加编码方案输出的多用户复合星座不再满足Gray映射，因此会造成一定的性能损失。而对于如何实现满足Gray映射的复合星座还在讨论中。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种下行两用户叠加传输方法，包括：

按照预定准则进行配对用户的选择，所述配对用户包括远用户和近用户；

所述远用户和近用户的叠加码字比特流经加扰之后进行联合调制映射；

所述联合调制映射输出的符号信息序列进行层映射和预编码操作，预编码之后再经过RE映射，生成相应的OFDM符号之后通过对应的天线端口进行射频传输。

进一步地，所述联合调制映射包括：

依据所述配对用户的调制方式和功率分配因子产生复合星座及其对应的比特序列表；

将所述远用户的调制比特序列和所述近用户的调制比特序列级联成新的调制比特序列；

将所述新的调制比特序列映射到对应的复合星座点上。

进一步地，所述复合星座的星座点复数值按照下式计算：

其中，x_N表示当近用户的信息比特为B_N时对应的复数星座点，x_F表示当远用户的信息比特为B_F时对应的复数星座点；功率分配因子为α，所述近用户和远用户的星座缩放因子分别为和

进一步地，所述复合星座对应的比特序列的生成方式包括：

当远用户和近用户均采用QPSK调制时：则叠加用户的复合 星座为B＝b₀b₁b₂b₃，其中，

其中，表示模2加法运算，运算准则为：

进一步地，所述复合星座对应的比特序列的生成方式包括：

当远用户采用QPSK调制，近用户采用16QAM调制时：则叠 加用户的复合星座为B＝b₀b₁b₂b₃b₄b₅，其中，

其中，表示模2加法运算，运算准则为：

进一步地，所述复合星座对应的比特序列的生成方式包括：

当远用户采用16QAM调制，近用户采用QPSK调制时：则叠 加用户的复合星座为B＝b₀b₁b₂b₃b₄b₅，其中，

其中，表示模2加法运算，运算准则为：

进一步地，所述复合星座对应的比特序列的生成方式包括：

当远用户和近用户均采用16QAM调制时：则叠加用 户的复合星座为B＝b₀b₁b₂b₃b₄b₅b₆b₇，其中，

其中，表示模2加法运算，运算准则为：

进一步地，所述功率分配因子保证叠加在所述远用户星座点上的近用户星座之间不发生重叠。

进一步地，所述功率分配因子α的取值范围包括：

远用户和近用户同时采用QPSK调制时，所述功率分配因子的取值范围：0<α≤0.5；

远用户采用QPSK调制，近用户采用16QAM调制时，所述功率分配因子取值范围：0<α≤0.3571；

远用户采用16QAM调制，近用户采用QPSK调制时，所述功率分配因子取值范围：0<α≤0.1227；

远用户和近用户同时采用16QAM调制时，所述功率分配因子取值范围：0<α≤0.1。

本发明可以实现满足Gray映射的复合星座。

附图说明

图1为实施例1提出基于联合星座映射的两用户叠加编码流程图1；

图2为实施例1提出基于联合星座映射的两用户叠加编码流程图2；

图3为实施例1提出基于联合星座映射的两用户叠加编码流程图3；

图4为实施例2中远近用户均采用QPSK调制时的复合星座图；

图5为实施例2远近用户分别采用16QAM和QPSK调制时的复合星座图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明的一个实施例提出一种下行两用户叠加传输方法，包括：

按照预定准则进行配对用户的选择，所述配对用户包括远用户和近用户；

所述远用户和近用户的叠加码字比特流经加扰之后进行联合调制映射；

所述联合调制映射输出的符号信息序列进行层映射和预编码操作，预编码之后再经过RE映射，生成相应的OFDM符号之后通过对应的天线端口进行射频传输。

在一个可选实施例中，联合调制映射包括：

依据所述配对用户的调制方式和功率分配因子产生复合星座及其对应的比特序列表；

将所述远用户的调制比特序列和所述近用户的调制比特序列级联成新的调制比特序列；

将所述新的调制比特序列映射到对应的复合星座点上。

在一个可选实施例中，复合星座的星座点复数值按照下式计算：

其中，x_N表示当近用户的信息比特为B_N时对应的复数星座点，x_F表示当远用户的信息比特为B_F时对应的复数星座点；功率分配因子为α，所述近用户和远用户的星座缩放因子分别为和

