專利名稱：用于提高無線蜂窩系統的下行傳輸效率的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于提高無線蜂窩系統的下行傳輸效率的方法，屬于無線通信技術領域。
背景技術：
在傳統蜂窩移動通信系統中，位于小區(qū)邊緣的移動臺，由于距離本小區(qū)基站較遠，而距離鄰近小區(qū)基站較近，導致了接收信號中有用信號(來自本小區(qū)基站)較弱而干擾信號(來自鄰近小區(qū))較強的情況。而這樣低的接收信噪比對高速率高效率的下行傳輸是非常不利的，然而基于公平性的原則，對于位于小區(qū)邊緣的用戶，也必須提供不低于其它用戶的服務質量。在傳統的解決方法中，一般通過增加對該用戶的傳輸功率的方式來提高接信噪比，而這樣對系統資源造成了浪費，同時也加大了對其它用戶的干擾。也可以通過多基站聯合發(fā)送的方法，利用時頻域的分集效果來提高接收質量，但是這要求相鄰的基站利用互不干擾的信道進行聯合發(fā)送，這同樣占用了更多的系統資源。
在某些情況下，多用戶干擾也可以作為有用信號而得到利用，這就是多用戶檢測的概念。verdu提出了應用于擴頻系統的多用戶檢測結構，它的基本概念就是接收機利用對于所有用戶發(fā)送信號所使用的擴頻序列的先驗知識，不是將其它用戶干擾作為噪聲處理，而是利用一些線性處理，將其和有用信號一起檢測出來，同時還可以利用一些非線性的處理(例如干擾抵消等等)來提高檢測性能，在某些條件下，可以達到單用戶接收的性能(也就是完全去除了多用戶干擾)。而poor將信道編碼和多用戶檢測相結合，同時引入turbo迭代結構，就得到了編碼多用戶檢測的結構，它可以在系統性能和多用戶檢測復雜度方面有著較好的折中。
交織多址的概念最早由Li Ping提出，它的基本內容包括發(fā)送端在編碼器和調制器之間插入比特交織器，并使得不同的用戶使用不同的交織圖案。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提出一種用于提高無線蜂窩系統的下行傳輸效率的方法，引入交織多址和移動臺鄰近基站聯合發(fā)送的概念，在不占用更多系統資源的前提下，提高小區(qū)邊緣用戶的下行傳輸質量。
本發(fā)明提出的用于提高無線蜂窩系統的下行傳輸效率的方法，包括如下步驟(1)蜂窩系統中的每個基站或扇區(qū)向每個用戶發(fā)送數據時，在編碼和調制過程之間插入比特交織，不同的基站或扇區(qū)采用不同的交織圖案；(2)蜂窩系統的接收端對來自相鄰基站或扇區(qū)的一個或幾個主要的同信道干擾源的干擾信號強度進行判斷，若干擾信號強度小于設定閾值，則該接收端所屬的基站或扇區(qū)單獨向該接收端發(fā)送信號，若干擾信號強度大于設定閾值，則進行下述步驟(3)；(3)使對該接收端造成了干擾的基站或扇區(qū)與該接收端所屬的基站或扇區(qū)同時使用同一信道向該接收端共同發(fā)送信號，不同的基站或扇區(qū)根據不同的交織圖案進行區(qū)分；(4)蜂窩系統的接收端使用多用戶聯合檢測，將上述每個基站或扇區(qū)發(fā)送至該接收端的數據進行檢測并合并。
上述方法中，比特交織的方法為在每個基站和扇區(qū)向每個用戶發(fā)送數據時，在信道編碼器和調制器之間，插入比特交織操作，對編碼比特采用本基站或扇區(qū)特定的交織圖案進行交織。
上述方法中，多用戶聯合檢測的方法包括以下步驟(1)蜂窩系統的移動臺接收到來自基站或扇區(qū)的信號，在載波解調和數據解調后，根據接收的信號、信道特性、相鄰基站或扇區(qū)的同信道信號以及下述步驟(4)輸出的數據流進行多用戶檢測，得到發(fā)送信號中編碼比特的后驗似然比；(2)對上述后驗似然比進行與所屬數據流發(fā)送時使用的比特交織相對應的比特解交織；(3)根據上述比特解交織得到的數據流，進行與該數據流發(fā)送時使用的信道編碼相對應的信道譯碼，并輸出信道編碼前數據的后驗似然比；(4)將上述信道編碼前數據的后驗似然比根據其所屬數據流，進行與該數據流發(fā)送時相同的信道編碼和比特交織，得到的數據流送入步驟(1)的多用戶檢測過程中；(5)重復步驟(1)～(4)，根據對步驟(3)得到的數據的后驗似然比進行判決并合并，得到移動臺需要的數據流。
