中繼通信系統中的分層傳輸的制作方法
【專利摘要】本發明提供了中繼通信系統中分層傳輸的方法。基站根據本基站至用戶設備以及本基站至中繼節點的信道質量，確定第一調制方式，在第一時隙，基站以第一調制方式對第一符號進行調制后進行廣播；在第二時隙，中繼節點對來自基站的經第一調制方式調制后的第一符號進行解調解碼，以獲得第一符號中的基本層比特和增強層比特，然后以第三調制方式對第一符號中的增強層比特進行調制后發送至用戶設備，與此同時，基站以第二調制方式對第二符號進行調制后發送至用戶設備。對于用戶設備側，在第一時隙，用戶設備解調解碼出第一符號中的基本層比特；在第二時隙，分別解調解碼出第一符號中的增強層比特和第二符號。通過本發明的方案能獲得較好的信道容量性能。
【專利說明】中繼通信系統中的分層傳輸
【技術領域】
[0001]本申請涉及通信系統，尤其涉及中繼通信系統中的分層傳輸。
【背景技術】
[0002]在LTE-A中，中繼已成為一個重要的特性以用于滿足LTE-A需求。基站和中繼節點間的合作傳輸在某些場景下能夠提供性能增益。對于合作層2中繼，使用解碼轉發(decode-and-forward,DF)方案解碼來自基站的數據并將解碼后的數據轉發給用戶設備以獲得空間分集增益。當基站至中繼節點、基站至用戶設備以及中繼節點至用戶設備的信道由于路徑損耗、陰影和緩慢平坦衰減等效應而互不相同時，該解碼轉發方案并非是有效及最優的。
[0003]圖1為傳統的DF傳輸方案的示意圖。圖中示出了基站10、中繼節點11和用戶設備12。在第一階段(也即，第一時隙)，數據包x(bib2b3b4)從基站10被傳送至中繼節點11，與此同時，該數據包也被用戶設備12接收作為增強的信號用于中繼合并。在第二階段(也即，第二時隙)，中繼節點11解調解碼該數據包并再次對該數據包進行編碼調制，具有相同調制方式的新形成的數據包由中繼節點11發送至用戶設備12。在用戶設備12的接收機端，使用最大比值合并(maximal ratio combining, MRC)收集所有期望信號并對其進行解調解碼。
[0004]然而，在實際應用中，基站10至中繼節點11以及中繼節點11至用戶設備12的信道質量通常要優于基站10至用戶設備12的信道質量。傳統的DF傳輸方案由于未考慮這些信道質量的差異，因此未能達到最優的信道容量。
【發明內容】
[0005]基于上述考量，本發明提出了一種中繼通信系統中分層傳輸的方案。
[0006]根據本發明的一個方面，提出了 一種在中繼通信系統的基站中用于分層傳輸的方法，所述中繼通信系統包括所述基站、中繼節點和用戶設備，其中，所述方法包括以下步驟:
a.根據所述基站至所述用戶設備的信道質量以及所述基站至所述中繼節點的信道質量，確定第一調制方式；b.在第一時隙，以所述第一調制方式對第一符號進行調制，并廣播經所述第一調制方式調制后的所述第一符號；c.在第二時隙，以第二調制方式對第二符號進行調制，并將經所述第二調制方式調制后的所述第二符號發送至所述用戶設備；其中，所述第二調制方式的調制階數低于所述第一調制方式的調制階數。
[0007]在一個例子中，所述第一調制方式為16QAM調制，所述第二調制方式為QPSK調制。
[0008]根據本發明的另一方面，提出了一種在中繼通信系統的中繼節點中用于分層傳輸的方法，所述中繼通信系統包括基站、所述中繼節點和用戶設備，其中，所述方法包括以下步驟:A.在第一時隙，接收來自所述基站的經第一調制方式調制后的第一符號；B.對所述經第一調制方式調制后的第一符號進行解調解碼，以獲得所述第一符號中的基本層比特和增強層比特，并且以第三調制方式對所述第一符號中的所述增強層比特進行調制；C.在第二時隙，將經所述第三調制方式調制后的所述增強層比特發送至所述用戶設備；其中，所述第三調制方式的調制階數低于所述第一調制方式的調制階段。
[0009]在一個例子中，所述第一調制方式為16QAM調制，所述第三調制方式為QPSK調制。
