一种下行多用户MIMO发射方法与流程

本发明涉及一种下行多用户MIMO发射方法。

背景技术：

随着LTE的进一步演进，MU-MIMO的性能仍有较大的进步空间。即使发端预编码非完全正交，同时从发端及收端进行联合优化，如采用自适应的分配发送功率及CW-IC接收机，包含非正交多址接入NOMA，也可提高MUMIMO系统性能。一种方法是基于叠加编码(Superposition Coding，SC)技术是一种分层编码调制技术，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信道质量的等级，每一个信道量化等级对应于一个确定的目标传输速率。质量好的信道量化等级对应的传输速率较高，质量差的信道量化等级对应的传输速率较低。将两组信号分别按不同的目标速率独立地进行编码，并映射到相对应的星座图上，然后再对其进行叠加。

现有下行PDSCH的发送过程如图1所示：首先加扰，接着进行调制输出复值符号，然后进行层映射，其次为预编码，RE映射及生成OFDM符号，最后在不同天线端口上发送。

LTE中PDSCH支持四种调制方式QPSK，16QAM，64QAM及256QAM。，如图2所示为QPSK和16QAM的星座图。

目前3GPP新立项的SI(RP-150496)研究将叠加编码用于提高LTE系统中的下行多用户MIMO性能，但是针对如何应用叠加编码还尚在讨论过程中。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出一种下行多用户MIMO发射方法，在层映射和预编码之间还包括对各用户的部分层或全部层进行叠加编码。

进一步地，所述方法包括：对远用户数据和近用户数据分别进行加扰、调制比特分组和层映射处理，输出层比特组数据；对无需进行叠加编码的层比特组数据直接进行调制映射，对需要进行叠加编码的数据进行联合调制映射；对调制映射/联合调制映射后的数据进行预编码、RE映射，生成OFDM符号并发 射。

进一步地，所述联合调制映射包括：对远用户和近用户的需要进行叠加编码的数据分别采用与其它无需进行叠加编码的数据相同或不同的调制方式进行调制，然后分别乘以功率权值，最后进行数据叠加。

进一步地，在所述联合调制映射的星座图中，映射比特的前一部分为远用户层比特组数据，后一部分为近用户层比特组数据，所述远用户的功率权值决定每象限中近用户星座图的中心点，所述近用户的功率权值决定每象限中近用户星座点之间的距离。

进一步地，在所述联合调制映射的星座图中，映射比特的前一部分为远用户层比特组数据，后一部分为近用户层比特组数据，所述远用户第i个层比特组数据调制的星座点决定近用户数据调制的星座图和第i个层比特组数据调制的星座点，所述决定的原则为相邻汉明距离最小。

进一步地，所述联合调制映射的星座图为格雷映射。

进一步地，所述联合调制映射包括：将对应的远用户层比特组与近用户的层比特组连接成一串比特；将所述一串比特进行调制映射，调制阶数由远用户和近用户的调制阶数之和决定。

进一步地，所述调制方式为当前LTE中相应调制阶数对应的调制方式。

进一步地，所述调制比特分组为按照调制阶数将加扰后的数据进行比特分组。

进一步地，所述方法包括：对远用户数据和近用户数据分别进行加扰、调制和层映射处理，输出层比特组数据；对需要进行叠加编码的数据进行叠加编码；对层比特组数据/叠加编码后的数据进行预编码、RE映射，生成OFDM符号并发射。

进一步地，所述叠加编码包括：将需要进行叠加编码的远用户符号乘以功率因子将需要进行叠加编码的近用户符号乘以功率因子将上述二者相加。

进一步地，还包括：在乘以所述功率因子之前，先根据所述远用户的星座点对所述近用户进行星座点调整，所述调整按照下表进行：

本发明提出一种采用叠加编码的下行多用户MIMO发端处理过程，可简单的将叠加编码与LTE的下行PDSCH相结合，提升现有MU-MIMO的系统性能，且对现有技术及协议影响较小。