本發(fā)明提出的用于提高無線蜂窩系統的下行傳輸效率的方法，其優(yōu)點是對于位于小區(qū)邊緣的用戶而言，與鄰近的幾個基站的之間的信道衰落都很強，如果采用單一基站服務，會導致來自該基站的有用信號強度較小而鄰小區(qū)干擾較強的情況。本發(fā)明引入相鄰基站聯合發(fā)送的概念，使得鄰近基站對其同樣發(fā)送有用信號，同時使所有這些有用信號占用同一時頻單元，使用不同的交織圖案進行區(qū)分，不浪費更多的系統資源。而該用戶在接收結構中采用多用戶聯合檢測方案，將所有這些有用數據檢測合并，由于空間分集效果，有效的提高了位于小區(qū)邊緣用戶的下行傳輸效率，同時還不占用更多的系統資源。


圖1是本發(fā)明方法的原理說明示意圖，以頻率復用系數為2的蜂窩系統為例。
圖2是圖1中兩個相鄰的基站(BS1、BS2)和位于該兩個基站之間的共享同一信道(時頻單元)的移動臺(MS1)的結構示意圖。
圖3是圖2中基站1、2(BS1、BS2)向所共同服務的移動臺(MS1)發(fā)送信號的的發(fā)送過程示意圖。
圖4是圖2中的移動臺采用多用戶聯合檢測的接收過程示意圖。
圖1-圖4中，11是基站1(BS1)，12是基站2(BS2)，13是移動臺1(MS1)。
具體實施例方式
本發(fā)明提出的用于提高無線蜂窩系統的下行傳輸效率的方法，首先蜂窩系統中的每個基站或扇區(qū)向每個用戶發(fā)送數據時，在編碼和調制過程之間插入比特交織，不同的基站或扇區(qū)采用不同的交織圖案；蜂窩系統的接收端對來自相鄰基站或扇區(qū)的一個或幾個主要的同信道干擾源的干擾信號強度進行判斷，若干擾信號強度小于設定閾值，則該接收端所屬的基站或扇區(qū)單獨向該接收端發(fā)送信號，若干擾信號強度大于設定閾值，則使對該接收端造成了干擾的基站或扇區(qū)與該接收端所屬的基站或扇區(qū)同時使用同一信道向該接收端共同發(fā)送信號，不同的基站或扇區(qū)根據不同的交織圖案進行區(qū)分；蜂窩系統的接收端使用多用戶聯合檢測，將上述每個基站或扇區(qū)發(fā)送至該接收端的數據進行檢測并合并。
上述方法中，比特交織的方法為在每個基站和扇區(qū)向每個用戶發(fā)送數據時，在信道編碼器和調制器之間，插入比特交織操作，對編碼比特采用本基站或扇區(qū)特定的交織圖案進行交織。
上述方法中，多用戶聯合檢測的方法包括以下步驟(1)蜂窩系統的移動臺接收到來自基站或扇區(qū)的信號，在載波解調和數據解調后，根據接收的信號、信道特性、相鄰基站或扇區(qū)的同信道信號以及下述步驟(4)輸出的數據流進行多用戶檢測，得到發(fā)送信號中編碼比特的后驗似然比；(2)對上述后驗似然比進行與所屬數據流發(fā)送時使用的比特交織相對應的比特解交織；(3)根據上述比特解交織得到的數據流，進行與該數據流發(fā)送時使用的信道編碼相對應的信道譯碼，并輸出信道編碼前數據的后驗似然比；(4)將上述信道編碼前數據的后驗似然比根據其所屬數據流，進行與該數據流發(fā)送時相同的信道編碼和比特交織，得到的數據流送入步驟(1)的多用戶檢測過程中；(5)重復步驟(1)～(4)，根據對步驟(3)得到的數據的后驗似然比進行判決并合并，得到移動臺需要的數據流。
以下結合附圖介紹本發(fā)明的內容。參見圖1，它是一個以頻率復用系數為2的蜂窩系統為例的蜂窩通信網絡的簡圖，此圖中的以BS1和BS2為基站的小區(qū)共享了下行頻段F1，移動臺MS1則位于兩個基站的邊緣，BS1和BS2同時為MS1服務。
圖2是對圖1兩個相鄰的基站BS1和BS2以及從屬于這兩個基站的移動臺MS1組成。需要說明的是，為了方便和表述清晰，這里舉的例子是兩基站和一移動臺，但是這個網絡并沒有對單元的數量(即相鄰基站的個數及其所服務的移動臺的數量)以及單元的拓撲(即相鄰基站的相對位置，以及對某個移動臺造成干擾的鄰小區(qū)基站的個數和方位)進行限制。從圖中可以看出，BS1和BS2使用同一信道(時頻單元)對MS1發(fā)送數據。
圖3是圖2中基站的發(fā)送結構圖。在這個方案中，需要向MS1傳送的數據首先經過在兩個聯合發(fā)送的基站BS1/BS2之間進行一定的復接和分配，得到兩個子數據流，然后每個子數據流都經過一個信道編碼器，得到的編碼符號再經過一個擴頻和加擾單元，然后送入基站特定交織器，交織后送入調制和載波相乘單元產生發(fā)射信號。