[0010]根據本發明的又一方面，提出了一種在中繼通信系統的用戶設備中用于分層傳輸的方法，所述中繼通信系統包括基站、中繼節點和所述用戶設備，其中，所述方法包括以下步驟:1.在第一時隙，接收來自所述基站的經第一調制方式調制后的第一符號；i1.對所述經經第一調制方式調制后的第一符號進行解調解碼，以獲得所述第一符號中的基本層比特；ii1.在第二時隙，接收來自所述中繼節點的經第三調制方式調制后的所述第一符號中的增強層比特以及來自所述基站的經第二調制方式調制后的第二符號從所述經第三調制方式調制后的所述第一符號中的增強層比特和所述經第二調制方式調制后的第二符號的疊加信號中，分別解調解碼出所述第一符號中的所述增強層比特和所述第二符號；其中，所述第二調制方式和所述第三調制方式的調制階數低于所述第一調制方式的調制階數。
[0011]根據本發明的又一個方面，提出了一種在中繼通信系統的基站中用于分層傳輸的裝置，所述中繼通信系統包括所述基站、中繼節點和用戶設備，其中，所述裝置包括:確定模塊，用于根據所述基站至所述用戶設備的信道質量以及所述基站至所述中繼節點的信道質量，確定第一調制方式；第一調制模塊，用于在第一時隙，以所述第一調制方式對第一符號進行調制，并廣播經所述第一調制方式調制后的所述第一符號；以及第二調制模塊，用于在第二時隙，以第二調制方式對第二符號進行調制，并將經所述第二調制方式調制后的所述第二符號發送至所述用戶設備；其中，所述第二調制方式的調制階數低于所述第一調制方式的調制階數。
[0012]根據本發明的又一個方面，提出了一種在中繼通信系統的中繼節點中用于分層傳輸的裝置，所述中繼通信系統包括基站、所述中繼節點和用戶設備，其中，所述裝置包括:第一接收模塊，用于在第一時隙，接收來自所述基站的經第一調制方式調制后的第一符號；第一解調解碼模塊，用于對所述經第一調制方式調制后的第一符號進行解調解碼，以獲得所述第一符號中的基本層比特和增強層比特；第三調制模塊，用于以第三調制方式對所述第一符號中的所述增強層比特進行調制；發送模塊，用于在第二時隙，將經所述第三調制方式調制后的所述增強層比特發送至所述用戶設備；其中，所述第三調制方式的調制階數低于所述第一調制方式的調制階段。
[0013]根據本發明的又一個方面，提出了一種在中繼通信系統的用戶設設備中用于分層傳輸的裝置，所述中繼通信系統包括基站、中繼節點和所述用戶設備，其中，所述裝置包括:第二接收模塊，用于在第一時隙，接收來自所述基站的經第一調制方式調制后的第一符號；第二解調解碼模塊，用于對所述經第一調制方式調制后的第一符號進行解調解碼，以獲得所述第一符號中的基本層比特；第三接收模塊，用于在第二時隙，接收來自所述中繼節點的經第三調制方式調制后的所述第一符號中的增強層比特以及來自所述基站的經第二調制方式調制后的第二符號；以及第三解調解碼模塊，用于從所述經第三調制方式調制后的所述第一符號中的增強層比特和所述經第二調制方式調制后的第二符號的疊加信號中，分別解調解碼出所述第一符號中的所述增強層比特和所述第二符號；其中，所述第二調制方式和所述第三調制方式的調制階數低于所述第一調制方式的調制階數。[0014]在下行合作傳輸中使用本發明的分層傳輸策略，能夠獲得較好的信道容量性能。
[0015]本發明的各個方面將通過下文中的具體實施例的說明而更加清晰。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的上述及其他特征將會更加清晰:
[0017]圖1不出了傳統的DF傳輸方案的不意圖；以及
[0018]圖2示出了根據本發明的分層傳輸方案的示意圖；
[0019]圖3示出了 QAM調制星座圖；
[0020]圖4示出了本發明的分層傳輸方案與傳統的DF傳輸方案的平均信道容量性能圖；
[0021]圖5不出了本發明的分層傳輸方案與傳統的DF傳輸方案的信道容量的累積分布函數圖。
[0022]附圖中相同或者相似的附圖標識表示相同或者相似的部件。
【具體實施方式】
[0023]以下結合附圖對發明的各實施例進行詳細描述。
[0024]圖2為根據本發明的分層傳輸方案的示意圖。圖中示出了基站20、中繼節點21和用戶設備22。其中，上半幅圖為在第一時隙基站20至中繼節點21以及基站20至用戶設備22的下行傳輸(以實線示出)；下半幅圖為在第二時隙中繼節點21至用戶設備22以及基站20至用戶設備22的下行傳輸(以虛線示出)。假設基站20至中繼節點21的信道質量以及中繼節點21至用戶設備22的信道質量優于基站20至用戶設備22的信道質量。
