CN109152056B - 基于叠加编码的接入回传全双工通信方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于叠加编码的接入回传全双工通信方法及系统，其中，该方法包括：信源将所发送的信息分为第一组信息和第二组信息，并对第一组信息和第二组信息分别进行编码，映射到相应的星座图上，再进行叠加发送，并得到叠加编码信号；基站解码信源的第一组信息的信息，且在解码后，将第一组信息从基站所接收的信号中消除后，解码信源所发送的第二组信息；基站对第二组信息重新编码发送；信宿先解码基站发送的重新编码后的信息，并在解码后，将重新编码后的信息从所接收的信号中消除，解码直达链路中信源发送的第一组信息。该方法根据两条链路的信道状态进行叠加编码的功率分配，有效利用信道条件较好的传输链路，显著降低系统的传输功率。

Description

基于叠加编码的接入回传全双工通信方法及系统

技术领域

本发明涉及全双工通信技术领域，特别涉及一种基于叠加编码的接入回传全双工通信方法及系统。

背景技术

未来无线通信5G超密集组网对无线回传提出了极大的需求，部署光纤或者微波等回传方式成本都太高，无法支撑大规模密集组网和大带宽通信需求。同时同频全双工技术能够在同一频率同一时间进行发射和接收信号，理论上可以提高一倍的频谱效率。5G基站的接入和回传链路采用全双工方式能够大大提高频谱效率，降低系统部署成本，因此成为未来密集组网的关键技术。

在接入回传全双工传输系统中，如图1所示，除了全双工基站本身固有的自干扰以外，还存在着同时同频工作的信源到信宿直达链路与基站到信宿链路之间的干扰。随着蜂窝网的进一步密集化，直达链路与基站链路之间的干扰也会日趋严重。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于叠加编码的接入回传全双工通信方法，该方法能够在给定信源传输速率需求的前提下，减少总的系统传输功率，达到节能减排实现绿色通信的目的。

本发明的另一个目的在于提出一种基于叠加编码的接入回传全双工通信系统。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种基于叠加编码的接入回传全双工通信方法，包括以下步骤：信源将所发送的信息分为第一组信息和第二组信息，并对所述第一组信息和所述第二组信息分别进行编码，以映射到相应的星座图上，再进行叠加发送，并得到叠加编码信号；基站解码所述信源的第一组信息的信息，且在解码后，将所述第一组信息从基站所接收的信号中消除后，解码所述信源所发送的第二组信息；所述基站对所述第二组信息重新编码发送；信宿先解码所述基站发送的重新编码后的信息，并在解码后，将所述重新编码后的信息从所接收的信号中消除，解码直达链路中所述信源发送的第一组信息。

本发明实施例的基于叠加编码的接入回传全双工通信方法，通过将两条链路的信息状态进行叠加编码的功率分配，有效利用信道条件较好的传输链路，在给定信源传输速率需求的前提下，显著降低系统的传输功率，到达节能减排实现绿色通信的目的。

另外，根据本发明上述实施例的基于叠加编码的接入回传全双工通信方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，在得到所述叠加编码信号后，所发射的信号重新写为：

其中，x_u表示发送的信息，将x_u分成两组x_u ⁽¹⁾和x_u ⁽²⁾，0≤α≤1表示信源所发射信号在叠加编码过程中功率分配的比例。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述信源和所述基站的传输功率分配如下：

根据无线通信系统信道传输模型，所述基站和所述信宿接收的信号表示为：

其中，用下标u、r和b分别表示信源、基站和信宿，H_ij(i，j∈{u，r，b})表示从i到j的信道系数，x_r表示所述基站对所述第二组信息重新编码的信息，x_i(t)表示发射机i的发送信号，其发送功率表示为p_i，n_i(t)表示在接收端i所接收到的热噪声，其方差为σ_i ²，x_SI(t)表示基站经过自干扰抑制后的残余自干扰，

表示残余自干扰噪声方差，|ε|²(0≤|ε|²≤1)表示自干扰抑制能力，信源传输速率需求为R_u。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述信源和所述基站的传输功率分配进一步包括：

其中β_ij表示从端i到端j的相对信道增益，

B＝β_urβ_ubβ_rb

C＝-(M+1)β_ubβ_rbβ_I

D＝-（M-1)β_ubβ_ur

E＝-[(M+1)β_ubβ_rb-β_urβ_rb]

