一種基于比特重排的中繼轉發(fā)方法和裝置制造方法
【專利摘要】一種基于比特重排的中繼轉發(fā)方法和裝置。本發(fā)明提出了一種在無線通信系統(tǒng)的第一設備中轉發(fā)由第二設備發(fā)送的多階正交幅度調制信號的方法，包括：接收從第二設備發(fā)送的初始的多階正交幅度調制信號；解碼該信號得到初始的符號序列，所述符號序列包含至少一個符號，所述符號包含一個比特序列，所述比特序列中包括前部和后部，其中所述前部和后部的比特的可靠性不同；對所述比特序列的所述前部和所述后部進行重排，使得所述重排后的符號中的比特序列中與所述前部對應的位置中包含至少一個所述后部中的比特，并且所述后部對應的位置中包含至少一個所述前部中的比特；以所述重排后的符號組成重排后的符號序列；以及編碼所述重排后的符號序列得到重排后的多階正交幅度調制信號并發(fā)送該信號。
【專利說明】一種基于比特重排的中繼轉發(fā)方法和裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信【技術領域】，尤其涉及中繼協(xié)作傳輸領域。
【背景技術】
[0002]中繼協(xié)作傳輸技術，作為LTE的后續(xù)發(fā)展LTE-Advanced所確定的基礎功能之一，受到了普遍的關注。它的主要特點是能夠使難以采用多天線技術的移動終端獲得發(fā)送分集増益，由此克服衰落信道對無線通信系統(tǒng)的不良影響。
[0003]現有的3G/LTE無線通信系統(tǒng)里使用的中繼協(xié)作傳輸方法主要是解碼轉發(fā)中繼(decode-and-forward,簡稱DF)。該方法的轉發(fā)過程如附圖1所示，主要包括兩個階段:如附圖1(a)所示，在第一階段，發(fā)送端(例如一個用戶終端，UE)將數據包同時發(fā)送給接收端(例如ー個基站，eNB)和ー個中繼節(jié)點(Relay Node，簡稱RN，這里的RN可以是中繼設備，也可以是另ー個UE);如附圖1(b)所示，在第二階段，RN解碼數據包并重新編碼，然后將重新編碼的數據包發(fā)送給接收端，而在接收端，使用最大比合并(maximal ratio combing,簡稱MRC)方法將兩次接收到的信號合并進行解碼得到發(fā)送端傳輸的數據。
[0004]DF方法的主要問題是，由于在現有的3G/LTE系統(tǒng)中使用的是正交幅度調制(Quadrature Amplitude Modulation,簡稱QAM)方式，而根據3GPP標準所選用的調制星座圖，ー個符號中不同位置的比特具有不同的可靠性。以16QAM為例，每個符號包括4個比特(bib2b3b4)，而3GPP規(guī)定的星座圖如附圖2所示?？梢钥闯觯琤1； b2位置的比特的不同取值分布在不同的象限，可以通過象限進行區(qū)分；而133，134位置的比特的不同取值分布在同一象限，必須在象限內進行區(qū)分。因此b1; b2位置的比特具有更遠的歐幾里得距離，也就是說，b1;b2位置的比特具有更高的可靠性，而、，、位置的比特可靠性較低。而DF方法由于在轉發(fā)時使用的是和發(fā)送端同樣的符號，即可靠性較低的比特在經過轉發(fā)后可靠性會進ー步下降，因此其性能受限于可靠性較低的比特，即b3，b4位置的比特的誤碼率是影響DF方法整體誤碼率的主要因素。
