专利名称：一种基于盲已知干扰消除的无线中继网络上行传输方法
技术领域：
本发明属于无线通信与网络技术领域，具体涉及基于盲已知干扰消除的无线中继网络上行传输方法。
背景技术：
未来的移动蜂窝通信系统因追求高传输速率与高网络容量而面临着频谱资源紧张的问题。在长期演进技术(long term evolution, LTE)规范版本第十版(ReleaselO,也称为LTE-Advanced)、以及美国电子电气工程师协会(IEEE)802.16m协议中，由于支持无线中继节点与基站的混合组网以提高小区边缘或热点区域内的容量，进一步加剧了频谱资源稀缺的问题，因中继节点限于现有无线收发机的半双工特性，必须占用两份信道资源分别用于接收与转发，导致了额外的频谱损失。提高频谱效率的一个重要途径是通过调度不同节点在同信道上传输以提高系统的频率复用性能，但这种方式会给无线网络带来较严重的同频干扰问题，因此需要良好的干扰消除机制与之配合工作。在美国《电子与电器工程师协会通信领域选刊》(IEEE Journal on Selected Areas in Communications)中已可检索到的张胜利等人的《盲已知干扰消除》(Blind known interference cancellation [EarlyAccess Articles]) —文中即提出了这样一种简单有效的干扰消除方法，称为盲已知干扰消除(blind known interference cancellation, BKIC),它在接收端已知干扰符号信息的条件下，直接通过接收端有限复杂度的信号处理，无需干扰信道状态信息即可较好地消除同频干扰，避免了测量与汇报干扰信道状态信息带来的额外信令开销以及由干扰信道状态估计及反馈误差引起的性能损失。然而，该《盲已知干扰消除》一文中并未讨论BKIC技术应用于无线中继网络将带来的影响，尤其是未挖掘BKIC作为一种新型物理层技术用于改进上层传输方式的潜力，而这恰恰正是该技术对未来移动通信网络而言的重要意义之一
发明内容
:本发明的目的是提出一种基于盲已知干扰消除的无线中继网络上行传输方法，通过在基站引入BKIC处理使得调度同一小区内中继协作用户与非协作用户共享同一信道进行上行传输成为可能，从而克服现有中继传输方案频谱效率较低的缺陷，提高无线中继网络的容量。本发明基于盲已知干扰消除的无线中继网络上行传输方法，包括:基站从位于中继节点业务覆盖范围内的用户(下面称为“第一类用户”)中随机选取一个用户(下面称为“第一用户”)，并从位于基站高速业务覆盖范围内的用户(下面称为“第二类用户”)中随机选取一个用户(下面称为“第二用户”)，为第一用户与第二用户的上行业务传输分配相同的频段；各节点设置三种传输模式以供在不同信道条件下使用，包括两时隙直接传输模式、两时隙中继-BKIC传输模式及三时隙中继-正交传输模式；其中:所述两时隙直接传输模式为:第一用户与第二用户在正交的两个时隙内分别直接进行上行业务传输并由基站接收，而不借助中继节点转发，中继节点在两个时隙内均保持静默而不进行收发；所述三时隙中继-正交传输模式为:第一用户在第一时隙内进行上行业务传输，在第二时隙内保持静默；中继节点在第一时隙内接收，并在第二时隙内将接收信号向基站转发，第二用户在第一、第二时隙内保持静默，在第三时隙内直接进行上行业务传输并由基站接收，而不借助中继节点转发；基站收集第一用户与第二用户的上行端到端业务传输速率要求及它们与基站之间信道的瞬时状态信息，基站根据下述信道条件选择传输模式并设置相应的传输模式配置信令:当第一用户与基站之间信道的瞬时状态对应的信道容量不低于第一用户的传输速率要求时，基站广播一个包含两个比特的两时隙直接传输模式配置信令“00”，第一用户、第二用户及中继节点收到两时隙直接传输模式配置信令“00”后进入两时隙直接传输模式；当第一用户与基站之间信道的瞬时状态对应的信道容量低于第一用户的传输速率要求，且第二用户的上行发送信号在第一用户上行发送信号的干扰下能够被基站译码时，基站广播一个包含两个比特的两时隙BKIC-中继传输模式配置信令“01”，第一用户、第二用户及中继节点收到两时隙BKIC-中继传输模式配置信令“01”后进入两时隙BKIC-中继传输模式；在其它任何情况下，基站广播一个包含两个比特的