F＝-Mβ_ur

功率分配分包括如下三种情况：

如果

或α^*＞1，则全部信息由基站链路传送，直达链路空闲，功率分配为：

α^opt＝1，

如果

或α^*＞0，则全部信息由直达链路传送，基站链路空闲，功率分配为：

α^opt＝0，

否则，功率分配为：

α^opt＝α^*。

进一步地，在本发明的一个实施例中，，所述基站工作于全双工接入回传模式，用户和基站控制器工作于TDD或FDD模式，其中，在上行通信链路用户为所述信源，且所述基站控制器为所述信宿，在下行通信链路中所述基站控制器为所述信源，且所述用户为所述信宿。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种基于叠加编码的接入回传全双工通信系统，包括：编码模块，用于信源将所发送的信息分为第一组信息和第二组信息，并对所述第一组信息和所述第二组信息分别进行编码，以映射到相应的星座图上，再进行叠加发送，并得到叠加编码信号；基站解码模块，用于基站解码所述信源的第一组信息的信息，且在解码后，将所述第一组信息从基站所接收的信号中消除后，解码所述信源所发送的第二组信息；重编码模块，用于所述基站对所述第二组信息重新编码发送；信宿解码，用于信宿先解码所述基站发送的重新编码后的信息，并在解码后，将所述重新编码后的信息从所接收的信号中消除，解码直达链路中所述信源发送的第一组信息。

本发明实施例的基于叠加编码的接入回传全双工通信系统，通过将两条链路的信息状态进行叠加编码的功率分配，有效利用信道条件较好的传输链路，在给定信源传输速率需求的前提下，显著降低系统的传输功率，到达节能减排实现绿色通信的目的。

另外，根据本发明上述实施例的基于叠加编码的接入回传全双工通信系统还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，在得到所述叠加编码信号后，所发射的信号重新写为：

其中，x_u表示发送的信息，将x_u分成两组x_u ⁽¹⁾和x_u ⁽²⁾，0≤α≤1表示信源所发射信号在叠加编码过程中功率分配的比例。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述信源和所述基站的传输功率分配如下：

根据无线通信系统信道传输模型，所述基站和所述信宿接收的信号表示为：

其中，用下标u、r和b分别表示信源、基站和信宿，H_ij(i，j∈{u，r，b})表示从i到j的信道系数，x_r表示所述基站对所述第二组信息重新编码的信息，x_i(t)表示发射机i的发送信号，其发送功率表示为p_i，n_i(t)表示在接收端i所接收到的热噪声，其方差为σ_i ²，x_SI(t)表示基站经过自干扰抑制后的残余自干扰，

表示残余自干扰噪声方差，|ε|²(0≤|ε|²≤1)表示自干扰抑制能力，信源传输速率需求为R_u。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述信源和所述基站的传输功率分配进一步包括：

其中β_ij表示从端i到端j的相对信道增益，

B＝β_urβ_ubβ_rb

C＝-（M+1)β_ubβ_rbβ_I

D＝-(M-1)β_ubβ_ur

E＝-[(M+1)β_ubβ_rb-β_urβ_rb]

F＝-Mβ_ur

功率分配分包括如下三种情况：

如果

或α^*＞1，则全部信息由基站链路传送，直达链路空闲，功率分配为：

α^opt＝1，

如果

或α^*＞0，则全部信息由直达链路传送，基站链路空闲，功率分配为：

α^opt＝0，

否则，功率分配为：

α^opt＝α^*。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述基站工作于全双工接入回传模式，用户和基站控制器工作于TDD或FDD模式，其中，在上行通信链路用户为所述信源，且所述基站控制器为所述信宿，在下行通信链路中所述基站控制器为所述信源，且所述用户为所述信宿。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明一个实施例的接入回传全双工传输系统内部干扰模型示意图；

图2为根据本发明一个实施例的基于叠加编码的接入回传全双工通信方法流程图；

图3为根据本发明一个实施例的叠加编码示意图；

图4为根据本发明一个实施例的基于叠加编码的接入回传全双工通信方法具体流程图；

图5为根据本发明一个实施例的性能仿真图；

图6为根据本发明一个实施例的基于叠加编码的接入回传全双工通信系统的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的基于叠加编码的接入回传全双工通信方法及系统进行描述，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的基于叠加编码的接入回传全双工通信方法。

