CN106936750B - 数据传输方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了数据传输方法及装置，该方法包括：基站对发送给两用户设备中的第一用户设备的信号进行预干扰消除，其中，预干扰消除用于消除两用户设备中的第二用户设备的干扰；基站将发送给第一用户设备的经过预干扰消息的信号与发送给第二用户设备的信号进行线性叠加，并发送。通过本发明解决了现有技术中两用户叠加传输中所存在的问题，降低了用户间的干扰。

Description

数据传输方法及装置
技术领域
本发明涉及通讯领域，具体而言，涉及数据传输方法及装置。
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额外的处理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，进而大大提升系统性能。其中一种实现方式是采用叠加编码传输(Superposition CodingTransmission)。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。
目前的MUST方案中会分别选取一个距离基站较近的用户(称为近用户)和一个位于小区边缘的用户(称为远用户)进行多用户的叠加传输。在接收端对于远用户来说会将近用户的信号当成噪声处理，因此会有一定的信噪比损失，尤其是当近用户分配的功率比较大时。而对于近用户，则需要先对远用户的信号进行解码，之后对远用户的信号进行干扰消除，用于解码近用户信号，当解码远用户信号出现误码时会出现较为严重的误码传播。
发明内容
本发明提供了数据传输方法及装置，以解决现有技术中两用户叠加传输中所存在的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种数据传输方法，用于两用户设备的信号的叠加传输，包括：基站对发送给所述两用户设备中的第一用户设备的信号进行预干扰消除，其中，所述预干扰消除用于消除所述两用户设备中的第二用户设备对第一用户设备的干扰；所述基站将发送给所述第一用户设备的经过所述预干扰消息的信号与发送给所述第二用户设备的信号进行线性叠加，并发送。
进一步地，所述基站对发送给所述第一用户设备的信号进行预干扰消除包括：所述基站对发送给所述第一用户设备的信号进行直接干扰消除和功率约束。
进一步地，所述基站对发送给所述第一用户设备的信号进行直接干扰消除包括：所述基站使用如下算法对发送给所述第一用户设备的信号直接干扰消除：x1,i-x2,i，其中，x1,i表示所述第一用户设备经过功率分配、层映射和预编码之后的第i层数据，x2,i表示上述第二用户设备经过功率分配、层映射和预编码之后的第i层数据。
进一步地，所述基站对发送给所述第一用户设备的信号进行直接干扰消除和功率约束包括：在采用的预编码为归一化预编码的情况下，进行如下取模运算：
其中，Re(x)和Im(x)分别表示取复数x的实部和虚部，α为分配给第一用户设备的功率分量，为与所述第一用户设备的调制方式对应的参数。
进一步地，在所述第一用户设备的调制方式为BPSK时，所述在所述第一用户设备的调制方式为QPSK时，所述在所述第一用户设备的调制方式为16QAM时，所述在所述第一用户设备的调制方式为QPSK时，所述
进一步地，在所述两用户设备采用不同的预编码或传输模式时，所述基站对发送给所述第一用户设备的信号进行的预干扰消除在预编码之后进行；在所述两用户设备采用相同的预编码或传输模式时，所述基站对发送给所述第一用户设备的信号进行的预干扰消除在预编码之后进行，或者在层映射和预编码之间进行。
进一步地，所述方法还包括：所述第一用户设备在MIMO检测之后通过取模运算来进行功率约束；所述第一用户设备在计算对数似然比LLR信息时对原始星座进行扩展，其中，扩展方式与所述第一用户设备的调制星座有关；所述第一用户设备将计算得到的LLR信息经过解层映射之后进行独立的信道译码。
进一步地，在采用的预编码为归一化预编码的情况下，进行如下取模运算：
其中，Re(x)和Im(x)分别表示取复数x的实部和虚部，α为分配给第一用户设备的功率分量，为与所述第一用户设备的调制方式对应的参数。
进一步地，所述方法还包括：