三时隙正交-中继传输模式配置信令“10”，第一用户、第二用户及中继节点收到三时隙正交-中继传输模式配置信令“10”后进入三时隙正交-中继传输模式；除第一类用户与第二类用户之外的其它用户都位于基站低速业务覆盖范围内，称为“第三类用户”，它们使用与第一类及第二类用户正交的频段，按照现有一般的正交传输方法进行上行传输；其特征在于:所述两时隙BKIC-中继传输模式为:第一用户与第二用户均在第一时隙内进行上行业务数据传输，且在第二时隙内均保持静默；基站在第一时隙内接收来自第一、第二用户的混合信号并从中译码出第二用户的上行业务数据，并对第二用户的上行业务数据采取第二用户发送时所用的编码及调制方式重新生成第二用户的发送符号；中继节点在第一时隙内接收来自第一用户与第二用户的混合信号，并在第二时隙内将其放大转发；基站在第二时隙内接收中继转发的混合信号，执行BKIC处理恢复第一用户的消息，其中BKIC处理所需的已知干扰符号信息为基站已在第一时隙内恢复出的第二用户发送符号。由于本发明基于BKIC的无线中继网络上行传输方法根据信道状态条件选取传输模式，尤其是当第一用户与基站之间信道的容量低于传输速率要求、且第二用户的业务数据在受第一用户发送信号的干扰下仍能被基站译码时，该两用户在第一时隙内同时传输，基站从来自两用户的混合信号中译码第二用户的业务数据；中继节点在第一时隙内接收来自两用户的混合信号并在第二时隙内放大转发；基站在第二时隙内接收中继转发的混合信号，执行BKIC处理恢复第一用户的业务数据，其中所需的已知干扰符号信息由基站根据第二用户业务数据恢复。采用本发明方法在较高信噪比条件下以趋于I的概率进入两时隙BKIC-中继传输模式或两时隙直接传输模式，仅使用两个时隙即完成了 一个中继协作用户与一个非中继协作用户的上行业务传输，相比传统的正交中继传输方法需要两个时隙转发及一个时隙直接传输分别为两用户服务，因减少了所需时隙数而克服了传统方法所带来的系统频谱效率下降的缺陷；同时，由于本发明方法采取了 BKIC处理，无需干扰信道状态信息，相比基于传统干扰消除技术的传输方法，避免了非协作用户与中继节点之间信道状态信息的测量与上报，使系统维持了较少的测量汇报开销，同时性能不受干扰信道状态信息估计与反馈误差的损害，具有较强的鲁棒性。
图1为现有通常的单小区无线中继网络上行传输模型示意图。图2为在本发明基于BKIC的无线中继网络上行传输方法中两时隙直接传输模式下，一次两用户联合传输的时序示意图。图3为在本发明基于BKIC的无线中继网络上行传输方法中两时隙BKIC-中继传输模式下，一次两用户联合传输的时序不意图。图4为在本发明基于BKIC的无线中继网络上行传输方法中三时隙正交-中继传输模式下，一次两用户联合传输的时序不意图。图5为在本发明基于BKIC的无线中继网络上行传输方法下，系统进入三种传输模式的概率性能图。图6为在本发明基于BKIC的无线中继网络上行传输方法下，系统中断的概率性能图。图7为在本发明基于BKIC的无线中继网络上行传输方法下，第一用户的中断容量性能图。
具体实施例方式实施例1:本实施例举例说明本发明基于盲已知干扰消除的无线中继网络的上行传输方法的具体操作过程。图1为现有通常的单小区无线中继网络上行传输模型示意图。在现有通常的单小区无线中继网络上行传输中，整个小区可划分为三类区域，即:中继节点R的业务覆盖区域eT1，基站D的高速业务覆盖区域eT2，及基站D的低速业务覆盖区域eT3。位于中继节点R的业务覆盖区域eT1内的用户在下面被称为“第一类用户”，如现有通常的单小区无线中继网络上行传输模型示意图1中所示的第一用户S1、第四用户S4，它们距离基站D较远，与基站D之间信道的统计状况较差，因此上行业务传输常常需要借助中继节点R的转发；位于基站D的高速业务覆盖区域eT2内的用户在下面被称为“第二类用户”，如现有通常的单小区无线中继网络上行传输模型示意图1中所示的第二用户S2、第五用户S5，它们距离基站D较近，与基站D之间信道的统计状况较好，因此不借助中继节点R而能够直接与基站D进行较高速率的通信；位于中继节点R的业务覆盖区域eT1及基站D的高速业务覆盖区域eT2之外的用户，亦即位于基站D的低速业务覆盖区域eT3内的用户在下面被称为“第三类用户”，如现有通常的单小区无线中继网络上行传输模型示意图1中所示的第三用户S3、第六用户S6,由于它们不在中继节点R的业务覆盖区域内，且到基站的距离较远，因此不能借助中继节点R而只能直接与基站D进行较低速率的通信。整个小区内的所有用户及中继节点均处于基站D的信令覆盖区域es内，