[0005]現有技術中針對多階QAM調制中比特可靠性差異的特點，相應的提出了一些基于星座重組的技術方案用于均衡比特之間的可靠性差異，典型的如在HARQ中使用的基于星座重組的重傳方法。該方法通過在接收端和發(fā)送端存儲同樣的ー組調制星座圖，并在發(fā)送端根據接收端的反饋，在毎次重傳時選用不同的星座圖進行調制，在接收端使用相應的星座圖進行解調，從而均衡比特可靠性差異，達到減少傳輸錯誤的目的。然而此類基于星座重組的方法并不適合當前中繼協(xié)作傳輸的實際應用場景。主要原因包括:一，需要相應的控制信令和接收端的反饋信號來指示如何進行星座重組，而協(xié)作中繼傳輸方式是直接轉發(fā)，井沒有接收反饋后再發(fā)送的步驟；ニ，現有的3GPP規(guī)范已經明確規(guī)定了各階QAM調制所使用的星座圖，使用規(guī)范之外的星座圖可能導致設備兼容問題，另外此類方法要求接收端和RN存儲所有可能的星座圖，而協(xié)作中繼傳輸的一大優(yōu)點就是可以由某一 UE充當RN，在由UE充當RN的情況下，存儲所有可能的星座圖對UE來說加大了終端設備的存儲要求，提高了成本；三，此類方法需要通過復雜的捜索算法尋找最優(yōu)星座圖，加大了對RN運算能力的要求，同樣也不適用于UE充當RN的情況。
[0006]為此，需要一種新的在中繼協(xié)作傳輸過程中用于均衡QAM調制符號比特可靠性差異的方法，并且該方法應當盡量兼容現有規(guī)范并適合于UE充當RN的情況。

【發(fā)明內容】

[0007]為解決現有技術中的上述問題，本發(fā)明提出ー種新的轉發(fā)方法，在RN轉發(fā)信號之前，將QAM調制符號中的比特序列先進行重排操作，將可靠性不同的位置的比特進行重排，然后再進行調制并發(fā)送。而在接收端，接收發(fā)送端發(fā)出的原始信號和RN轉發(fā)的進行過重排的信號，然后使用合并估計方法進行解碼。
[0008]具體地，根據本發(fā)明的第一方面，提出了ー種在無線通信系統(tǒng)的第一設備中轉發(fā)由第二設備發(fā)送的多階正交幅度調制信號的方法，包括以下步驟:接收從所述第二設備發(fā)送的初始的多階正交幅度調制信號；解碼所述初始的多階正交幅度調制信號得到初始的符號序列，所述符號序列包含至少ー個符號，所述符號包含一個比特序列，所述比特序列中包括前部和后部，其中所述前部的比特的可靠性不同于所述后部的比特的可靠性；對所述比特序列的所述前部和所述后部進行重排得到重排后的符號，使得所述重排后的符號中的比特序列中與所述前部對應的位置中包含至少ー個所述后部中的比特，并且所述后部對應的位置中包含至少ー個所述前部中的比特；以所述重排后的符號組成重排后的符號序列；以及編碼所述重排后的符號序列得到重排后的多階正交幅度調制信號并發(fā)送所述重排后的多階正交幅度調制信號。
[0009]優(yōu)選地，所述由第二設備發(fā)送的多階正交幅度調制信號為16QAM信號或者64QAM信號。
[0010]更優(yōu)選地，當所述前部和所述后部的長度相同時，所述重排為將所述前部的比特和所述后部的比特進行交換。
[0011]優(yōu)選地，所述第一設備為中繼設備或者用戶設備。
[0012]根據本發(fā)明的第二方面，提出了ー種在無線通信系統(tǒng)的第三設備中接收多階正交幅度調制信號的方法，包括以下步驟:接收從第二設備發(fā)送的初始的多階正交幅度調制信號；接收從第一設備發(fā)送的根據本發(fā)明第一方面的方法生成的重排后的多階正交幅度調制信號；以及根據接收到的所述初始的多階正交幅度調制信號和所述重排后的多階正交幅度調制信號，進行基于合并估計的解碼操作。
[0013]優(yōu)選地，所述基于合并估計的解碼操作為基于最大后驗方法的解碼操作。
[0014]更優(yōu)選地，所述基于最大后驗方法的解碼操作為基于對數似然比的解碼操作。
[0015]更優(yōu)選地，所述基于對數似然比的解碼操作包括:分別計算所述初始的多階正交幅度調制信號和所述重排后的多階正交幅度調制信號中每個比特的對數似然比值；按照根據本發(fā)明第一方面的方法的重排步驟中的重排操作的對應關系，將所述初始的多階正交幅度調制信號中每個比特的對數似然比值與同其對應的所述重排后的多階正交幅度調制信號中每個比特的對數似然比值進行合并得到合并后每個比特的對數似然比值；基于所述合并后每個比特的對數似然比值進行解碼操作。