图2是本发明一个实施例的基于叠加编码的接入回传全双工通信方法流程图。

如图2所示，该基于叠加编码的接入回传全双工通信方法包括以下步骤：

在步骤S101中，信源将所发送的信息分为第一组信息和第二组信息，并对第一组信息和第二组信息分别进行编码，以映射到相应的星座图上，再进行叠加发送，并得到叠加编码信号。

进一步地，在本发明的一个实施例中，在得到叠加编码信号后，所发射的信号重新写为：

其中，x_u表示发送的信息，将x_u分成两组x_u ⁽¹⁾和x_u ⁽²⁾，0≤α≤1表示信源所发射信号在叠加编码过程中功率分配的比例。

进一步地，在本发明的一个实施例中，信源和基站的传输功率分配如下：

根据无线通信系统信道传输模型，基站和信宿接收的信号表示为：

其中，用下标u、r和b分别表示信源、基站和信宿，H_ij(i，j∈{u，r，b})表示从i到j的信道系数，x_r表示所述基站对所述第二组信息重新编码的信息，x_i(t)表示发射机i的发送信号，其发送功率表示为p_i，n_i(t)表示在接收端i所接收到的热噪声，其方差为σ_i ²，x_SI(t)表示基站经过自干扰抑制后的残余自干扰，

表示残余自干扰噪声方差，|ε|²(0≤|ε|²≤1)表示自干扰抑制能力，信源传输速率需求为R_u。

具体地，如图1所示，在接入回传全双工传输系统中，信源到信宿有两条通信链路：直达链路和基站链路。根据信道状态选择一条或两条通信链路进行数据传输，在利用直达链路时，基站处于空闲状态，不会对信宿造成干扰；在利用基站链路时，如果信宿只对基站传输的信息进行解码，而将接收到的信源传输信号视为噪声，则直达链路的信道没有得到充分利用。为此提出了基于叠加编码(Supper Position Coding)的接入回传全双工通信方法，将信源传输信息分成两部分，一部分信息由信宿对基站链路进行解码获得，另一部分信息由信宿对直达链路进行解码获得，并根据两条链路的信道状态进行叠加编码的功率分配。

叠加编码最早是由Cover，T.M.在1972年提出，其基本原理如图3所示。将信源要传输的信号x_u分为两组信号x_u ⁽¹⁾和x_u ⁽²⁾，对它们分别独立地进行编码，映射到与之相应的星座图上，然后再对其进行叠加发送，得到叠加编码信号。信源应用叠加编码方法对所发射的信息进行两级编码，所发射的信号可以重新写为：

其中0≤α≤1表示信源所发射信号在叠加编码过程中功率分配的比例。由于叠加编码后的功率需要保持不变，所以编码后的信号需要满足下式的限制：

重新编码以后，基站和信宿所接收的信号可以重新描述为：

其中，用下标u、r和b分别表示信源、基站和信宿，H_ij(i，j∈{u，r，b})表示从i到j的信道系数，x_i(t)表示发射机i的发送信号，其发送功率表示为p_i，n_i(t)表示在接收端i所接收到的热噪声，其方差为σ_i ²，x_SI(t)表示基站经过自干扰抑制后的残余自干扰，

表示残余自干扰噪声方差，|ε|²(0≤|ε|²≤1)表示自干扰抑制能力，信源传输速率需求为R_u。

进一步地，在本发明的一个实施例中，信源和基站的传输功率分配进一步包括：

其中β_ij表示从端i到端j的相对信道增益，

B＝β_urβ_ubβ_rb

C＝-(M+1)β_ubβ_rbβ_I

D＝-(M-1)β_ubβ_ur

E＝-[(M+1)β_ubβ_rb-β_urβ_rb]

