[發明專利]多輸入多輸出蜂窩通信系統中下行多用戶多中繼傳輸方法

無效

• 申請號: 201010608554.1
• 申請日: 2010-12-28
• 公開（公告）號: CN102082632A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發明（設計）人: 劉恒;郝莉;范平志
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L25/02;H04B7/08;H04B7/15
• 代理公司: 成都博通專利事務所 51208
• 代理人: 陳樹明

技術領域

本發明涉及多輸入多輸出(MIMO)通信系統的中繼傳輸方法，尤其涉及多輸入多輸出蜂窩通信系統中下行多用戶多中繼傳輸方法。

背景技術

研究表明，在基于多輸入多輸出的蜂窩通信系統中，中繼技術可以有效降低路徑損耗帶來的功率資源的浪費，提高邊緣用戶的接收信噪比，擴大通信覆蓋的范圍，而多中繼技術更能夠充分利用系統的空間自由度，為系統提供更高數據速率和頻譜效率。中繼傳輸方案分為解碼轉發(DF)與放大轉發(AF)兩種，其中，AF中繼由于復雜度低和處理速度快等優勢，被廣泛的應用。

在基于AF多中繼通信系統中，基站向不同中繼發射數據或者中繼向不同用戶放大轉發數據的時候，不可避免的面臨問題是如何消除不同數據流之間的干擾。現有的技術方案中，有一些方案采取頻分(FDD)或者時分(TDD)的方式，協調不同的數據在正交的時頻信道上進行傳輸，這些方案沒有充分利用MIMO系統的空分信道的特點，對系統資源造成了一定的損失。還有一些方案，將多個中繼看成一個虛擬MIMO系統，采用不同中繼間協同波束成形的方式來消除用戶間的干擾，這些方案，需要中繼間交互用戶信道信息和數據信息，增加了系統開銷，并且對中繼發射定時十分的敏感，因此對系統的實現提出了很高的要求。

綜上所述，現有的多中繼技術在解決多用戶干擾、充分利用空分信道以及系統實現復雜度方面仍然存在著一定缺陷，如何在多中繼系統中，設計一種合適的能夠消除用戶之間干擾、充分利用空分信道信息并且適用于現實場景的多中繼傳輸方案具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種多輸入多輸出蜂窩通信系統中下行多用戶多中繼傳輸方法，該方法能完全消除數據流之間的干擾、可充分利用空間信道自由度并能有效控制系統開銷和降低系統的定時敏感程度。

本發明實現其發明目的，所采用的技術方案是，一種多輸入多輸出蜂窩通信系統中下行多用戶多中繼傳輸方法，其作法是：

A、湯姆林森-哈拉希瑪預編碼傳輸

在每個傳輸過程的第一個時隙，配備K(K＞N，N≥2)根天線的基站(BS)從每個被利用的中繼站(RS_i，i＝1，2，...，N)的K根天線各選擇一根天線作為接收天線、并從基站服務用戶(MS_m，m＝N+1，N+2，...，K)的L(L≥2)根天線中各選擇一根天線作為接收天線，接收天線共K根，將K根接收天線到基站的信道組合成一個完整的信道矩陣H，基站對信道矩陣H進行LQ分解，得到塊下三角陣與酉陣的乘積，利用塊下三角陣對用戶發送的數據進行預刪除，預刪除后的數據進行取模處理，并通過酉陣對取模后的數據前向濾波得到湯姆林森-哈拉希瑪預編碼方法的預編碼數據，基站再向接收天線發送預編碼數據；

B、檢測與中繼放大

傳輸過程的第一時隙，基站服務用戶(MS_m)將接收到的預編碼數據通過信道估計估算出預編碼數據中的功率放大因子，并將功率放大因子消除后進行取模計算檢測出原始的數據信息；中繼站(RS_i)則將其接收到的預編碼數據進行直接放大；

C、基站與中繼干擾對齊預編碼

傳輸過程的第二個時隙，基站采用基于干擾對齊的線性預編碼方式傳輸一個新的數據，給第一個時隙中未獲得服務的基站服務用戶(MS_K+1)；而中繼站(RS_i)則將放大后的預編碼數據再進行基于干擾對齊的線性預編碼并發送給中繼服務用戶MS_i；

D、第二個時隙的檢測：傳輸過程的第二個時隙，在第二個時隙獲得服務的基站服務用戶MS_K+1直接用接收矩陣檢測出發送信號；中繼服務用戶MS_i則先通過接收矩陣檢測出放大的預編碼數據，然后通過信道估計估算出預編碼數據中的功率放大因子，并將其消除后進行取模計算檢測出原始的數據信息。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1、在每個傳輸過程的第二個時隙中，基站傳輸一個新的數據給一個新的基站服務用戶。與基站在第二時隙中處于空閑狀態、并不發送任何信息的現有基于中繼的傳輸方法相比，本發明充分利用了空分信道的自由度，提高了頻譜效率。對于當前廣泛使用的四天線基站系統，本發明能夠提高25％的空間自由度。

2、在第一個時隙采取湯姆林森-哈拉希瑪(TH)預編碼方式，該預編碼方式能完全消除數據流之間的干擾，不需要接收天線間的聯合處理，適合在基于AF的中繼傳輸中使用，并且可以通過天線選擇技術進一步提高信道增益。