CN107995692A - 一种云接入网上行无速率传输机制 - Google Patents

一种云接入网上行无速率传输机制 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种云接入网上行无速率传输机制。该上行传输机制针对单用户场景，进行RRH信号压缩以及无速率码传输机制的联合优化，同时为BBU池设计相应地译码算法，信道编码采用无速率码，无速率码具有自适应性，即没有固定的传输速率，其速率随着所经历的信道的变化而自适应地变化，RRH节点将从用户节点收到的信号进行量化、估计、压缩后通过高速链路转发给BBU池，BBU池对接收到的信号译码恢复用户发送的信息，它能增强传输灵活性和能够自动适应信道状态变化，同时由于在BBU池联合处理信息，能大大提高系统频谱利用率。

Description

一种云接入网上行无速率传输机制
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种云接入网上行无速率传输机制。
背景技术
当前，在社交网络(Social Networks)、物联网(Internet of Things)、车联网(Internet of Vehicles)等新型业务兴起的背景下，下一代移动通信网络所面临的将是海量的用户数量，以及海量的数据传输量。这就对无线接入网(RAN)容量的提升带来了迫切的要求。
提升小区密度，增大频率重用是提升网络容量的有效途径之一。云接入网(C-RAN)是一种新型的接入网架构，其特点是将网络中各接入节点的远端射频单元(RRH)和基带处理单元(BBU)完全地分离，将RRH更靠近用户，而各个BBU向后集中成虚拟的BBU池，BBU池和RRH通过高速链路连接。这样带来的好处是：所有基站的信号都由后端的BBU池来统一进行信号处理，这种结构天然地有利于干扰协调、多点协作算法的实施；扩展网络只需要布置新的RRH以及铺设光纤，其成本要小于架设带有完整BBU的基站。
在云接入网上行无速率传输机制中，发射端将消息比特编码成无限长的码字，源源不断地发送给接收端，直到后者正确译码并反馈ACK信号为止。无速率码具有自适应性，其速率随着所经历的信道的变化而自适应地变化，无速率码的自适应特性使得其可以适配云接入网中灵活的传输机制，同时可以使得其在无法获得准确信道状态信息时仍具有逼近信道容量的性能；无速率码不需要混合自动重传请求(HARQ)的反馈机制，能够有效缓解ACK\NACK信号反馈延迟带来的系统损失。本发明提供一种云接入网上行无速率传输机制，可以增强传输灵活性和能够自动适应信道状态变化，同时由于在BBU池联合处理信息，可以提高系统频谱利用率。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是提供一种云接入网上行无速率传输机制。
所述的一种云接入网上行无速率传输机制，其特征在于云接入网上行系统包括用户、射频拉远单元和基带处理单元池，用户到射频拉远单元节点之间是无线链路，射频拉远单元节点到基带处理单元池之间是高速链路，系统采用无速率码上行传输信息，用户处编码并调制信号后向射频拉远单元节点发送码字；射频拉远单元节点对接收到的信号进行量化并将量化得到的码字通过高速链路转发给基带处理单元池，基带处理单元池根据接收到的码字对由射频拉远单元节点转发来的信息解映射，然后通过置信度传播译码算法译出原始信息，最后基带处理单元池通过下行链路反馈确认字符告知用户停止发送；其中射频拉远单元为RRH，基带处理单元为BBU，置信度传播译码算法为BP。
所述的一种云接入网上行无速率传输机制，具体包括如下步骤：
1)用户(1)将原始信息采用无速率编码，无速率码由外码部分的高码率LDPC码以及内码部分的LT码级联组成，经过两步编码得到源源不断地生成的无速率码码字c1,c2,……,cN；
2)对编码符号c1,c2,……,cN进行调制，即将比特0和1根据实际调制方式分别映射得到发送符号x1,x2,……,xN接入信道进行发送至射频拉远单元(2)；
3)射频拉远单元(2)节点收到的用户广播的信号为：y＝hx+n，其中h表示用户(1)到射频拉远单元(2)节点之间链路的信道增益系数，n表示射频拉远单元(2)节点处的噪声；射频拉远单元(2)对收到的信号进行量化，采用b比特量化器，量化值个数为2M＝2b，量化间隔为Δ，量化门限将信号y量化为
式中，指信号y落在相应的范围内被量化成对应的量化信号；
4)射频拉远单元(2)节点将步骤3)得到的量化结果通过高速链路转发给基带处理单元池(3)；
5)在基带处理单元池(3)处收到由射频拉远单元(2)节点发出的量化转发的信号，并对信号进行解量化并进行BP译码，BP译码过程如下：
5.1)解调器输出符号yi对数似然比(LLR)为：式中Lch(i)为第i个输出符号的LLR，p(s＝0|yi)为输出符号yi由原始信息s为0转移的概率，p(s＝1|yi)为输出符号yi由原始信息s为1转移的概率；
5.2)LT译码迭代处理，第0轮迭代译码图中编号为m的校验节点初始LLR为L0 mn＝0，编号为n的变量节点初始LLR为：
第l轮迭代时编号为n的变量节点和编号为m的校验节点更新的LLR消息分别为：
式中，Ψ(m)为译码图中与编号为n的变量节点相连的校验节点集合，Ψ(n)为译码图中与编号为m的校验节点连的变量节点集合，m'为译码图中除去校验节点m外与编号为n的变量节点相连的校验节点，n'为译码图中除去变量节点n外与编号为m的校验节点相连的变量节点；
