一种下行多用户数据传输方法与流程

本发明涉及LTE通信系统，尤其涉及一种下行多用户数据传输方法。

背景技术：

在LTE R13之前的多用户传输方案中，均通过正交传输的方式来降低用户间的干扰。但是从信息论的角度分析，正交传输是有损信道容量的，因此是一种次优的传输方式。若能从发射机和接收机联合进行考虑，即使发射机采用非正交传输方式，在接收机侧通过一些额外的处理可以获得优于正交传输的性能，甚至可以达到理论上的多用户容量界，进而大大提升系统性能。其中一种实现方式是采用叠加编码传输(Superposition Coding Transmission)。其基本思想是，系统根据不同的目标传输速率，将信道状态量化为不同的信道质量的等级，每一个信道量化等级对应一个确定的目标传输速率。将两组信号分别按照不同的目标速率独立地进行信道编码和调制映射，然后将两者的输出星座按照一定的功率分配比例进行叠加传输。对应的接收机采用基于最小均方误差准则(Minimum Mean Square Error，MMSE)的干扰抵消(Interference Cancellation，IC)，接收机就可以获得逼近多用户信道容量的性能。

另一种方法是采用脏纸编码(Dirty Paper Coding，DPC)的思想。即对于下行链路来说，eNB是知道每个用户的传输数据的，因此对于某一个用户来说，可以在发送自身信号之前，将其他用户的信号当成已知干扰采用合适的预编码进行预消除，从而达到无干扰传输的目的。

目前3GPP中新立项的SI课题：多用户叠加传输(Multi-user Superposition Transmission，MUST)，正在致力于研究多用户叠加传输在LTE系统中的应用，用以进一步提升LTE系统的下行多用户传输性能。目前关于MUST的研究中限制了只能在相同的空间层中采用相同的预编码来实现。同时要求两个配对用户分别为远用户和近用户，以保证两用户的信噪比(Signal to Noise Ratio，SNR)具有较大的差异。但是在实际通信系统的部署中，远用户和近用户通常会上报不同的PMI，尤其是当eNB配备的天线数比较大时，处于小区边缘和小区中心的两个UE上报相同PMI的几率一般都比较小。而且在实际网络部署中，对 于2发天线和4发天线部署，远用户的典型模式为发分集，近用户则可以采用Large delay CDD或闭环MIMO传输模式。而对于8发天线部署，近用户通常采用Large delay CDD，远用户则采用单层传输模式。显然，从网络部署的实际情况来看，远用户和近用户很难采用完全相同的预编码，这样就限制了MUST方案的实施。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出一种下行多用户数据传输方法，对所述多用户的待发送数据采用不同的预编码或传输模式进行传输，包括：

对所述多用户的编码后的码字流分别进行加扰、调制映射、功率分配、层映射和MIMO预编码，然后再进行RE映射和OFDM调制并发射；

在所述MIMO预编码之后，还包括：对所述多用户中的一个用户或多个用户的数据进行预干扰消除。

进一步地，所述预干扰消除包括如下步骤：直接干扰消除和取模处理。

进一步地，在2用户系统中对近用户的数据进行所述预干扰消除。

进一步地，用户1为近用户，用户2为远用户则：

所述直接干扰消除按如下公式进行：x_1,i-x_2,i，

其中x_1,i和x_2,i分别表示用户1和用户2的经过功率分配、层映射和MIMO预编码之后的第i层数据；

所述取模处理按如下公式进行：

其中，Re(x)和Im(x)分别表示取复数x的实部和虚部；的取值与调制方式有关，具体包括：

α为功率分配因子，0<α<0.5；

表示小于等于a的最大整数。

进一步地，所述MIMO预编码采用归一化预编码向量或矩阵。

进一步地，对所述用户2采用发分集传输模式。

进一步地，还包括：如果所述用户1的天线数多于所述用户2，则在部分天线端口上进行多用户数据发送，剩余天线端口上只发送所述用户1数据。

进一步地，还包括：对于进行了预干扰消除的用户，在其接收端进行MIMO检测之前还进行与发送端相同的取模处理。

本发明给出的下行多用户数据传输方法中可以实现对一个配对用户采用发分集传输模式，另一个配对用户则采用任何传输模式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍。

图1为本发明实施例提出的下行2用户数据传输流程框图；

图2为本发明实施例提出的近用户UE1的接收端处理流程框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明的一个实施例本提出一种下行多用户数据传输方法，对所述多用户的待发送数据采用不同的预编码或传输模式进行传输，包括：