在一个可选实施例中，复合星座对应的比特序列的生成方式包括：

当远用户和近用户均采用QPSK调制时：则叠加用户的复合 星座为B＝b₀b₁b₂b₃，其中，

其中，表示模2加法运算，运算准则为：

在一个可选实施例中，复合星座对应的比特序列的生成方式包括：

当远用户采用QPSK调制，近用户采用16QAM调制时：则叠 加用户的复合星座为B＝b₀b₁b₂b₃b₄b₅，其中，

其中，表示模2加法运算，运算准则为：

在一个可选实施例中，复合星座对应的比特序列的生成方式包括：

当远用户采用16QAM调制，近用户采用QPSK调制时：则叠 加用户的复合星座为B＝b₀b₁b₂b₃b₄b₅，其中，

其中，表示模2加法运算，运算准则为：

在一个可选实施例中，复合星座对应的比特序列的生成方式包括：

当远用户和近用户均采用16QAM调制时：则叠加用 户的复合星座为B＝b₀b₁b₂b₃b₄b₅b₆b₇，其中，

其中，表示模2加法运算，运算准则为：

在一个可选实施例中，功率分配因子保证叠加在所述远用户星座点上的近用户星座之间不发生重叠。

在一个可选实施例中，功率分配因子α的取值范围包括：

远用户和近用户同时采用QPSK调制时，所述功率分配因子的取值范围：0<α≤0.5；

远用户采用QPSK调制，近用户采用16QAM调制时，所述功率分配因子取值范围：0<α≤0.3571；

远用户采用16QAM调制，近用户采用QPSK调制时，所述功率分配因子取值范围：0<α≤0.1227；

远用户和近用户同时采用16QAM调制时，所述功率分配因子取值范围：0<α≤0.1。

实施例1

本实施例主要用于PDSCH信道中两用户的叠加传输。先按照一定准则进行配对用户的选择，为了获得性能和复杂度的较好折中，配对用户中会包括一个离基站较远的用户(称为远用户)以及一个距离基站较近的用户(称为近用户)。一般远用户会具有较低的信噪比，而近用户则具有较高的信噪比。因此，远用户每个TTI传输的码字(codeword)数一般会小于等于近用户的码字数。图1到图3分别给出了两用户在不同传输码字数时的叠加编码流程图。其中，图1中，近用户远用户均为单码字传输；图2中，近用户双码字传输，远用户单码字传输；图3中，近用户远用户均为双码字传输。图中，TB_N,1表示近用户进过信道编码和速率匹配之后的第一个传输块，TB_N,2表示近用户进过信道编码和速率匹配之后的第二个传输块，TB_F,1表示远用户进过信道编码和速率匹配之后的第一个传输块，TB_F,2表示远用户进过信道编码和速率匹配之后的第二个传输块。参数α表示叠加用户的功率分配因子。

在上述方案中，远用户和近用户的叠加码字比特流经过加扰之后会进行联合调制映射。在联合调制映射之前，首先需要依据配对用户的调制方式和功率分配因子产生新的复合星座及其对应的比特序列表。

将远用户的调制比特序列和近用户的调制比特序列级联成新的调制比特序列，远用户信息比特序列在前，近用户信息比特序列在后。将新的调制比特序列映射到对应的复合星座点上即可完成联合星座调制。对联合调制输出的符号信息序列进行层映射和预编码操作，预编码之后再经过RE映射，生成相应的OFDM符号之后通过对应的天线端口进行射频传输。

实施例2

基于实施例1，本实施例给出实施例1中的联合调制映射的具体实施方法。

目前LTE支持的调制方式包括QPSK、16QAM、64QAM和256QAM。考虑到采用叠加编码时的接收机复杂度和系统性能的良好折中，远用户和近用户的叠加星座组合包括QPSK+QPSK、QPSK+16QAM、16QAM+QAM和16QAM+16QAM。

定义LTE支持的调制方式中，比特到星座点的映射函数为x＝f(B)，其中B表示调制方式对应的比特集合，x表示比特集合为B时的复数星座。例如QPSK调制时，B的可能取值分别为“00,01,11,10”，对应的x分别为 在功率分配因子为α时，定义远用户和近用户的星座缩放因子分别为和按照下面的方式生成满足Gray映射的复合星座点：

(1)按照下式计算复合星座图中星座点复数值：

其中，x_N表示当近用户的信息比特为B_N时对应的复数星座点，x_F表示当远用户的信息比特为B_F时对应的复数星座点。

(2)按照下面的方式生成复合星座点x对应的比特序列

当远用户和近用户均采用QPSK调制时：则叠加用户的复合 星座为B＝b₀b₁b₂b₃，其中，

当远用户采用QPSK调制，近用户采用16QAM调制时：则叠 加用户的复合星座为B＝b₀b₁b₂b₃b₄b₅，其中，

当远用户采用16QAM调制，近用户采用QPSK调制时：则叠 加用户的复合星座为B＝b₀b₁b₂b₃b₄b₅，其中，

当远用户和近用户均采用16QAM调制时：则叠加用 户的复合星座为B＝b₀b₁b₂b₃b₄b₅b₆b₇，其中，

以上运算中的表示模2加法运算，具体运算准则为：

请参考图4和图5，分别给出了远近用户均采用QPSK调制，和远用户采用16QAM近用户采用QPSK调制的复合星座。显然满足了Gray映射准则，即任意相邻两个星座点对应的比特序列之间只有一个比特不同。