F＝-Mβ_ur

功率分配分包括如下三种情况：

如果

或α^*＞1，则全部信息由基站链路传送，直达链路空闲，功率分配为：

α^opt＝1，

如果

或α^*＜0，则全部信息由直达链路传送，基站链路空闲，功率分配为：

α^opt＝0，

否则，功率分配为：

α^opt＝α^*。

例如，如图4所示，在步骤S1中，信源将所发送的信息x_u分为两组x_u ⁽¹⁾和x_u ⁽²⁾，对它们分别独立地进行编码，映射到与之相应的星座图上，然后再对其进行叠加发送，得到叠加编码信号，所发射的信号可以重新写为：

其中0≤α≤1表示信源所发射信号在叠加编码过程中功率分配的比例。

在步骤S102中，基站解码信源的第一组信息的信息，且在解码后，将第一组信息从基站所接收的信号中消除后，解码信源所发送的第二组信息。

其中，叠加编码有着固有的译码顺序，即对于信源发射信号的译码顺序为：x_u ⁽¹⁾—x_u ⁽²⁾。在接收端解码时，先对叠加编码的第1部分信息x_u ⁽¹⁾进行正确解码，然后采用串行干扰消除技术，将第1部分信号从接收信号中减去，再对第2部分信息x_u ⁽²⁾进行解码。

例如，如图4所示，在步骤S2中，基站依次解码信源的两部分信息x_u ⁽¹⁾和x_u ⁽²⁾，基站链路第一部分信息所能达到的速率为：

解码x_u ⁽¹⁾后，将其从基站所接收的信号中消除，然后解码信源所发送的第二部分信息x_u ⁽²⁾，基站链路第二部分信息所能达到的速率为：

在步骤S103中，基站对第二组信息重新编码发送。

具体而言，如图4所示，在对第2部分x_u ⁽²⁾进行解码前，基站还需要对x_u ⁽²⁾部分信息重新编码发送，记作x_r，叠加编码使得安全性高的同时降低了系统的传输功率。

在步骤S104中，信宿先解码基站发送的重新编码后的信息，并在解码后，将重新编码后的信息从所接收的信号中消除，解码直达链路中信源发送的第一组信息。

例如，如图4所示，在步骤S4中，信宿解码基站发送的信息x_r，所能达到的速率为：

信宿解码x_r后，将其从所接收的信号中消除，解码直达链路中信源发送的第一部分信息x_u ⁽¹⁾，所能达到的速率为：

进一步地，在本发明的一个实施例中，基站工作于全双工接入回传模式，用户和基站控制器工作于TDD或FDD模式，其中，在上行通信链路用户为信源，且基站控制器为信宿，在下行通信链路中基站控制器为信源，且用户为信宿。

另外，对于接入回传全双工通信系统，直达链路和基站链路同时同频工作，由于自干扰以及链路间干扰的存在，它们的传输速率是强耦合在一起的，存在着一种折中关系。

为了达到信源传输速率要求，各条链路的可达速率需要满足如下需求：

由于信宿从直达链路和基站链路接收到的总信息速率等于信源总的传输速率R_u，所以

R_ub ⁽¹⁾+R_rb＝R_u

因为基站在向信宿传输第二部分信息x_u ⁽²⁾之前，需要先正确解调出叠加编码的两部分信息x_u ⁽¹⁾和x_u ⁽²⁾，所以信道需要满足：

通过上面的分析可知，基站链路和直达链路的传输速率是耦合在一起的，需要对信源传输速率需求和信道状态进行分析求解，给出最优的传输方案。在给定信源传输速率需求R_u的情况下，以总传输功率最小为优化目标，通过联合优化信源发射功率p_u，基站发射功率p_r，信源叠加编码功率分配比例系数α，来求解最小发送功率的传输方案。求解最优传输功率的优化问题可归纳为：

0≤α≤1 (4)

p_u≥0 (5)

p_r≥0 (6)

具体求解过程如下：

首先根据(2)式

可得：

根据(3)式

可得：

把(8)式代入(9)可得：

为了方便后面讨论，定义如下式子：

B＝β_urβ_ubβ_rb

C＝-(M+1)β_ubβ_rbβ_I

D＝-(M-1)β_ubβ_ur

E＝-[(M+1)β_ubβ_rb-β_urβ_rb]

F＝-Mβ_ur

根据二元二次方程

系数B²-4AC＞0，曲线为双曲线，可知不等式(10)的边界为双曲线。符合(10)式且p_u≥0，p_r≥0，使p_u+p_r最小的(p_u，p_r)即为双曲线与直线p_r＝p-p_u在第一象限相切的切点。将p_r＝p-p_u代入(10)式得到关于p_u的一元二次方程：