对所述多用户的编码后的码字流分别进行加扰、调制映射、功率分配、层映射和MIMO预编码，然后再进行RE映射和OFDM调制并发射；

在所述MIMO预编码之后，还包括：对所述多用户中的一个用户或多个用户的数据进行预干扰消除。

在一个可选实施例中，预干扰消除包括如下步骤：直接干扰消除和取模处理。

在一个可选实施例中，在2用户系统中对近用户的数据进行所述预干扰消除。

在一个可选实施例中，用户1为近用户，用户2为远用户则：

所述直接干扰消除按如下公式进行：x_1,i-x_2,i，

其中x_1,i和x_2,i分别表示用户1和用户2的经过功率分配、层映射和MIMO预编码之后的第i层数据；

所述取模处理按如下公式进行：

其中，Re(x)和Im(x)分别表示取复数x的实部和虚部；的取值与调制方式有关，具体包括：

α为功率分配因子，0<α<0.5；

表示小于等于a的最大整数。

在一个可选实施例中，MIMO预编码采用归一化预编码向量或矩阵。

在一个可选实施例中，用户2采用发分集传输模式。

在一个可选实施例中，还包括：如果所述用户1的天线数多于所述用户2，则在部分天线端口上进行多用户数据发送，剩余天线端口上只发送所述用户1数据。

在一个可选实施例中，还包括：对于进行了预干扰消除的用户，在其接收端进行MIMO检测之前还进行与发送端相同的取模处理。

实施例

发送端：

请参考图1，为下行2用户数据传输流程框图。图中TB_1,1表示UE1编码后的第一个码字流，TB_1,2表示UE1编码后的第二个码字流，TB_2,1表示UE2编码后的第一个码字流，TB_2,2表示UE2编码后的第二个码字流。α为功率分配因子，通常UE1为近用户，UE2为远用户，为了保证UE2的可靠解码，要求0<α<0.5。x_i,j表示UEi经过功率分配、层映射和预编码之后的第j层数据。

对于下行链路来说，eNB知道发送给每个UE的信号以及采用的传输模式。 因此其中某一个用户在发射端可以进行预干扰消除，不仅能够消除另一个用户的干扰，同时还能够简化接收机的处理流程。对于两用户系统，通常会对近用户(UE1)进行预干扰消除，而对远用户(UE2)则不做任何处理。

如图1所示，预干扰消除过程在MIMO预编码之后进行。包括关键两步：直接干扰消除和取模运算。直接干扰消除的算法为x_1,i-x_2,i。假设采用的预编码为归一化预编码，为了保证干扰消除之后信号的功率约束，进行如下的取模运算：

其中，Re(x)和Im(x)分别表示取复数x的实部和虚部。为一个与UE1的调制方式有关的参数，取值如下：

将经过预干扰消除之后信号进行RE映射和OFDM调制之后就可以通过相应的天线端口进行发送。

对于UE2来说则不做任何处理，经过层映射、预编码之后直接进行RE映射和OFDM调制，之后再通过相应的天线端口进行发送。

接收端：

对于UE1，同样为了满足功率约束，在接收端进行MIMO检测之前需要再次进行取模操作。具体计算方式与发射机完全相同。请参考图2，为近用户UE1的接收端处理流程框图。

对于UE2，由于在发射端没有进行额外的处理，接收机可以直接采用传统的单用户接收机进行数据接收检测，此时UE2将UE1的信号当做高斯白噪声。

在上述实施例中，为了允许两用户采用不同的预编码或传输模式，预干扰消除操作在预编码之后进行；用户采用归一化的预编码向量或矩阵，即预编码不能改变发射信号的功率；UE2采用了发分集传输模式，对应的天线端口数可以为2或4，因此UE1的天线端口数通常也是2或4，若UE1的天线数为8， 则UE2和UE1的信号仅仅在部分天线端口(2个或4个)上进行多用户发送，剩余天线端口上则只发送UE1的信号；为了保证收发信机的功率约束，在UE1的发射机和接收机中同时引入相同的取模运算；因为UE2在信号接收时将UE1的信号当做高斯白噪声进行处理，为了保证UE2信号的可靠接收，给UE2分配了更多的功率，即要求0<α<0.5。

通过上述实施例可以看出，本发明通过预干扰消除方法实现了两用户的同时同频传输，且其中一个用户为完全无干扰传输，而不必要求两用户采用相同的传输模式或预编码矩阵，更加符合配对用户中远用户和近用户传输特性。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。