一種下行兩用戶疊加傳輸方法與流程

本發明涉及LTE技術，尤其涉及一種下行兩用戶疊加傳輸方法。

背景技術：

在LTE R13之前的多用戶傳輸方案中，均通過正交傳輸的方式來降低用戶間的干擾。但是從信息論的角度分析，正交傳輸是有損信道容量的，因此是一種次優的傳輸方式。若能從發射機和接收機聯合進行考慮，即使發射機采用非正交傳輸方式，在接收機側通過一些先進的信號處理算法可以獲得優于正交傳輸的性能，甚至可以達到理論上的多用戶容量界，進一步提升系統性能。其中一種實現方式是采用疊加編碼傳輸(Superposition Transmission)。其基本思想是，系統根據不同的目標傳輸速率，將信道狀態量化為不同的信道質量的等級，每一個信道量化等級對應一個確定的目標傳輸速率。將兩組信號分別按照不同的目標速率獨立地進行信道編碼和調制映射，然后將兩者的輸出星座按照一定的功率分配比例進行疊加傳輸。對應的接收機采用基于最小均方誤差準則(Minimum Mean Square Error，MMSE)的干擾抵消(Interference Cancellation，IC)接收機就可以獲得逼近多用戶信道容量的性能。

目前3GPP中新立項的SI課題：多用戶疊加傳輸(Multi-user Superposition Transmission，MUST)，正在致力于研究多用戶疊加傳輸在LTE系統中的應用，用以進一步提升LTE系統的下行多用戶傳輸性能。目前基于疊加編碼的多用戶傳輸方案中，只給出了直接疊加編碼的具體實現方案，而直接疊加編碼方案輸出的多用戶復合星座不再滿足Gray映射，因此會造成一定的性能損失。而對于如何實現滿足Gray映射的復合星座還在討論中。

技術實現要素：

針對上述問題，本發明提出一種下行兩用戶疊加傳輸方法，包括：

按照預定準則進行配對用戶的選擇，所述配對用戶包括遠用戶和近用戶；

所述遠用戶和近用戶的疊加碼字比特流經加擾之后進行聯合調制映射；

所述聯合調制映射輸出的符號信息序列進行層映射和預編碼操作，預編碼 之后再經過RE映射，生成相應的OFDM符號之后通過對應的天線端口進行射頻傳輸。

進一步地，所述聯合調制映射包括：

依據所述配對用戶的調制方式和功率分配因子產生復合星座及其對應的比特序列表；

將所述遠用戶的調制比特序列和所述近用戶的調制比特序列級聯成新的調制比特序列；

將所述新的調制比特序列映射到對應的復合星座點上。

進一步地，所述復合星座的星座點復數值按照下式計算：

其中，x_N表示當近用戶的信息比特為B_N時對應的復數星座點，x_F表示當遠用戶的信息比特為B_F時對應的復數星座點；功率分配因子為α，所述近用戶和遠用戶的星座縮放因子分別為和