方程(11)只有一个解的条件是方程的判别式为零，即

(Bp-2Cp+D-E)²-4(A-B+C)(Cp²+Ep+F)＝0 (12)

关于p的一元二次方程(12)有两个解，分别对应于直线p_r＝p-p_u与双曲线的两条切线，由于功率为正，取右边的切线，即

把(13)式代入(11)、(1)、(8)式可得：

如果(14)、(15)、(16)式完全满足(4)、(5)、(6)式的限制，则最优传输功率分配为：

α^opt＝α^*

否则，如果

或α^*＞1，则全部信息由基站链路传送，信宿只对基站传输的信息进行解码，而将信宿接收到的信源传输信号视为噪声，此时信源到基站和基站到信宿两条链路所能达到的速率分别为：

在给定信源传输速率需求R_u的情况下，以总传输功率最小化为优化目标，此时求解最优传输功率的优化问题变为：

s.tR_ur≥R_u

R_rb≥R_u

p_u≥0，p_r≥0

解不等式可得其最优解为：

α^opt＝1

如果

或α^*＜0，则全部信息由直达链路传送，基站链路空闲，此时直达链路所能达到的速率为：

R_ub＝log₂(1+p_uβ_ub)

在给定信源传输速率需求R_u的情况下，需满足R_ub≥R_u，则最优解为：

α^opt＝0。

以下通过仿真对所提出的叠加编码传输方法和仅采用直达链路和仅采用基站链路方法所需传输功率进行了比较。仿真中给定信源速率需求R_u＝4bit/s/Hz，相对信道增益β_ur＝20dB/W/Hz，β_rb＝20dB/W/Hz，βI＝0dB/W/Hz，如图5所示，将不同信源信宿间相对信道增益β_ub时的系统传输功率进行对比，从而可知采用叠加编码方案能充分利用信道条件较好的传输链路，显著降低系统的传输功率。

根据本发明实施例提出的基于叠加编码的接入回传全双工通信方法，通过将两条链路的信息状态进行叠加编码的功率分配，有效利用信道条件较好的传输链路，在给定信源传输速率需求的前提下，显著降低系统的传输功率，到达节能减排实现绿色通信的目的。

其次参照附图描述根据本发明实施例提出的基于叠加编码的接入回传全双工通信系统。

图6是本发明一个实施例的基于叠加编码的接入回传全双工通信系统的结构示意图。

如图6所示，该基于叠加编码的接入回传全双工通信系统10包括：编码模块100，基站解码模块200，重编码模块300和信宿解码400。

其中，编码模块100用于信源将所发送的信息分为第一组信息和第二组信息，并对第一组信息和第二组信息分别进行编码，以映射到相应的星座图上，再进行叠加发送，并得到叠加编码信号。基站解码模块200用于基站解码信源的第一组信息的信息，且在解码后，将第一组信息从基站所接收的信号中消除后，解码信源所发送的第二组信息。重编码模块300用于基站对第二组信息重新编码发送。信宿解码400用于信宿先解码基站发送的重新编码后的信息，并在解码后，将重新编码后的信息从所接收的信号中消除，解码直达链路中信源发送的第一组信息。本发明实施例的系统10克服了相关技术的不足，降低接入回传全双工通信系统的发射功率，有效利用信道条件较好的传输链路，显著降低系统的传输功率。

进一步地，在本发明的一个实施例中，在得到叠加编码信号后，所发射的信号重新写为：

其中，x_u表示发送的信息，将x_u分成两组x_u ⁽¹⁾和x_u ⁽²⁾，0≤α≤1表示信源所发射信号在叠加编码过程中功率分配的比例。

进一步地，在本发明的一个实施例中，信源和基站的传输功率分配如下：

根据无线通信系统信道传输模型，基站和信宿接收的信号表示为：

其中，用下标u、r和b分别表示信源、基站和信宿，H_ij(i，j∈{u，r，b})表示从i到j的信道系数，x_r表示所述基站对所述第二组信息重新编码的信息，x_i(t)表示发射机i的发送信号，其发送功率表示为p_i，n_i(t)表示在接收端i所接收到的热噪声，其方差为σ_i ²，x_SI(t)表示基站经过自干扰抑制后的残余自干扰，