[0025]以下將以第一調制方式為16QAM調制，第二調制方式為QPSK調制以及第三調制方式為QPSK調制為例并結合圖2對本發明的分層傳輸方案進行描述。本領域技術可以理解，第一調制方式并不限于16QAM，該第一調制方式主要基于基站20至中繼節點21的信道質量以及基站20至用戶設備22的信道質量來確定，例如，其也可以是64QAM等高階調制；相應的，第二調制方式和第三調制方式也可以是例如BPSK調制等。
[0026]參照圖2，在第一時隙，基站20對第一符號進行16QAM調制，并將經16QAM調制后的第一符號X1進行廣播。在本實施例中，以第一符號包括4個比特Id1, b2, b3, b4為例，本領域技術人員可以理解，在其他實施例中，一個符號也可由任意適當個數的比特表
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[0027]在該第一時隙，中繼節點21接收來自基站20的經16QAM調制后的第一符號。
[0028]然后，中繼節點21對該經16QAM調制后的第一符號進行解調解碼，以獲得該第一符號中的基本層比特b1; b2和增強層比特b3，b4，接著，中繼節點21對第一符號中的增強層比特進行QPSK調制。
[0029]在第二時隙，中繼節點21將經QPSK調制后的增加層比特xe(b3b4)發送至用戶設備22。本領域技術人員可以理解，由于用戶設備22接收到來自基站20的經16QAM調制后的第一符號后，能夠從中解調解碼出基本層比特b1; b2，因此，此處中繼節點21只需發送經QPSK調制后的增強層比特xe(b3b4)至用戶設備22即可。[0030]同時，在該第二時隙，基站20對第二符號(也即，區別于第一符號的一個新符號)進行QPSK調制，并將經QPSK調制后的第二符號X2發送至用戶設備22。
[0031]對于用戶設備22的接收機，其通過兩層解調來分別獲得比特b1; b2，b3，b4。
[0032]在第一時隙，用戶設備22接收來自基站20的經16QAM調制后的第一符號，并對該經16QAM調制后的第一符號進行解調解碼，以獲得第一符號中的基本層比特Xb(I^b2)。有利的，用戶設備22同時也可以獲得第一符號中的增強層比特的軟信息。[0033]參照圖3，比特b1; b2可經由象限來區分，而比特b3，b4在一個象限內區分。比特I^b2的歐幾里得距離(Euclidean distance)大于比特b3, b4歐幾里得距離。由于基站20至用戶設備22的信道質量較差，因此，用戶設備22僅能解調出第一符號中的基本層比特，而無法解調出第一符號中的增強層比特。
[0034]在第二時隙，用戶設備22接收來自中繼節點21的經QPSK調制后的第一符號中的增強層比特Xe(b3b4)以及來自基站20的經QPSK調制后的第二符號X2，并從兩者的疊加信號中分別解調解碼出第一符號中的增強層比特\(b3b4)和第二符號x2。
[0035]在一個例子中，用戶設備22的接收機可使用串行干擾消除(successiveinterference cancellation, SIC)來分別獲得第一符號中的增強層比特xe(b3b4)和第二符號x2。
[0036]具體的，在第二時隙，用戶設備22所接收到的疊加信號如下式所示
[0037]r = hrdxe+hsdx2+n
[0038]其中，表示中繼節點21至用戶設備22的復信道系數，hsd表示基站20至用戶設備22的復信道系數。
[0039]如上所假設的，MhrdII > I IhsdI I，因此，用戶設備22將來自基站20的第二符號X2作為高斯干擾，從疊加信號中解調出第一符號中的增強層比特，并獲得第一符號中的增強層比特的軟信息。
[0040]然后，用戶設備22將在第一時隙獲得的第一符號中的增強層比特的軟信息和在該第二時隙獲得的第一符號中的增強層比特的軟信息進行合并，并基于合并后的軟信息對解調后的第一符號中的增強比特進行解碼，以獲得第一符號中的增強層比特xe(b3b4)。