進一步地，所述復合星座對應的比特序列的生成方式包括：

當遠用戶和近用戶均采用QPSK調制時：則疊加用戶的復合星座為B＝b₀b₁b₂b₃，其中，

其中，表示模2加法運算，運算準則為：

進一步地，所述復合星座對應的比特序列的生成方式包括：

當遠用戶采用QPSK調制，近用戶采用16QAM調制時：則疊加用戶的復合星座為B＝b₀b₁b₂b₃b₄b₅，其中，

其中，表示模2加法運算，運算準則為：

進一步地，所述復合星座對應的比特序列的生成方式包括：

當遠用戶采用16QAM調制，近用戶采用QPSK調制時：則疊加用戶的復合星座為B＝b₀b₁b₂b₃b₄b₅，其中，

其中，表示模2加法運算，運算準則為：

進一步地，所述復合星座對應的比特序列的生成方式包括：

當遠用戶和近用戶均采用16QAM調制時：則疊加用戶的復合星座為B＝b₀b₁b₂b₃b₄b₅b₆b₇，其中，

其中，表示模2加法運算，運算準則為：

進一步地，所述功率分配因子保證疊加在所述遠用戶星座點上的近用戶星座之間不發生重疊。

進一步地，所述功率分配因子α的取值范圍包括：

遠用戶和近用戶同時采用QPSK調制時，所述功率分配因子的取值范圍：0<α≤0.5；

遠用戶采用QPSK調制，近用戶采用16QAM調制時，所述功率分配因子取值范圍：0<α≤0.3571；

遠用戶采用16QAM調制，近用戶采用QPSK調制時，所述功率分配因子取值范圍：0<α≤0.1227；

遠用戶和近用戶同時采用16QAM調制時，所述功率分配因子取值范圍：0<α≤0.1。

本發明可以實現滿足Gray映射的復合星座。

附圖說明

圖1為實施例1提出基于聯合星座映射的兩用戶疊加編碼流程圖1；

圖2為實施例1提出基于聯合星座映射的兩用戶疊加編碼流程圖2；

圖3為實施例1提出基于聯合星座映射的兩用戶疊加編碼流程圖3；

圖4為實施例2中遠近用戶均采用QPSK調制時的復合星座圖；

圖5為實施例2遠近用戶分別采用16QAM和QPSK調制時的復合星座圖。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。

本發明的一個實施例提出一種下行兩用戶疊加傳輸方法，包括：

按照預定準則進行配對用戶的選擇，所述配對用戶包括遠用戶和近用戶；

所述遠用戶和近用戶的疊加碼字比特流經加擾之后進行聯合調制映射；

所述聯合調制映射輸出的符號信息序列進行層映射和預編碼操作，預編碼之后再經過RE映射，生成相應的OFDM符號之后通過對應的天線端口進行射 頻傳輸。

在一個可選實施例中，聯合調制映射包括：

依據所述配對用戶的調制方式和功率分配因子產生復合星座及其對應的比特序列表；

將所述遠用戶的調制比特序列和所述近用戶的調制比特序列級聯成新的調制比特序列；

將所述新的調制比特序列映射到對應的復合星座點上。

在一個可選實施例中，復合星座的星座點復數值按照下式計算：

其中，x_N表示當近用戶的信息比特為B_N時對應的復數星座點，x_F表示當遠用戶的信息比特為B_F時對應的復數星座點；功率分配因子為α，所述近用戶和遠用戶的星座縮放因子分別為和

在一個可選實施例中，復合星座對應的比特序列的生成方式包括：

當遠用戶和近用戶均采用QPSK調制時：則疊加用戶的復合星座為B＝b₀b₁b₂b₃，其中，

其中，表示模2加法運算，運算準則為：

在一個可選實施例中，復合星座對應的比特序列的生成方式包括：

當遠用戶采用QPSK調制，近用戶采用16QAM調制時：則疊加用戶的復合星座為B＝b₀b₁b₂b₃b₄b₅，其中，

其中，表示模2加法運算，運算準則為：

在一個可選實施例中，復合星座對應的比特序列的生成方式包括：

當遠用戶采用16QAM調制，近用戶采用QPSK調制時：則疊加用戶的復合星座為B＝b₀b₁b₂b₃b₄b₅，其中，

其中，表示模2加法運算，運算準則為：

在一個可選實施例中，復合星座對應的比特序列的生成方式包括：

當遠用戶和近用戶均采用16QAM調制時：則疊加用戶的復合星座為B＝b₀b₁b₂b₃b₄b₅b₆b₇，其中，

其中，表示模2加法運算，運算準則為：

在一個可選實施例中，功率分配因子保證疊加在所述遠用戶星座點上的近用戶星座之間不發生重疊。

在一個可選實施例中，功率分配因子α的取值范圍包括：

遠用戶和近用戶同時采用QPSK調制時，所述功率分配因子的取值范圍：0<α≤0.5；

遠用戶采用QPSK調制，近用戶采用16QAM調制時，所述功率分配因子取值范圍：0<α≤0.3571；

遠用戶采用16QAM調制，近用戶采用QPSK調制時，所述功率分配因子取值范圍：0<α≤0.1227；

遠用戶和近用戶同時采用16QAM調制時，所述功率分配因子取值范圍：0<α≤0.1。

實施例1

本實施例主要用于PDSCH信道中兩用戶的疊加傳輸。先按照一定準則進行配對用戶的選擇，為了獲得性能和復雜度的較好折中，配對用戶中會包括一個離基站較遠的用戶(稱為遠用戶)以及一個距離基站較近的用戶(稱為近用戶)。一般遠用戶會具有較低的信噪比，而近用戶則具有較高的信噪比。因此，遠用戶每個TTI傳輸的碼字(codeword)數一般會小于等于近用戶的碼字數。圖1到圖3分別給出了兩用戶在不同傳輸碼字數時的疊加編碼流程圖。其中，圖1中，近用戶遠用戶均為單碼字傳輸；圖2中，近用戶雙碼字傳輸，遠用戶單碼字傳輸；圖3中，近用戶遠用戶均為雙碼字傳輸。圖中，TB_N,1表示近用戶進過信道編碼和速率匹配之后的第一個傳輸塊，TB_N,2表示近用戶進過信道編碼和速率匹配之后的第二個傳輸塊，TB_F,1表示遠用戶進過信道編碼和速率匹配之后的第一個傳輸塊，TB_F,2表示遠用戶進過信道編碼和速率匹配之后的第二個傳輸塊。參數α表示疊加用戶的功率分配因子。