[0016]根據本發(fā)明的第三方面，提出了一種用于在無線通信系統(tǒng)的第一設備中轉發(fā)由第ニ設備發(fā)送的多階正交幅度調制信號的裝置，包括:接收單元，用于從所述第二設備發(fā)送的初始的多階正交幅度調制信號；解碼單元，用于解碼所述初始的多階正交幅度調制信號得到初始的符號序列，所述符號序列包含至少ー個符號，所述符號包含一個比特序列，所述比特序列中包括前部和后部，其中所述前部的比特的可靠性不同于所述后部的比特的可靠性；重排單元，對所述比特序列的所述前部和所述后部進行重排得到重排后的符號，使得所述重排后的符號中的比特序列中與所述前部對應的位置中包含至少ー個所述后部中的比特，并且所述后部對應的位置中包含至少ー個所述前部中的比特；組合單元，用于將所述重排的符號組成重排后的符號序列；編碼發(fā)射単元，用于編碼所述重排后的符號序列得到重排后的多階正交幅度調制信號并發(fā)送所述重排后的多階正交幅度調制信號。
[0017]優(yōu)選地，所述由第二設備發(fā)送的多階正交幅度調制信號為16QAM信號或者64QAM信號。
[0018]更優(yōu)選地，當所述前部和所述后部的長度相同時，所述重排單元為將所述前部的比特和所述后部的比特進行交換。
[0019]優(yōu)選地，所述第一設備為中繼設備或者用戶設備。
[0020]根據本發(fā)明的第四方面，提出了一種用于在無線通信系統(tǒng)的第三設備中接收多階正交幅度調制信號的裝置，包括:接收單元，用于接收從第二設備發(fā)送的初始的多階正交幅度調制信號和從第一設備發(fā)送的根據權利要求1的方法生成的重排后的多階正交幅度調制信號；解碼單元，用于根據接收到的所述初始的多階正交幅度調制信號和所述重排后的多階正交幅度調制信號，進行基于合并估計的解碼操作。
[0021]優(yōu)選地，所述解碼單元進行的所述基于合并估計的解碼操作為基于最大后驗方法的解碼操作。
[0022]更優(yōu)選地，所述解碼單元進行的所述基于最大后驗方法的解碼操作為基于對數似然比的解碼操作。
[0023]更優(yōu)選地，所述解碼單元進行的所述基于對數似然比的解碼操作包括:分別計算所述初始的多階正交幅度調制信號和所述重排后的多階正交幅度調制信號中每個比特的對數似然比值；按照根據本發(fā)明第一方面的方法的重排步驟中的重排操作的對應關系，將所述初始的多階正交幅度調制信號中每個比特的對數似然比值與同其對應的所述重排后的多階正交幅度調制信號中每個比特的對數似然比值進行合并得到合并后每個比特的對數似然比值；基于所述合并后每個比特的對數似然比值進行解碼操作。
[0024]本發(fā)明中，通過在RN轉發(fā)信號前對QAM符號的比特序列進行位置的重排，實際上將可靠性較高的比特與可靠性較低的比特進行了交換。也就是說，避免了可靠性較低的比特在轉發(fā)過程中可靠性的進ー步下降，從而均衡了不同比特之間的可靠性差異。考慮到轉發(fā)的性能主要受限于可靠性較低的比持，因此本發(fā)明從整體上提升了轉發(fā)的性能。同時在RN處的操作非常簡單，只需將解碼后的符號的比特序列進行位置的重排，無需增加控制信令或接收反饋信號，對現有規(guī)范影響很?。欢覍崿F這ー操作的開銷也很小，尤其適用于UE充當RN的情況。另外在接收端通過合并估計的方法將對應的比特的對數似然比值簡單合并即可實現解碼，接收端的運算開銷也很小。即本發(fā)明達到了以較小的開銷提升中繼協(xié)作傳輸性能的有益效果。
【專利附圖】

【附圖說明】[0025]通過參照附圖閱讀以下所作的對非限制性實施例的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)勢將會更為明顯。