[0041]當用戶設備22解調解碼出第一符號中的增強層比特xe(b3b4)，其從疊加信號中減去該信號，如下式所示
[0042]rf = r-hrdxe = hsdx2+n
[0043]然后，用戶設備22解調解碼出來自基站20的第二符號x2。由于僅存在背景高斯噪聲，因此，可達到單用戶吞吐量的上限值。
[0044]在本發明的分層傳輸方案中，由于在第二時隙有額外的符號(也即，第二符號X2)被從基站20發送至用戶設備22,因此,相比于傳統的DF傳輸方案，本發明的分層傳輸方案可以提高譜效率。
[0045]以下將分別分析本發明的分層傳輸方案與傳統的DF傳輸方案的信道容量。
[0046](I)傳統的DF傳輸方案
[0047]在傳統的DF傳輸方案中，中繼節點對來自源節點的數據包進行解碼并在第二時隙(也即，第二階段)使用與第一時隙(也即，第一階段)中采用的調制/碼本相同的調制/碼本重新傳輸該數據包。由于使用了相同的傳輸格式，用戶設備能夠對在第一時隙從基站接收到的信號與在第二時隙從中繼節點接收到的信號進行最大比值合并。對于重復編碼的DF傳輸方案，所能獲得的信道容量如下所示
【權利要求】
1.一種在中繼通信系統的基站中用于分層傳輸的方法，所述中繼通信系統包括所述基站、中繼節點和用戶設備，其中，所述方法包括以下步驟: a.根據所述基站至所述用戶設備的信道質量以及所述基站至所述中繼節點的信道質量，確定第一調制方式； b.在第一時隙，以所述第一調制方式對第一符號進行調制，并廣播經所述第一調制方式調制后的所述第一符號； c.在第二時隙，以第二調制方式對第二符號進行調制，并將經所述第二調制方式調制后的所述第二符號發送至所述用戶設備； 其中，所述第二調制方式的調制階數低于所述第一調制方式的調制階數。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一調制方式為16QAM調制，所述第二調制方式為QPSK調制。
3.一種在中繼通信系統的中繼節點中用于分層傳輸的方法，所述中繼通信系統包括基站、所述中繼節點和用戶設備，其中，所述方法包括以下步驟: A.在第一時隙，接收來自所述基站的經第一調制方式調制后的第一符號； B.對所述經第一調制方式調制后的第一符號進行解調解碼，以獲得所述第一符號中的基本層比特和增強層比特，并以第三調制方式對所述第一符號中的所述增強層比特進行調制； C.在第二時隙，將經所述第三調制方式調制后的所述增強層比特發送至所述用戶設 備; 其中，所述第三調制方式的調制階數低于所述第一調制方式的調制階段。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一調制方式為16QAM調制，所述第三調制方式為QPSK調制。
5.一種在中繼通信系統的用戶設備中用于分層傳輸的方法，所述中繼通信系統包括基站、中繼節點和所述用戶設備，其中，所述方法包括以下步驟: 1.在第一時隙，接收來自所述基站的經第一調制方式調制后的第一符號； ?.對所述經第一調制方式調制后的第一符號進行解調解碼，以獲得所述第一符號中的基本層比特； ii1.在第二時隙，接收來自所述中繼節點的經第三調制方式調制后的所述第一符號中的增強層比特以及來自所述基站的經第二調制方式調制后的第二符號； iv.從所述經第三調制方式調制后的所述第一符號中的增強層比特和所述經第二調制方式調制后的第二符號的疊加信號中，分別解調解碼出所述第一符號中的所述增強層比特和所述第二符號； 其中，所述第二調制方式和所述第三調制方式的調制階數低于所述第一調制方式的調制階數。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟i之后，步驟iii之前還包括以下步驟: ii’.對所述經第一調制方式調制后的第一符號進行解調，以獲得所述第一符號中的所述增強層比特的軟信息。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述用戶設備為基于干擾消除的用戶設備，所述步驟iv包括以下步驟: ivl.從所述經第三調制方式調制后的所述第一符號中的增強層比特和所述經第二調制方式調制后的第二符號的疊加信號中，解調出所述第一符號中的所述增強層比特，并獲得所述第一符號中的所述增強層比特的軟信息； iv2.將所述步驟ivl中獲得的所述第一符號中的所述增強層比特的軟信息與所述步驟ii’中獲得的所述第一符號中的所述增強層比特的軟信息進行合并； iv3.基于合并后的軟信息，對解調后的所述第一符號中的所述增強層比特進行解碼，以獲得所述第一符號中的所述增強層比特； iv4.從所述疊加信號中去除所述第一符號中的所述增強層比特，并解調解碼出所述第二符號。