当p轮迭代更新后译码图中LDPC码校验节点Im对数似然比信息的均值超过门限θ或p等于最大迭代次数t后，将其作为输入节点的已知LLR进入LDPC译码迭代处理，LDPC译码迭代处理中第l次迭代时编号为n的变量节点和编号为m的校验节点更新的LLR消息分别为：
5.3)判决比特si的对数似然比信息若LLRs(i)＞0则信息比特si判为0，否则判为1，根据判决输出结果，若译码不正确则继续迭代，若译码正确或达到最大迭代次数t就结束译码；
6)译码成功后，基带处理单元池(3)通过下行链路反馈ACK信号告知用户(1)停止发送。
所述的一种云接入网上行无速率传输机制，其特征在于步骤1)中的两步编码步骤如下：
1)根据LDPC码本对k个原始信息进行预编码，将需要编码的原始信息s0,s1,……,sk送入无速率码的预编码器进行编码，根据LDPC码本生成码字b1,b2,……,bn；
2)将生成的预编码信息b1,b2,……,bn送入LT码编码器，根据度数分布选取输出节点的度数源源不断地生成无速率码码字c1,c2,……,cN。
本发明通过采用上述技术，该上行传输机制针对单用户场景，进行RRH信号压缩以及无速率码传输机制的联合优化，同时为BBU池设计相应地译码算法，信道编码采用无速率码，无速率码具有自适应性，即没有固定的传输速率，其速率随着所经历的信道的变化而自适应地变化，RRH节点将从用户节点收到的信号进行量化、估计、压缩后通过高速链路转发给BBU池，BBU池对接收到的信号译码恢复用户发送的信息，它能增强传输灵活性和能够自动适应信道状态变化，同时由于在BBU池联合处理信息，能大大提高系统频谱利用率。
附图说明
图1为云接入网上行无速率传输机制示意图；
图2为云接入网上行无速率传输机制中RRH采用不同量化位数时传输速率比较图。
图中：1-用户，2-射频拉远单元，3-基带处理单元池。
具体实施方式
以下结合说明书附图及实施例对本发明作进一步的描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
参照图1，本发明的云接入网上行系统由用户1、射频拉远单元2和基带处理单元池3，射频拉远单元为RRH，基带处理单元为BBU，即基带处理单元池为BBU池，用户1到RRH节点之间是无线链路，RRH节点到BBU池之间是高速链路，具体包括如下步骤：
1)用户1将信息采用无速率编码，无速率码是由外码部分的高码率LDPC码以及内码部分的LT码级联组成，
1.1)编码第一步，根据LDPC码本对k个原始信息进行预编码。LDPC码生成矩阵为矩阵中元素gk,n取0或1。输入的原始信息为S＝[s0,s1,……,sk]，原始信息中码字s0,s1,……,sk均为0或1，根据下式
得到LDPC编码，码字b1,b2,……,bn均为0或1；
1.2)编码第二步，对n个LDPC码字b1,b2,……,bn进行LT编码，根据度数分布来选取输出节点的度数，为度数为d的输出节点等概率的从上面得到的预编码中选取d个码字作异或运算得到无速率码码字。经过上面两步编码得到源源不断生成的无速率码码字c1,c2,……,cN；
2)无速率码c1,c2,……,cN在接入信道前先对其进行二进制相移键控(BPSK)调制，得到经过映射的发送序列x1,x2,……,xN，然后将发送序列接入信道发送出去，发送序列源源不断其长度并不是固定的，每一个长度都对应相应的一个码率；
3)RRH节点收到的用户广播的信号为：y＝hx+n，对收到的信号进行量化。采用b比特量化器，量化值个数为2M＝2b，量化间隔为Δ，量化门限将信号y量化为
式中，指信号y落在相应的范围内被量化成对应的量化信号；
4)RRH节点将得到的量化结果通过高速链路转发给BBU池；
5)在BBU池处收到由RRH节点量化转发的信号，并对信号进行解量化并进行BP译码，BP译码过程如下：
5.1)解调器输出符号yi对数似然比(LLR)为：式中Lch(i)为第i个输出符号的LLR，p(s＝0|yi)为输出符号yi由原始信息s为0转移的概率，p(s＝1|yi)为输出符号yi由原始信息s为1转移的概率；
5.2)LT译码迭代处理，第0轮迭代译码图中编号为m的校验节点初始LLR为编号为n的变量节点初始LLR为：
第l轮迭代时编号为n的变量节点和编号为m的校验节点更新的LLR消息分别为：
式中，Ψ(m)为译码图中与编号为n的变量节点相连的校验节点集合，Ψ(n)为译码图中与编号为m的校验节点连的变量节点集合，m'为译码图中除去校验节点m外与编号为n的变量节点相连的校验节点，n'为译码图中除去变量节点n外与编号为m的校验节点相连的变量节点；
当p轮迭代更新后译码图中LDPC码校验节点Im对数似然比信息的均值超过门限θ或p等于最大迭代次数t后，将其作为输入节点的已知LLR进入LDPC译码迭代处理，LDPC译码迭代处理中第l次迭代时编号为n的变量节点和编号为m的校验节点更新的LLR消息分别为：
5.3)判决比特si的对数似然比信息若Rs()i 0＞则信息比特si判为0，否则判为1，根据判决输出结果，若译码不正确则继续迭代，若译码正确或达到最大迭代次数t就结束译码；
6)译码成功后，BBU池通过下行链路反馈ACK信号告知用户停止发送。
如图2所示，本发明通过计算机仿真，RRH将收到的信号采用不同量化位数(2位、8位及12位)时对系统的传输速率进行比较，从图2可知，云接入网上行无速率传输机制中随着RRH量化位数的增加，传输速率也逐渐增大。