权利要求
1.一种基于盲已知干扰消除(BKIC)的无线中继网络上行传输方法，包括:基站从位于中继节点业务覆盖范围内的用户(下称“第一类用户”)中随机选取一个用户(下称“第一用户”)，并从位于基站高速业务覆盖范围内的用户(下称“第二类用户”)中随机选取一个用户(下称“第二用户”)，为第一用户与第二用户的上行业务传输分配相同的频段；各节点设置三种传输模式以供在不同信道条件下使用，包括两时隙直接传输模式、两时隙中继-BKIC传输模式及三时隙中继-正交传输模式；其中: 所述两时隙直接传输模式为:第一用户与第二用户在正交的两个时隙内分别直接进行上行业务传输并由基站接收，而不借助中继节点转发，中继节点在两个时隙内均保持静默而不进行收发； 所述三时隙中继-正交传输模式为:第一用户在第一时隙内进行上行业务传输，在第二时隙内保持静默；中继节点在第一时隙内接收，并在第二时隙内将接收信号向基站转发，第二用户在第一、第二时隙内保持静默，在第三时隙内直接进行上行业务传输并由基站接收，而不借助中继节点转发； 基站收集第一用户与第二用户的上行端到端业务传输速率要求及它们与基站之间信道的瞬时状态信息，基站根据下述信道条件选择传输模式并设置相应的传输模式配置信令: 当第一用户与基站之间信道的瞬时状态对应的信道容量不低于第一用户的传输速率要求时，基站广播一个包含两个比特的两时隙直接传输模式配置信令“00”，第一用户、第二用户及中继节点收到两时隙直接传输模式配置信令“00”后进入两时隙直接传输模式；当第一用户与基站之间信道的瞬时状态对应的信道容量低于第一用户的传输速率要求，且第二用户的上行发送信号在第一用户上行发送信号的干扰下能够被基站译码时，基站广播一个包含两个比特的两时隙BKic-中继传输模式配置信令“01”，第一用户、第二用户及中继节点收到两时隙BKIC-中继传输模式配置信令“01”后进入两时隙BKIC-中继传输模式； 在其它任何情况下，基站广播一个包含两个比特的三时隙正交-中继传输模式配置信令“10”，第一用户、第二用户及中继节点收到三时隙正交-中继传输模式配置信令“10”后进入三时隙正交-中继传输模式； 除第一类用户与第二类用户之外的其它用户都位于基站低速业务覆盖范围内，称为“第三类用户”，它们使用与第一类及第二类用户正交的频段，按照现有一般的正交传输方法进行上行传输； 其特征在于: 所述两时隙BKic-中继传输模式为:第一用户与第二用户均在第一时隙内进行上行业务数据传输，且在第二时隙内均保持静默；基站在第一时隙内接收来自第一、第二用户的混合信号并从中译码出第二用户的上行业务数据，并对第二用户的上行业务数据采取第二用户发送时所用的编码及调制方式重新生成第二用户的发送符号；中继节点在第一时隙内接收来自第一用户与第二用户的混合信号，并在第二时隙内将其放大转发；基站在第二时隙内接收中继转发的混合信号，执行BKIC处理恢复第一用户的消息，其中BKIC处理所需的已知干扰符号信息为基站已在第一时隙内恢复出的第二用户发送符号。
全文摘要
本发明公开了一种基于盲已知干扰消除的无线中继网络上行传输方法，特征是当位于中继节点业务覆盖范围内的第一用户与基站之间信道的容量低于传输速率要求，且位于基站高速业务覆盖范围内的第二用户的业务数据在受第一用户发送信号的干扰下仍能被基站译码时，两用户在第一时隙内同时传输，基站从来自两用户的混合信号中译码第二用户的业务数据并恢复第二用户发送符号；中继节点在第一时隙内接收来自两用户的混合信号并在第二时隙内放大转发；基站在第二时隙内接收中继转发的混合信号，执行BKIC恢复第一用户的业务数据。本发明在较高信噪比条件下以趋于1的概率仅使用两个时隙即完成了无线中继网络中两个用户的上行传输，提高了系统频谱效率。
文档编号H04W72/08GK103152744SQ20131003908
公开日2013年6月12日 申请日期2013年1月31日 优先权日2013年1月31日
发明者杨非, 黄梅玉, 赵明, 周武旸 申请人:中国科学技术大学