表示残余自干扰噪声方差，|ε|²(0≤|ε|²≤1)表示自干扰抑制能力，信源传输速率需求为R_u。

进一步地，在本发明的一个实施例中，信源和基站的传输功率分配进一步包括：

其中β_ij表示从端i到端j的相对信道增益，

B＝β_urβ_ubβ_rb

C＝-(M+1)β_ubβ_rbβ_I

D＝-(M-1)β_ubβ_ur

E＝-[(M+1)β_ubβ_rb-β_urβ_rb]

F＝-Mβ_ur

功率分配分包括如下三种情况：

如果

或α^*＞1，则全部信息由基站链路传送，直达链路空闲，功率分配为：

α^opt＝1，

如果

或α^*＜0，则全部信息由直达链路传送，基站链路空闲，功率分配为：

α^opt＝0，

否则，功率分配为：

α^opt＝α^*。

进一步地，在本发明的一个实施例中，基站工作于全双工接入回传模式，用户和基站控制器工作于TDD或FDD模式，其中，在上行通信链路用户为信源，且基站控制器为信宿，在下行通信链路中基站控制器为信源，且用户为信宿。

需要说明的是，前述对基于叠加编码的接入回传全双工通信方法实施例的解释说明也适用于该实施例的系统，此处不再赘述。

根据本发明实施例提出的基于叠加编码的接入回传全双工通信系统，通过将两条链路的信息状态进行叠加编码的功率分配，有效利用信道条件较好的传输链路，在给定信源传输速率需求的前提下，显著降低系统的传输功率，到达节能减排实现绿色通信的目的。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种基于叠加编码的接入回传全双工通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

信源将所发送的信息分为第一组信息和第二组信息，并对所述第一组信息和所述第二组信息分别进行编码，以映射到相应的星座图上，再进行叠加发送，并得到叠加编码信号；

基站解码所述信源的第一组信息的信息，且在解码后，将所述第一组信息从基站所接收的信号中消除后，解码所述信源所发送的第二组信息；

所述基站对所述第二组信息重新编码发送；

信宿先解码所述基站发送的重新编码后的信息，并在解码后，将所述重新编码后的信息从所接收的信号中消除，解码直达链路中所述信源发送的第一组信息；

其中，所述信源和所述基站的传输功率分配如下：

根据无线通信系统信道传输模型，所述基站和所述信宿接收的信号表示为：

其中，用下标u、r和b分别表示信源、基站和信宿，H_ij(i，j∈{u，r，b})表示从i到j的信道系数，0≤α≤1为信源所发射信号在叠加编码过程中功率分配的比例，x_u ⁽¹⁾和x_u ⁽²⁾为叠加编码将信源传输信号x_u分成的两组信号，x_r表示所述基站对所述第二组信息重新编码的信息，x_i(t)表示发射机i的发送信号，其发送功率表示为p_i，n_i(t)表示在接收端i所接收到的热噪声，其方差为σ_i ²，n_r表示基站接收到的热噪声，n_b表示信宿接收到的热噪声，x_SI(t)表示基站经过自干扰抑制后的残余自干扰，

表示残余自干扰噪声方差，|ε|²(0≤|ε|²≤1)表示自干扰抑制能力，信源传输速率需求为R_u；

所述信源和所述基站的传输功率分配进一步包括：

其中，σ_r ²表示基站所接收到的热噪声方差，σ_b ²表示信宿所接收到的热噪声方差，||·||表示Euclidian范数，β_ij表示从端i到端j的相对信道增益，

B＝β_urβ_ubβ_rb

C＝-(M+1)β_ubβ_rbβ_I

D＝-(M-1)β_ubβ_ur

E＝-[(M+1)β_ubβ_rb-β_urβ_rb]