8.一種在中繼通信系統的基站中用于分層傳輸的裝置，所述中繼通信系統包括所述基站、中繼節點和用戶設備，其中，所述裝置包括: 確定模塊，用于根據所述基站至所述用戶設備的信道質量以及所述基站至所述中繼節點的信道質量，確定第一調制方式； 第一調制模塊，用于在第一時隙，以所述第一調制方式對第一符號進行調制，并廣播經所述第一調制方式調制后的所述第一符號； 第二調制模塊，用于在第二時隙，以第二調制方式對第二符號進行調制，并將經所述第二調制方式調制后的所述第二符號發送至所述用戶設備； 其中，所述第二調制方式的調制階數低于所述第一調制方式的調制階數。
9.一種在中繼通信系統的中繼節點中用于分層傳輸的裝置，所述中繼通信系統包括基站、所述中繼節點和用戶設備，其中，所述裝置包括: 第一接收模塊，用于在第一時隙，接收來自所述基站的經第一調制方式調制后的第一符號; 第一解調解碼模塊，用于對所述經第一調制方式調制后的第一符號進行解調解碼，以獲得所述第一符號中的基本層比特和增強層比特； 第三調制模塊，用于以第三調制方式對所述第一符號中的所述增強層比特進行調制；發送模塊，用于在第二時隙，將經所述第三調制方式調制后的所述增強層比特發送至所述用戶設備； 其中，所述第三調制方式的調制階數低于所述第一調制方式的調制階段。
10.一種在中繼通信系統的用戶設備中用于分層傳輸的裝置，所述中繼通信系統包括基站、中繼節點和所述用戶設備，其中，所述裝置包括: 第二接收模塊，用于在第一時隙，接收來自所述基站的經第一調制方式調制后的第一符號; 第二解調解碼模塊，用于對所述經第一調制方式調制后的第一符號進行解調解碼，以獲得所述第一符號中的基本層比特； 第三接收模塊，用于在第二時隙，接收來自所述中繼節點的經第三調制方式調制后的所述第一符號中的增強層比特以及來自所述基站的經第二調制方式調制后的第二符號；第三解調解碼模塊，用于從所述經第三調制方式調制后的所述第一符號中的增強層比特和所述經第二調制方式調制后的第二符號的疊加信號中，分別解調解碼出所述第一符號中的所述增強層比特和所述第二符號； 其中，所述第二調制方式和所述第三調制方式的調制階數低于所述第一調制方式的調制階數。
11.根據權利要求10所述的裝置，其特征在于，所述第二解調解碼裝置還用于:對所述經第一調制方式調制后的第一符號進行解調，以獲得所述第一符號中的所述增強層比特的軟信息。
12.根據權利要求11所述的裝置，其特征在于，所述用戶設備為基于干擾消除的用戶設備，所述第三解調解碼模塊包括: 解調模塊，用于從所述經第三調制方式調制后的所述第一符號中的增強層比特和所述經第二調制方式調制后的第二符號的疊加信號中，解調出所述第一符號中的所述增強層比特，并獲得所述第一符號中的所述增強層比特的軟信息； 合并模塊，用于將在所述第一時隙獲得的所述第一符號中的所述增強層比特的軟信息與在所述第二時隙獲得的所述第一符號中的所述增強層比特的軟信息進行合并； 解碼模塊，用于基于合并后的軟信息，對解調后的所述第一符號中的所述增強層比特進行解碼，以獲得所述第一符號中的所述增強層比特； 第四解調解碼模塊，用于從所述疊加信號中去除所述第一符號中的所述增強層比特，并解調解碼出所述第二符號。
【文檔編號】H04L27/20GK103716278SQ201210377964
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年9月28日 優先權日:2012年9月28日
【發明者】孟艷, 沈鋼, 鄭武, 韓鋒 申請人:上海貝爾股份有限公司