[0026]圖1 (a)和1 (b)示出了 DF方法的轉發(fā)過程；
[0027]圖2示出了 3GPP規(guī)范規(guī)定的16QAM星座圖；
[0028]圖3(a)和3(b)示出了根據本發(fā)明的中繼協(xié)作傳輸方法過程；
[0029]圖4示出了根據本發(fā)明的信號轉發(fā)流程圖；
[0030]圖5示出了根據本發(fā)明的信號接收流程圖；
[0031]圖6示出了根據本發(fā)明的信號轉發(fā)裝置框圖；
[0032]圖7示出了根據本發(fā)明的信號接收裝置框圖；
[0033]圖8示出了本發(fā)明與DF方法的性能比較仿真結果。
[0034]其中，相同或相似的附圖標記表示相同或相似的步驟特征或裝置/模塊。
【具體實施方式】
[0035]在以下優(yōu)選的實施例的具體描述中，將參考構成本發(fā)明一部分的所附的附圖。所附的附圖通過示例的方式示出了能夠實現本發(fā)明的特定的實施例。示例的實施例并不旨在窮盡根據本發(fā)明的所有實施例?？梢岳斫?，在不偏離本發(fā)明的范圍的前提下，可以利用其他實施例，也可以進行結構性或者邏輯性`的修改。因此，以下的具體描述并非限制性的，且本發(fā)明的范圍由所附的權利要求所限定。
[0036]附圖3(a)和3(b)示出了根據本發(fā)明的中繼協(xié)作傳輸方法過程。不失一般性，在本實施例中使用的是16QAM調制，同樣本發(fā)明可以方便的適用于其他階數的QAM信號。例如64QAM的情況下，每個符號包括6個比特，而b1; b2位置的比特同樣具有比其他位置的比特更高的可靠性，也存在比特之間可靠性差異的問題，通過本發(fā)明的比特位置重排的方法，同樣可以達到均衡比特之間可靠性差異的效果。
[0037]如附圖3(a)所示，在轉發(fā)過程的第一階段，發(fā)送端(例如一個用戶終端，UE)將原始信號同時發(fā)送給接收端(例如ー個基站，eNB)和ー個中繼節(jié)點(Relay Node，簡稱RN，這里的RN可以是中繼設備，也可以是另ー個UE)，不失一般性，這里發(fā)送的原始信號包含ー個16QAM符號序列,該符號序列包含ー個16QAM符號Xi化山よ九)；如附圖3(b)所不，在轉發(fā)過程的第二階段，RN解碼數據包得到原始發(fā)送的符號ん(b1b2b3b4)，然后將ん的比特序列分成前后兩個部分，
[0038]前部包括(bib2)，后部包括(b3b4)，這兩部分的比特的可靠性不同，其中前部(bib2)的可靠性較高。重排這兩個部分生成重排后的符號ネ，使得ネ中的前部至少含有一個原來后部的比特(b3b4),并且足中的后部至少含有一個原來前部的比特(--);例如(b4b2bib3)或(b4b3b2bi)等各種形式。然后將重排后的符號ネ重新調制，發(fā)送到接收端。當原始信號所包含的符號序列中含有多個符號時，要對每個符號分別進行上述的重排操作，然后按原始符號序列的排列順序將重排后的符號組合成新的符號序列，然后對新的符號序列進行調制并發(fā)送。
[0039]本實施例中，更優(yōu)選的方案是在進行重排操作時，當前部和后部長度相等的情況下，交換前部和后部，即交換bA和b3b4的位置得到ネ(b3b4b1b2)，該優(yōu)選方案的實現最為簡單，均衡比特之間可靠性差異的效果最顯著。[0040]附圖4示出了根據上述中繼協(xié)作傳輸過程，在RN處進行數據轉發(fā)的具體方法:
[0041]S41.接收從所述第二設備發(fā)送的初始的多階正交幅度調制信號；
[0042]S42.解碼所述初始的多階正交幅度調制信號得到初始的符號序列，所述符號序列包含至少ー個符號，所述符號包含一個比特序列，所述比特序列中包括前部和后部，其中所述前部的比特的可靠性不同于所述后部的比特的可靠性；