所述第二用户设备采用复合星座来计算信息比特的LLR，或者，直接采用所述第二用户设备的调制星座来计算信息比特的LLR；所述第二用户设备将计算得到的LLR信息经过解层映射之后进行独立的信道译码。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种数据传输装置，所述装置用于两用户设备的信号的叠加传输，所述装置位于基站中，所述装置包括：干扰预消除模块，用于对发送给所述两用户设备中的第一用户设备的信号进行预干扰消除，其中，所述预干扰消除用于消除所述两用户设备中的第二用户设备对第一用户设备的干扰；叠加模块，用于将发送给所述第一用户设备的经过所述预干扰消息的信号与发送给所述第二用户设备的信号进行线性叠加，并发送。
通过本发明，采用基站对发送给所述两用户设备中的第一用户设备的信号进行预干扰消除，其中，所述预干扰消除用于消除所述两用户设备中的第二用户设备对第一用户设备的干扰；所述基站将发送给所述第一用户设备的经过所述预干扰消息的信号与发送给所述第二用户设备的信号进行线性叠加，并发送。通过本发明解决了现有技术中两用户叠加传输中所存在的问题，降低了用户间的干扰。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的数据传输方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的数据传输装置的结构框图；
图3是根据本发明实施例的下行两用户发射方法的示意图；
图4是根据本发明实施例的UE1的接收机处理示意图；
图5是根据本发明实施例的计算LLR时采用的扩展星座的示意图一；
图6是根据本发明实施例的计算LLR时采用的扩展星座的示意图二；
图7是根据本发明实施例的计算LLR时采用的扩展星座的示意图三；
图8是根据本发明实施例的UE2的接收机处理示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
在本实施例中提供了一种数据传输方法，用于两用户设备的信号的叠加传输，图1是根据本发明实施例的数据传输方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤S102，基站对发送给两用户设备中的第一用户设备的信号进行预干扰消除，其中，预干扰消除用于消除两用户设备中的第二用户设备对第一用户设备的干扰；
步骤S104，基站将发送给第一用户设备的经过预干扰消息的信号与发送给第二用户设备的信号进行线性叠加，并发送。
通过上述步骤，解决了现有技术中两用户叠加传输中所存在的问题，降低了用户间的干扰。
作为一个可选的实施方式，基站对发送给第一用户设备的信号进行预干扰消除可以包括：基站对发送给第一用户设备的信号进行直接干扰消除和功率约束。
例如，基站可以使用如下算法对发送给第一用户设备的信号直接干扰消除：x1,i-x2,i，其中，x1,i表示第一用户设备经过功率分配、层映射和预编码之后的第i层数据，x2,i表示上述第二用户设备经过功率分配、层映射和预编码之后的第i层数据。
又例如，基站对发送给第一用户设备的信号进行直接干扰消除和功率约束包括：在采用的预编码为归一化预编码的情况下，进行如下取模运算：
其中，Re(x)和Im(x)分别表示取复数x的实部和虚部，α为分配给第一用户设备的功率分量，为与第一用户设备的调制方式对应的参数。
作为一个可选的实施方式，在第一用户设备的调制方式为BPSK时，在第一用户设备的调制方式为QPSK时，在第一用户设备的调制方式为16QAM时，在第一用户设备的调制方式为QPSK时，
在一个可选的实施方式中，在两用户设备采用不同的预编码或传输模式时，基站对发送给第一用户设备的信号进行的预干扰消除在预编码之后进行；在两用户设备采用相同的预编码或传输模式时，基站对发送给第一用户设备的信号进行的预干扰消除在预编码之后进行，或者在层映射和预编码之间进行。
下面对接收进行描述。
在一个可选实施例中，第一用户设备在MIMO检测之后通过取模运算来进行功率约束；第一用户设备在计算对数似然比LLR信息时对原始星座进行扩展，其中，扩展方式与第一用户设备的调制星座有关；第一用户设备将计算得到的LLR信息经过解层映射之后进行独立的信道译码。