該發(fā)送方案的基本特點就在于在數據調制的前端，加入了一個比特交織器，該交織器的交織圖案由基站決定的，也就是說，在本圖中，BS1和BS2所使用的交織圖案是不同的。除此以外，其它的單元都不是限制性的。例如，如果該系統采用的是CDMA多址接入方式，經過信道編碼器后的符號需要經過擴頻加擾單元，但是如果采用其它接入方式(例如TDMA/FDMA方式)，并不一定需要擴頻加擾單元，同樣，如果采用的是IFDMA的多址接入方式，在擴頻單元后面可能還需要一個切普重復(chip-repetition)單元，然后再接入基站特定的交織器。
同樣的，在經過交織器后，信號的處理單元也不是由圖3限定的，圖3只是給出了一個單載波系統的例子，如果該系統應用在OFDM平臺上，交織后的比特符號還需要經過子載波映射和調制等一系列的OFDM調制單元。
總的來說，圖3基本的特點就在于相鄰的基站占用同樣的時頻單元，使用交織圖案來區(qū)分，對位于小區(qū)邊緣的用戶進行多基站聯合發(fā)送。
圖2中移動臺(MS1)的接收方案參見圖4，移動臺分別檢測出所有基站發(fā)送給自己的信號，在本圖中，就是意味著移動臺MS1將兩個基站(BS1和BS2)發(fā)送給自己的兩個子數據流都檢測出來，合并后成為自己需要的數據流。需要注意的是，接收結構也對具體的多址方式、干擾的數量以及調制方式沒有限制。
權利要求
1.一種用于提高無線蜂窩系統的下行傳輸效率的方法，其特征在于該方法包括如下步驟(1)蜂窩系統中的每個基站或扇區(qū)向每個用戶發(fā)送數據時，在編碼和調制過程之間插入比特交織，不同的基站或扇區(qū)采用不同的交織圖案；(2)蜂窩系統的接收端對來自相鄰基站或扇區(qū)的一個或幾個主要的同信道干擾源的干擾信號強度進行判斷，若干擾信號強度小于設定閾值，則該接收端所屬的基站或扇區(qū)單獨向該接收端發(fā)送信號，若干擾信號強度大于設定閾值，則進行下述步驟(3)；(3)使對該接收端造成了干擾的基站或扇區(qū)與該接收端所屬的基站或扇區(qū)同時使用同一信道向該接收端共同發(fā)送信號，不同的基站或扇區(qū)根據不同的交織圖案進行區(qū)分；(4)蜂窩系統的接收端使用多用戶聯合檢測，將上述每個基站或扇區(qū)發(fā)送至該接收端的數據進行檢測并合并。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的比特交織的方法為在每個基站和扇區(qū)向每個用戶發(fā)送數據時，在信道編碼器和調制器之間，插入比特交織操作，對編碼比特采用本基站或扇區(qū)特定的交織圖案進行交織。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的多用戶聯合檢測的方法包括以下步驟(1)蜂窩系統的移動臺接收到來自基站或扇區(qū)的信號，在載波解調和數據解調后，根據接收的信號、信道特性、相鄰基站或扇區(qū)的同信道信號以及下述步驟(4)輸出的數據流進行多用戶檢測，得到發(fā)送信號中編碼比特的后驗似然比；(2)對上述后驗似然比進行與所屬數據流發(fā)送時使用的比特交織相對應的比特解交織；(3)根據上述比特解交織得到的數據流，進行與該數據流發(fā)送時使用的信道編碼相對應的信道譯碼，并輸出信道編碼前數據的后驗似然比；(4)將上述信道編碼前數據的后驗似然比根據其所屬數據流，進行與該數據流發(fā)送時相同的信道編碼和比特交織，得到的數據流送入步驟(1)的多用戶檢測過程中；(5)重復步驟(1)～(4)，根據對步驟(3)得到的數據的后驗似然比進行判決并合并，得到移動臺需要的數據流。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于提高無線蜂窩系統的下行傳輸效率的方法，屬于無線通信技術領域。首先蜂窩系統中的每個基站或扇區(qū)向每個用戶發(fā)送數據時，在編碼和調制過程之間插入比特交織，不同的基站或扇區(qū)采用不同的交織圖案；對位于小區(qū)邊緣的用戶，鄰近基站使用同一信道共同發(fā)送有用信號，使用不同的交織圖案進行區(qū)分，在接收端采用多用戶聯合檢測方案，將所有這些有用數據檢測合并。本發(fā)明的方法，有效的提高了位于小區(qū)邊緣用戶的下行傳輸效率，同時還不占用更多的系統資源。
文檔編號H04L1/00GK1744748SQ20051010524
公開日2006年3月8日 申請日期2005年9月28日 優(yōu)先權日2005年9月28日
發(fā)明者李云洲, 許希斌, 周世東, 張秀軍, 王京, 肖立民, 粟欣, 李強 申請人:清華大學