[0043]S43.對所述比特序列的所述前部和所述后部進行重排得到重排后的符號，使得所述重排后的符號中的比特序列中與所述前部對應的位置中包含至少ー個所述后部中的比特，并且所述后部對應的位置中包含至少ー個所述前部中的比特；
[0044]S44.以所述重排的符號組成重排后的符號序列；
[0045]S45.編碼所述重排后的符號序列得到重排后的多階正交幅度調制信號并發(fā)送所述重排后的多階正交幅度調制信號。
[0046]而在接收端，接收到發(fā)送端發(fā)送的原始信號ん(b1b2b3b4)和RN轉發(fā)的重排后的信號天(b3b4b1b2)后，本發(fā)明提出，在接收端使用基于合并估計的軟信息合并技術解碼，由于接收端已經知道ん，名之間的比特序列的對應關系，采用合并估計的方法可以充分利用接收到的信息，獲得更好的性能。
[0047]具體的，可以采用多種基于合并估計的方式實現解碼，例如最大似然估計(maximum likelihood 簡稱 ML)方法，最大后驗估計(maximum a posteriori 簡稱 MAP)方法等?？紤]到ML方法的運算開銷較大，在本實施例中優(yōu)選MAP方法進行解碼。
[0048]不失一般性的,本實施例中優(yōu)選對數似然比(logarithmic likelihood ratios簡稱LLR)方法進行解碼，其他基于MAP的解碼方法同樣適用于本發(fā)明的解碼步驟。
[0049]首先，在轉發(fā)過程的第一階段，接收端受到的信號可以表示為下式:
[0050]= h.Xi+r^
[0051]其中yi為接收到的信號，h為發(fā)送端到接收端的信道響應，ηι為信道的噪聲。
[0052]相應的，符號XI的對數似然比LLRJXD可以由下式計算:
[0053]
【權利要求】
1.ー種在無線通信系統(tǒng)的第一設備中轉發(fā)由第二設備發(fā)送的多階正交幅度調制信號的方法，包括以下步驟: a.接收從所述第二設備發(fā)送的初始的多階正交幅度調制信號； b.解碼所述初始的多階正交幅度調制信號得到初始的符號序列，所述符號序列包含至少ー個符號，所述符號包含一個比特序列，所述比特序列中包括前部和后部，其中所述前部的比特的可靠性不同于所述后部的比特的可靠性； c.對所述比特序列的所述前部和所述后部進行重排得到重排后的符號，使得所述重排后的符號中的比特序列中與所述前部對應的位置中包含至少ー個所述后部中的比特，并且所述后部對應的位置中包含至少ー個所述前部中的比特； d.以所述重排后的符號組成重排后的符號序列；以及 e.編碼所述重排后的符號序列得到重排后的多階正交幅度調制信號并發(fā)送所述重排后的多階正交幅度調制信號。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述由第二設備發(fā)送的多階正交幅度調制信號為16QAM信號或者64QAM信號。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，當所述前部和所述后部的長度相同時，所述重排為將所述前部的比特和所述后部的比特進行交換。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，所述第一設備為中繼設備或者用戶設備。`