例如，在采用的预编码为归一化预编码的情况下，进行如下取模运算：
其中，Re(x)和Im(x)分别表示取复数x的实部和虚部，α为分配给第一用户设备的功率分量，为与第一用户设备的调制方式对应的参数。
在另一个可选的实施方式中，第二用户设备采用复合星座来计算信息比特的LLR，或者，直接采用第二用户设备的调制星座来计算信息比特的LLR；第二用户设备将计算得到的LLR信息经过解层映射之后进行独立的信道译码。
在本实施例中，还提供了一种数据传输装置，该装置用于两用户设备的信号的叠加传输，该装置位于基站中，图2是根据本发明实施例的传输装置的结构框图，如图2所示，该装置包括：
干扰预消除模块22，用于对发送给两用户设备中的第一用户设备的信号进行预干扰消除，其中，预干扰消除用于消除两用户设备中的第二用户设备对第一用户设备的干扰；
叠加模块24，用于将发送给第一用户设备的经过预干扰消息的信号与发送给第二用户设备的信号进行线性叠加，并发送。
下面结合一个可选的实施例进行说明。
在本实施例中，给出了一种下行两用户数据发送与接收方法及装置，在降低用户间干扰的同时，简化并增强接收机的性能。
图3是根据本发明实施例的下行两用户发射方法的示意图，图中TB1,1表示UE1编码后的第一个码字流(codeword)，TB1,1表示UE1编码后的第一个码字流，TB1,2表示UE1编码后的第二个码字流，TB2,1表示UE2编码后的第一个码字流，TB2,2表示UE2编码后的第二个码字流。α为功率分裂因子。xi,j表示UEi经过功率分配、层映射和预编码之后的第j层数据。在该方案中，UE1表示远用户，具有较低的信噪比，UE2表示近用户，具有较高的信噪比。
对于下行链路来说，eNB知道发送给每个UE的信号以及采用的传输模式。因此其中某一个用户在发射端就可以进行预干扰消除，不仅能够消除另一个用户的干扰，同时还能够简化接收机的处理流程。
如图3所示，预干扰消除过程在MIMO预编码之后进行。包括关键两步：直接干扰消除和功率约束。直接干扰消除的算法为x1,i-x2,i。假设采用的预编码为归一化预编码，为了保证干扰消除之后信号的功率约束，进行如下的取模运算：
其中，Re(x)和Im(x)分别表示取复数x的实部和虚部。为一个与UE1的调制方式有关的参数，具体取值详见下表。
将UE1经过预干扰消除之后信号和UE2经过预编码的信号进行线性叠加，之后进行RE映射和OFDM调制之后就可以通过相应的天线端口进行发送。
下面分别给出配对用户的接收机处理流程。
图4是根据本发明实施例的UE1的接收机处理示意图，如图4所示，对于UE1的接收机来说，在MIMO检测之后需要通过取模运算来进行功率约束。具体的取模运算方式与发射机完全相同。
为了补偿由于取模运算引起的性能损失，在计算对数似然比(LLR)信息时需要对原始星座进行扩展，具体的扩展方式与UE1的调制星座有关，当UE1采用QPSK调制，计算LLR时采用的扩展星座为图5所示。
可以看出，所谓的扩展星座即将原始星座在每个维度的两个方向上都进行了平移，每次平移仅仅复制了原始星座中的一半星座点。类似的当UE1采用16QAM调制时，计算LLR时采用的扩展星座为图6所示。
当UE1采用64QAM调制时，计算LLR时采用的扩展星座为图7所示。
将计算得到的LLR信息经过解层映射之后进行独立的信道译码。
图8是根据本发明实施例的UE2的接收机处理示意图，如图8所示，与传统的单用户接收机不同的是，可以用复合星座来计算信息比特的LLR。若UE2分配的功率比较大时，也可以直接采用UE2的调制星座来计算信息比特的LLR。下面给出获得复合星座的的一种方式。
假设M1表示UE1的调制阶数，当采用BPSK时，M1＝1，当采用QPSK时，M1＝2，当采用16QAM时，M1＝4，当采用64QAM时，M1＝6。Symbol1表示UE1的星座点，Bittable1表示每个星座点对应的比特序列，P1表示UE1分配的功率分量，在图1所示实施例中M2表示UE2的调制阶数，Symbol2表示UE2的星座点，Bittable2表示每个星座点对应的比特序列，P2表示UE2分配的功率分量，在图1所示实施例中设SymbolNew表示复合星座的星座点集合，BittableNew表示星座点对应的比特序列。同时假设每个星座点对应的比特序列高位在前，低位在后。