Claims (3)

1.一种云接入网上行无速率传输机制，其特征在于云接入网上行系统包括用户(1)、射频拉远单元(2)和基带处理单元池(3)，用户(1)到射频拉远单元(2)节点之间是无线链路，射频拉远单元(2)节点到基带处理单元池(3)之间是高速链路，系统采用无速率码上行传输信息，用户(1)处编码并调制信号后向射频拉远单元(2)节点发送码字；射频拉远单元(2)节点对接收到的信号进行量化并将量化得到的码字通过高速链路转发给基带处理单元池(3)，基带处理单元池(3)根据接收到的码字对由射频拉远单元(2)节点转发来的信息解映射，然后通过置信度传播译码算法译出原始信息，最后基带处理单元池(3)通过下行链路反馈确认字符告知用户(1)停止发送。
2.根据权利要求1所述的一种云接入网上行无速率传输机制，具体包括如下步骤：
1)用户(1)将原始信息采用无速率编码，无速率码由外码部分的高码率LDPC码以及内码部分的LT码级联组成，经过两步编码得到源源不断地生成的无速率码码字c1,c2,……,cN；
2)对编码符号c1,c2,……,cN进行调制，即将比特0和1根据实际调制方式分别映射得到发送符号x1,x2,……,xN接入信道进行发送至射频拉远单元(2)；
3)射频拉远单元(2)节点收到的用户广播的信号为：y＝hx+n，其中h表示用户(1)到射频拉远单元(2)节点之间链路的信道增益系数，n表示射频拉远单元(2)节点处的噪声；射频拉远单元(2)对收到的信号进行量化，采用b比特量化器，量化值个数为2M＝2b，量化间隔为Δ，量化门限将信号y量化为
式中，指信号y落在相应的范围内被量化成对应的量化信号；
4)射频拉远单元(2)节点将步骤3)得到的量化结果通过高速链路转发给基带处理单元池(3)；
5)在基带处理单元池(3)处收到由射频拉远单元(2)节点发出的量化转发的信号，并对信号进行解量化并进行BP译码，BP译码过程如下：
5.1)解调器输出符号yi对数似然比(LLR)为：式中Lch(i)为第i个输出符号的LLR，p(s＝0|yi)为输出符号yi由原始信息s为0转移的概率，p(s＝1|yi)为输出符号yi由原始信息s为1转移的概率；
5.2)LT译码迭代处理，第0轮迭代译码图中编号为m的校验节点初始LLR为L0 mn＝0，编号为n的变量节点初始LLR为：
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式中，Ψ(m)为译码图中与编号为n的变量节点相连的校验节点集合，Ψ(n)为译码图中与编号为m的校验节点连的变量节点集合，m'为译码图中除去校验节点m外与编号为n的变量节点相连的校验节点，n'为译码图中除去变量节点n外与编号为m的校验节点相连的变量节点；
当p轮迭代更新后译码图中LDPC码校验节点Im对数似然比信息的均值超过门限θ或p等于最大迭代次数t后，将其作为输入节点的已知LLR进入LDPC译码迭代处理，LDPC译码迭代处理中第l次迭代时编号为n的变量节点和编号为m的校验节点更新的LLR消息分别为：
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5.3)判决比特si的对数似然比信息若LLRsi()＞0则信息比特si判为0，否则判为1，根据判决输出结果，若译码不正确则继续迭代，若译码正确或达到最大迭代次数t就结束译码；
6)译码成功后，基带处理单元池(3)通过下行链路反馈ACK信号告知用户(1)停止发送。
3.根据权利要求2所述的一种云接入网上行无速率传输机制，其特征在于步骤1)中的两步编码步骤如下：
1)根据LDPC码本对k个原始信息进行预编码，将需要编码的原始信息s0,s1,……,sk送入无速率码的预编码器进行编码，根据LDPC码本生成码字b1,b2,……,bn；
2)将生成的预编码信息b1,b2,……,bn送入LT码编码器，根据度数分布选取输出节点的度数源源不断地生成无速率码码字c1,c2,……,cN。
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