5.ー種在無線通信系統(tǒng)的第三設備中接收多階正交幅度調制信號的方法，包括以下步驟: -接收從第二設備發(fā)送的初始的多階正交幅度調制信號； -接收從第一設備發(fā)送的根據權利要求1的方法生成的重排后的多階正交幅度調制信號；以及 -根據接收到的所述初始的多階正交幅度調制信號和所述重排后的多階正交幅度調制信號，進行基于合并估計的解碼操作。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于合并估計的解碼操作為基于最大后驗方法的解碼操作。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于最大后驗方法的解碼操作為基于對數似然比的解碼操作。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于對數似然比的解碼操作包括: -分別計算所述初始的多階正交幅度調制信號和所述重排后的多階正交幅度調制信號中每個比特的對數似然比值； -按照根據權利要求1所述的方法的所述步驟c中的重排操作的對應關系，將所述初始的多階正交幅度調制信號中每個比特的對數似然比值與同其對應的所述重排后的多階正交幅度調制信號中每個比特的對數似然比值進行合并得到合并后每個比特的對數似然比值； -基于所述合并后每個比特的對數似然比值進行解碼操作。
9.一種用于在無線通信系統(tǒng)的第一設備中轉發(fā)由第二設備發(fā)送的多階正交幅度調制信號的裝置，包括:接收單元，用于從所述第二設備發(fā)送的初始的多階正交幅度調制信號； 解碼單元，用于解碼所述初始的多階正交幅度調制信號得到初始的符號序列，所述符號序列包含至少ー個符號，所述符號包含一個比特序列，所述比特序列中包括前部和后部，其中所述前部的比特的可靠性不同于所述后部的比特的可靠性； 重排單元，對所述比特序列的所述前部和所述后部進行重排得到重排后的符號，使得所述重排后的符號中的比特序列中與所述前部對應的位置中包含至少ー個所述后部中的比特，并且所述后部對應的位置中包含至少ー個所述前部中的比特； 組合單元，用于將所述重排的符號組成重排后的符號序列； 編碼發(fā)射単元，用于編碼所述重排后的符號序列得到重排后的多階正交幅度調制信號并發(fā)送所述重排后的多階正交幅度調制信號。
10.根據權利要求9所述的裝置，其中，所述由第二設備發(fā)送的多階正交幅度調制信號為16QAM信號或者64QAM信號。
11.根據權利要求10所述的裝置，其中，當所述前部和所述后部的長度相同時，所述重排單元為將所述前部的比特和所述后部的比特進行交換。
12.根據權利要求9至11中任一項所述的裝置，其特征在于，所述第一設備為中繼設備或者用戶設備。
13.一種用于在無線通信系統(tǒng)的第三設備中接收多階正交幅度調制信號的裝置，包括: 接收單元，用于接收從第二設備發(fā)送的初始的多階正交幅度調制信號和從第一設備發(fā)送的根據權利要求1的方法生成的重排后的多階正交幅度調制信號； 解碼單元，用于根據接收到的所述初始的多階正交幅度調制信號和所述重排后的多階正交幅度調制信號，進行基于合并估計的解碼操作。
14.根據權利要求13所述的裝置，其特征在于，所述解碼單元進行的所述基于合并估計的解碼操作為基于最大后驗方法的解碼操作。
15.根據權利要求14所述的裝置，其特征在于，所述解碼單元進行的所述基于最大后驗方法的解碼操作為基于對數似然比的解碼操作。
16.根據權利要求15所述的裝置，其特征在于，所述解碼單元進行的所述基于對數似然比的解碼操作包括: -分別計算所述初始的多階正交幅度調制信號和所述重排后的多階正交幅度調制信號中每個比特的對數似然比值； -按照根據權利要求1所述的方法的所述步驟c中的重排操作的對應關系，將所述初始的多階正交幅度調制信號中每個比特的對數似然比值與同其對應的所述重排后的多階正交幅度調制信號中每個比特的對數似然比值進行合并得到合并后每個比特的對數似然比值； -基于所述合并后每個比特的對數似然比值進行解碼操作。
【文檔編號】H04L1/06GK103457687SQ201210171248
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年5月29日 優(yōu)先權日:2012年5月29日
【發(fā)明者】孟艷, 沈鋼, 倪威 申請人:上海貝爾股份有限公司