CN112543090A - 一种基于非正交的上行链路中继全双工传输机制模型 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于非正交的上行链路中继全双工传输机制模型，具体实施传输的步骤如下：上行链路用户1与用户2利用自生到中继站信道情况分配传输功率
Figure DEST_PATH_IMAGE002
与
Figure DEST_PATH_IMAGE004
，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
；假定了两个用户均不能直接与基站进行通信，因而，需要中继站的协作传输；不失一般性，另外，也假定了用户1距离中继站相比用户2距离中继站更近。所述中继站为全双工天线，可以实施全双工传输。本发明提出的基于非正交多址接入技术的上行链路中继全双工传输机制相比传统的上行链路中继半工传输机制获得了更好的遍历容量通信性能。

Description

一种基于非正交的上行链路中继全双工传输机制模型
技术领域
本发明为一种无线通信传输技术，具体涉及非正交多址接入技术中的连续干扰消除技术、全双工通信中的自干扰消除技术与中继通信中的解码转发传输协议。
背景技术
传统上行链路中继传输均是基于半双工通信模式的，随着集成电路技术与信号处理技术的飞速发展，能够有效的抑制由于全双工通信带来的自干扰，因而，使得实施全双工通信成为可能。非正交多址接入技术由于采用功率域差异化功率分配、叠加编码与连续干扰消除技术，收到了相比正交多址接入技术更好的通信性能。
基于半双工的上行链路中继传输，由于采用半双工传输模式，传输频谱效率较低，为了有效提高频谱效率，本发明专利基于非正交多址接入技术结合全双工通信传输技术，提出了一种基于非正交的上行链路中继全双工传输机制模型。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有传统半双工上行链路中继传输模式中存在的频谱效率较低问题，提出了一种基于非正交的上行链路中继全双工传输机制模型。
本发明的技术方案：一种基于非正交的上行链路中继全双工传输机制模型，具体实施传输的步骤如下：
上行链路用户1与用户2利用自生到中继站信道情况分配传输功率β1Pt与β2Pt，其中β1+β2＝1，β1＞β2。假定了两个用户均不能直接与基站进行通信，因而，需要中继站的协作传输。不失一般性，另外，也假定了用户1距离中继站相比用户2距离中继站更近。
中继站为全双工天线，因而可以实施全双工传输。全双工天线接收端收到的来自上行链路的两用户信号可以表示为：
Figure BDA0002811049320000021
其中h1r[n]、h2r[n]与hr[n]分别表示用户1与中继、用户2与中继与自干扰信道系数。假定所有信道均服从瑞利衰落信道。Nr[n]为中继站所接收到的高斯白噪声。s1[n]与s2[n]为两个上行链路用户所传输的信号。s1[n-τ]与s2[n-τ]表示中继站全双工天线发送端所发送的已成功解码的用户1与用户2信号。
在上行链路基站接收到的信号可以表示为：
Figure BDA0002811049320000022
其中，hrb[n]表示中继到基站的信道系数，Nb[n]表示基站所接收到的高斯白噪声。基站首先把信号2当作干扰，解码信号1，接着利用连续干扰消除技术剔除信号1，成功解码信号2。
本发明所提出的传输方案中，在中继站最初的τ个传输时隙，全双工天线发送端不传输任何信息，在最初的τ个传输时隙，全双工天线接收端不存在自干扰。全双工天线接收端利用连续干扰消除解码上行链路用户1与用户2的信息。最初的τ个传输时隙之后，全双工天线发送端利用叠加编码技术传输已经被接收端成功解码的两用户信息。此时，全双工天线接收端会收到来自发送端造成的自干扰，全双工天线接收端利用自干扰消除技术对自干扰进行减少、消除。在这个传输机制中，τ个传输时隙之后均采用了全双工通信，相比半双工中继传输机制能收到更好的传输通信性能增益。
附图说明
图1为本发明专利的传输机制模型示意图。
图2为本发明专利提出的传输机制与传统上行链路中继半工传输机制的基于遍历容量通信性能比较示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种基于非正交的上行链路中继全双工传输机制模型，具体实施传输的步骤如下：
上行链路用户1与用户2利用自生到中继站信道情况分配传输功率β1Pt与β2Pt，其中β1+β2＝1，β1＞β2。假定了两个用户均不能直接与基站进行通信，因而，需要中继站的协作传输。不失一般性，另外，也假定了用户1距离中继站相比用户2距离中继站更近。
中继站为全双工天线，因而可以实施全双工传输。全双工天线接收端收到的来自上行链路的两用户信号可以表示为：
Figure BDA0002811049320000031
其中h1r[n]、h2r[n]与hr[n]分别表示用户1与中继、用户2与中继与自干扰信道系数。假定所有信道均服从瑞利衰落信道。Nr[n]为中继站所接收到的高斯白噪声。s1[n]与s2[n]为两个上行链路用户所传输的信号。s1[n-τ]与s2[n-τ]表示中继站全双工天线发送端所发送的已成功解码的用户1与用户2信号。
在上行链路基站接收到的信号可以表示为：
Figure BDA0002811049320000032
其中，hrb[n]表示中继到基站的信道系数，Nb[n]表示基站所接收到的高斯白噪声。基站首先把信号2当作干扰，解码信号1，接着利用连续干扰消除技术剔除信号1，成功解码信号2。
如图2所示：本发明提出的基于非正交多址接入技术的上行链路中继全双工传输机制相比其他几种传统的上行链路中继半工传输机制获得了更好的遍历容量通信性能。尤其在残余自干扰程度较小时。这也说明本专利所提传输机制性能主要取决于能否有效控制全双工通信所带来的自干扰信号。

Claims (1)

1.一种基于非正交的上行链路中继全双工传输机制模型，其特征在于：具体实施传输的步骤如下：
上行链路用户1与用户2利用自生到中继站信道情况分配传输功率β1Pt与β2Pt，其中β1+β2＝1，β1＞β2；假定了两个用户均不能直接与基站进行通信，因而，需要中继站的协作传输；不失一般性，另外，也假定了用户1距离中继站相比用户2距离中继站更近；所述中继站为全双工天线，可以实施全双工传输；
全双工天线接收端收到的来自上行链路的两用户信号表示为：
Figure FDA0002811049310000011
其中h1r[n]、h2r[n]与hr[n]分别表示用户1与中继、用户2与中继与自干扰信道系数；假定所有信道均服从瑞利衰落信道；Nr[n]为中继站所接收到的高斯白噪声；s1[n]与s2[n]为两个上行链路用户所传输的信号；s1[n-τ]与s2[n-τ]表示中继站全双工天线发送端所发送的已成功解码的用户1与用户2信号；
在上行链路基站接收到的信号可以表示为：
Figure FDA0002811049310000012
其中，hrb[n]表示中继到基站的信道系数，Nb[n]表示基站所接收到的高斯白噪声；另外，α1与α2表示中继全双工天线发送端为用户1与用户2传输信息所分配的功率分配系数；基站首先把信号2当作干扰，解码信号1，接着利用连续干扰消除技术剔除信号1，成功解码信号2。
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