将上述方法生成的SymbolNew和BittableNew作为计算LLR的复合星座点及其对应的比特序列。将计算得到的LLR信息经过解层映射之后进行独立的信道译码。
在本实施例中，为了允许两用户采用不同的预编码或传输模式，预干扰消除操作在预编码之后进行。若两用户采用相同的预编码，预干扰消除操作也可以在层映射和预编码之间进行。用户采用归一化的预编码向量或矩阵，即预编码不能改变发射信号的功率。在实际部署中，UE2通常采用发分集传输模式，对应的天线端口数为2或4，因此UE1的天线端口数通常也是2或4。若UE1的天线数为8，则UE2和UE1的信号仅仅在部分天线端口(2个或4个)上进行多用户发送。剩余天线端口上则只发送UE1的信号。
通过本可选实施例，通过预干扰消除方法实现了两用户的同时同频传输，其中一个用户为完全无干扰传输。而且不必要求两用户采用相同的传输模式或预编码矩阵，更加符合配对用户中远用户和近用户传输特性。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种数据传输方法，其特征在于，用于两用户设备的信号的叠加传输，包括：
基站对发送给所述两用户设备中的第一用户设备的信号进行预干扰消除，其中，所述预干扰消除用于消除所述两用户设备中的第二用户设备对第一用户设备的干扰，具体为：所述基站对发送给所述第一用户设备的信号进行直接干扰消除和功率约束；
所述基站将发送给所述第一用户设备的经过所述预干扰消除的信号与发送给所述第二用户设备的信号进行线性叠加，并发送；
在所述两用户设备采用不同的预编码或传输模式时，所述基站对发送给所述第一用户设备的信号进行的预干扰消除在预编码之后进行；
在所述两用户设备采用相同的预编码或传输模式时，所述基站对发送给所述第一用户设备的信号进行的预干扰消除在预编码之后进行，或者在层映射和预编码之间进行；
所述基站对发送给所述第一用户设备的信号进行功率约束包括：
在采用的预编码为归一化预编码的情况下，进行如下取模运算：
其中，Re(x)和Im(x)分别表示取复数x的实部和虚部，α为分配给第一用户设备的功率分量，为与所述第一用户设备对应层的调制方式对应的参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站对发送给所述第一用户设备的信号在预编码之后进行直接干扰消除包括：
所述基站使用如下算法对发送给所述第一用户设备的信号进行直接干扰消除：x1,i-x2,i，其中，x1,i表示所述第一用户设备经过功率分配、层映射和预编码之后的第i层数据，x2,i表示上述第二用户设备经过功率分配、层映射和预编码之后的第i层数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一用户设备的调制方式为BPSK时，所述在所述第一用户设备的调制方式为QPSK时，所述在所述第一用户设备的调制方式为16QAM时，所述在所述第一用户设备的调制方式为QPSK时，所述
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述第一用户设备在MIMO检测之后通过取模运算来进行功率约束；
所述第一用户设备在计算对数似然比LLR信息时对原始星座进行扩展，其中，扩展方式与所述第一用户设备的调制星座有关；
所述第一用户设备将计算得到的LLR信息经过解层映射之后进行独立的信道译码。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一用户设备在MIMO检测之后通过取模运算来进行功率约束包括：
在采用的预编码为归一化预编码的情况下，进行如下取模运算：
其中，Re(x)和Im(x)分别表示取复数x的实部和虚部，α为分配给第一用户设备的功率分量，为与所述第一用户设备的调制方式对应的参数。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述第二用户设备采用复合星座来计算信息比特的LLR，或者，直接采用所述第二用户设备的调制星座来计算信息比特的LLR；
所述第二用户设备将计算得到的LLR信息经过解层映射之后进行独立的信道译码。
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