实施例3

为了保证输出满足Gray映射的复合星座图，功率分配因子α的选择应保证叠加在远用户星座点上的近用户星座之间不能发生重叠。

下面给出在不同叠加方案下的功率分配因子取值范围：当远用户和近用户同时采用QPSK调制时功率分配因子的取值需要满足：0<α≤0.5。当远用户采用QPSK调制，近用户采用16QAM调制时的功率因子取值范围为：0<α≤0.3571。当远用户采用16QAM调制，近用户采用QPSK调制时的功率因子取值范围为：0<α≤0.1227。当远用户和近用户同时采用16QAM调制时的功率因子取值范围为：0<α≤0.1。

通过上述各实施例可以看出，本发明给出了下行两用户叠加编码传输方案，利用该方案可以形成满足Gray映射的复合星座图。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种下行两用户叠加传输方法，其特征在于，包括：

按照预定准则进行配对用户的选择，所述配对用户包括远用户和近用户；

依据配对用户的调制方式和功率分配因子产生复合星座及其对应的比特序列表，将远用户的调制比特序列和近用户的调制比特序列级联成新的调制比特序列，远用户信息比特序列在前，近用户信息比特序列在后，将新的调制比特序列映射到对应的复合星座点上，完成联合星座调制；

所述远用户和近用户的叠加码字比特流经加扰之后进行联合调制映射；所述联合调制映射输出的符号信息序列进行层映射和预编码操作，预编码之后再经过RE映射，生成相应的OFDM符号之后通过对应的天线端口进行射频传输。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复合星座的星座点复数值按照下式计算：

其中，x_N表示当近用户的信息比特序列为B_N时对应的复数星座点，x_F表示当远用户的信息比特序列为B_F时对应的复数星座点，f(·)为比特序列对应复数星座点的映射函数；功率分配因子为α，所述近用户和远用户的星座缩放因子分别为和

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述复合星座对应的比特序列的生成方式包括：

当远用户和近用户均采用QPSK调制时：则叠加用户的复合星座所对应的比特序列为B＝b₀b₁b₂b₃，其中， 下标0,1,…,3分别指比特序列中比特的排列位置；

其中，⊕表示模2加法运算，运算准则为：0⊕0＝0，0⊕1＝1，1⊕0＝1，1⊕1＝0。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述复合星座对应的比特序列的生成方式包括：

当远用户采用QPSK调制，近用户采用16QAM调制时： 则叠加用户的复合星座所对应的比特序列为B＝b₀b₁b₂b₃b₄b₅，其中，下标0,1,…,5分别指比特序列中比特的排列位置；

其中，⊕表示模2加法运算，运算准则为：0⊕0＝0，0⊕1＝1，1⊕0＝1，1⊕1＝0。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述复合星座对应的比特序列的生成方式包括：

当远用户采用16QAM调制，近用户采用QPSK调制时： 则叠加用户的复合星座所对应的比特序列为B＝b₀b₁b₂b₃b₄b₅，其中，下标0,1,…,5分别指比特序列中比特的排列位置；

其中，⊕表示模2加法运算，运算准则为：0⊕0＝0，0⊕1＝1，1⊕0＝1，1⊕1＝0。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述复合星座对应的比特序列的生成方式包括：

当远用户和近用户均采用16QAM调制时：则叠加用户的复合星座所对应的比特序列为B＝b₀b₁b₂b₃b₄b₅b₆b₇，其中， 下标0,1,…,7分别指比特序列中比特的排列位置；

其中，⊕表示模2加法运算，运算准则为：0⊕0＝0，0⊕1＝1，1⊕0＝1，1⊕1＝0。

7.根据权利要求2～6任意一项所述的方法，其特征在于，所述功率分配因子保证叠加在所述远用户星座点上的近用户星座之间不发生重叠。

8.根据权利要求2～6任意一项所述的方法，其特征在于，所述功率分配因子α的取值范围包括：

远用户和近用户同时采用QPSK调制时，所述功率分配因子的取值范围：0<α≤0.5；

远用户采用QPSK调制，近用户采用16QAM调制时，所述功率分配因子取值范围：0<α≤0.3571；

远用户采用16QAM调制，近用户采用QPSK调制时，所述功率分配因子取值范围：0<α≤0.1227；

远用户和近用户同时采用16QAM调制时，所述功率分配因子取值范围：0<α≤0.1。