在上述方案中，遠用戶和近用戶的疊加碼字比特流經過加擾之后會進行聯合調制映射。在聯合調制映射之前，首先需要依據配對用戶的調制方式和功率分配因子產生新的復合星座及其對應的比特序列表。

將遠用戶的調制比特序列和近用戶的調制比特序列級聯成新的調制比特序列，遠用戶信息比特序列在前，近用戶信息比特序列在后。將新的調制比特 序列映射到對應的復合星座點上即可完成聯合星座調制。對聯合調制輸出的符號信息序列進行層映射和預編碼操作，預編碼之后再經過RE映射，生成相應的OFDM符號之后通過對應的天線端口進行射頻傳輸。

實施例2

基于實施例1，本實施例給出實施例1中的聯合調制映射的具體實施方法。

目前LTE支持的調制方式包括QPSK、16QAM、64QAM和256QAM。考慮到采用疊加編碼時的接收機復雜度和系統性能的良好折中，遠用戶和近用戶的疊加星座組合包括QPSK+QPSK、QPSK+16QAM、16QAM+QAM和16QAM+16QAM。

定義LTE支持的調制方式中，比特到星座點的映射函數為x＝f(B)，其中B表示調制方式對應的比特集合，x表示比特集合為B時的復數星座。例如QPSK調制時，B的可能取值分別為“00,01,11,10”，對應的x分別為在功率分配因子為α時，定義遠用戶和近用戶的星座縮放因子分別為和按照下面的方式生成滿足Gray映射的復合星座點：

(1)按照下式計算復合星座圖中星座點復數值：

其中，x_N表示當近用戶的信息比特為B_N時對應的復數星座點，x_F表示當遠用戶的信息比特為B_F時對應的復數星座點。

(2)按照下面的方式生成復合星座點x對應的比特序列

當遠用戶和近用戶均采用QPSK調制時：則疊加用戶的復合星座為B＝b₀b₁b₂b₃，其中，

當遠用戶采用QPSK調制，近用戶采用16QAM調制時：則疊加用戶的復合星座為B＝b₀b₁b₂b₃b₄b₅，其中，

當遠用戶采用16QAM調制，近用戶采用QPSK調制時：則疊加用戶的復合星座為B＝b₀b₁b₂b₃b₄b₅，其中，

當遠用戶和近用戶均采用16QAM調制時：則疊加用戶的復合星座為B＝b₀b₁b₂b₃b₄b₅b₆b₇，其中，

以上運算中的表示模2加法運算，具體運算準則為：

請參考圖4和圖5，分別給出了遠近用戶均采用QPSK調制，和遠用戶采用16QAM近用戶采用QPSK調制的復合星座。顯然滿足了Gray映射準則，即任意相鄰兩個星座點對應的比特序列之間只有一個比特不同。

實施例3

為了保證輸出滿足Gray映射的復合星座圖，功率分配因子α的選擇應保證疊加在遠用戶星座點上的近用戶星座之間不能發生重疊。

下面給出在不同疊加方案下的功率分配因子取值范圍：當遠用戶和近用戶同時采用QPSK調制時功率分配因子的取值需要滿足：0<α≤0.5。當遠用戶采用QPSK調制，近用戶采用16QAM調制時的功率因子取值范圍為：0<α≤0.3571。當遠用戶采用16QAM調制，近用戶采用QPSK調制時的功率因子取值范圍為：0<α≤0.1227。當遠用戶和近用戶同時采用16QAM調制時的功率因子取值范圍為：0<α≤0.1。

通過上述各實施例可以看出，本發明給出了下行兩用戶疊加編碼傳輸方案，利用該方案可以形成滿足Gray映射的復合星座圖。

本領域普通技術人員可以理解：實現上述方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質中，該程序在執行時，執行包括上述方法實施例的步驟；而前述的存儲介質包括：ROM、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。