F＝-Mβ_ur

功率分配分包括如下三种情况：

如果

或α^*＞1，则全部信息由基站链路传送，直达链路空闲，功率分配为：

α^opt＝1，

如果

或α^*＜0，则全部信息由直达链路传送，基站链路空闲，功率分配为：

α^opt＝0，

否则，功率分配为：

α^opt＝α^*

其中，p^*、

和α^*表示在求解最优化问题过程中得到的一组可能的最优解。

2.根据权利要求1所述的基于叠加编码的接入回传全双工通信方法，其特征在于，在得到所述叠加编码信号后，所发射的信号重新写为：

其中，x_u表示发送的信息，将x_u分成两组x_u ⁽¹⁾和x_u ⁽²⁾，0≤α≤1表示信源所发射信号在叠加编码过程中功率分配的比例。

3.根据权利要求1-2任一项所述的基于叠加编码的接入回传全双工通信方法，其特征在于，所述基站工作于全双工接入回传模式，用户和基站控制器工作于TDD或FDD模式，其中，在上行通信链路用户为所述信源，且所述基站控制器为所述信宿，在下行通信链路中所述基站控制器为所述信源，且所述用户为所述信宿。

4.一种基于叠加编码的接入回传全双工通信系统，其特征在于，包括：

编码模块，用于信源将所发送的信息分为第一组信息和第二组信息，并对所述第一组信息和所述第二组信息分别进行编码，以映射到相应的星座图上，再进行叠加发送，并得到叠加编码信号；

基站解码模块，用于基站解码所述信源的第一组信息的信息，且在解码后，将所述第一组信息从基站所接收的信号中消除后，解码所述信源所发送的第二组信息；

重编码模块，用于所述基站对所述第二组信息重新编码发送；

信宿解码，用于信宿先解码所述基站发送的重新编码后的信息，并在解码后，将所述重新编码后的信息从所接收的信号中消除，解码直达链路中所述信源发送的第一组信息；

其中，所述信源和所述基站的传输功率分配如下：

根据无线通信系统信道传输模型，所述基站和所述信宿接收的信号表示为：

其中，用下标u、r和b分别表示信源、基站和信宿，H_ij(i，j∈{u，r，b})表示从i到j的信道系数，0≤α≤1为信源所发射信号在叠加编码过程中功率分配的比例，x_u ⁽¹⁾和x_u ⁽²⁾为叠加编码将信源传输信号x_u分成的两组信号，x_r表示所述基站对所述第二组信息重新编码的信息，x_i(t)表示发射机i的发送信号，其发送功率表示为p_i，n_i(t)表示在接收端i所接收到的热噪声，其方差为σ_i ²，n_r表示基站接收到的热噪声，n_b表示信宿接收到的热噪声，x_SI(t)表示基站经过自干扰抑制后的残余自干扰，

表示残余自干扰噪声方差，|ε|²(0≤|ε|²≤1)表示自干扰抑制能力，信源传输速率需求为R_u；

所述信源和所述基站的传输功率分配进一步包括：

其中，σ_r ²表示基站所接收到的热噪声方差，σ_b ²表示信宿所接收到的热噪声方差，||·||表示Euclidian范数，β_ij表示从端i到端j的相对信道增益，

B＝β_urβ_ubβ_rb

C＝-(M+1)β_ubβ_rbβ_I

D＝-(M-1)β_ubβ_ur

E＝-[(M+1)β_ubβ_rb-β_urβ_rb]

F＝-Mβ_ur

功率分配分包括如下三种情况：

如果

或α^*＞1，则全部信息由基站链路传送，直达链路空闲，功率分配为：

α^opt＝1，

如果

或α^*＜0，则全部信息由直达链路传送，基站链路空闲，功率分配为：

α^opt＝0，

否则，功率分配为：

α^opt＝α^*

其中，p^*、

和α^*表示在求解最优化问题过程中得到的一组可能的最优解。

5.根据权利要求4所述的基于叠加编码的接入回传全双工通信系统，其特征在于，在得到所述叠加编码信号后，所发射的信号重新写为：

其中，x_u表示发送的信息，将x_u分成两组x_u ⁽¹⁾和x_u ⁽²⁾，0≤α≤1表示信源所发射信号在叠加编码过程中功率分配的比例。

6.根据权利要求4-5任一项所述的基于叠加编码的接入回传全双工通信系统，其特征在于，所述基站工作于全双工接入回传模式，用户和基站控制器工作于TDD或FDD模式，其中，在上行通信链路用户为所述信源，且所述基站控制器为所述信宿，在下行通信链路中所述基站控制器为所述信源，且所述用户为所述信宿。

Images