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，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有LTE中下行PDSCH的发送过程框图；

图2为LTE中PDSCH支持的QPSK和16QAM的星座图；

图3为本发明实施方案1提出的发送过程框图；

图4为本发明实施例2提出的联合调制映射实现框图；

图5为本发明实施例2提出的联合调制映射星座图；

图6为本发明实施例3提出的联合调制映射实现框图；

图7为本发明实施例3提出的联合调制映射星座图；

图8为本发明实施例4提出的联合调制映射实现框图；

图9为本发明实施方案2提出的发送过程框图；

图10为本发明实施例5提出的叠加编码实现框图；

图11为本发明实施例6提出的叠加编码实现框图；

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，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的一个实施例提出一种下行多用户MIMO发射方法，在层映射和预编码之间还包括：对各用户的部分层或全部层进行叠加编码。

上述实施例采用叠加编码的下行多用户MIMO发射方法，可简单的将叠加编码与LTE的下行PDSCH相结合，提升现有MU-MIMO的系统性能，且对现有技术及协议影响较小。

在一个可选实施例中，包括：对远用户数据和近用户数据分别进行加扰、调制比特分组和层映射处理，输出层比特组数据；对无需进行叠加编码的层比特组数据直接进行调制映射，对需要进行叠加编码的数据进行联合调制映射；对调制映射/联合调制映射后的数据进行预编码、RE映射，生成OFDM符号并发射。

在一个可选实施例中，联合调制映射包括：对远用户和近用户的需要进行叠加编码的数据分别采用与其它无需进行叠加编码的数据相同或不同的调制方式进行调制，然后分别乘以功率权值，最后进行数据叠加。

在一个可选实施例中，在所述联合调制映射的星座图中，映射比特的前一部分为远用户层比特组数据，后一部分为近用户层比特组数据，所述远用户的 功率权值决定每象限中近用户星座图的中心点，所述近用户的功率权值决定每象限中近用户星座点之间的距离。

在一个可选实施例中，在所述联合调制映射的星座图中，映射比特的前一部分为远用户层比特组数据，后一部分为近用户层比特组数据，所述远用户第i个层比特组数据调制的星座点决定近用户数据调制的星座图和第i个层比特组数据调制的星座点，所述决定的原则为相邻汉明距离最小。

在一个可选实施例中，所述联合调制映射的星座图为格雷映射。

在一个可选实施例中，所述联合调制映射包括：将对应的远用户层比特组与近用户的层比特组连接成一串比特；将所述一串比特进行调制映射，调制阶数由远用户和近用户的调制阶数之和决定。

在一个可选实施例中，所述调制方式为当前LTE中相应调制阶数对应的调制方式。

在一个可选实施例中，所述调制比特分组为按照调制阶数将加扰后的数据进行比特分组。

在一个可选实施例中，所述方法包括：对远用户数据和近用户数据分别进行加扰、调制和层映射处理，输出层比特组数据；对需要进行叠加编码的数据进行叠加编码；对层比特组数据/叠加编码后的数据进行预编码、RE映射，生成OFDM符号并发射。

在一个可选实施例中，所述叠加编码包括：将需要进行叠加编码的远用户符号乘以功率因子将需要进行叠加编码的近用户符号乘以功率因子将上述二者相加。

在一个可选实施例中，还包括：在乘以所述功率因子之前，先根据所述远用户的星座点对所述近用户进行星座点调整，所述调整按照下表进行：

方案1：本方案中，在用户数据扰码之后，增加调制比特分组，接着对层比特组数据进行层映射，然后判断是否有需要与其它用户进行叠加的层，若有则进行联合调制。发送过程框图请参考图3，包括如下基本步骤。

首先，远用户数据及近用户数据各自进行加扰；

其次，加扰之后先不进行调制，而是进行调制比特分组，输出称为调制比特组；所述调制比特分组具体参见实施例1

第三，远用户、近用户独立完成层映射过程，层映射的对象是调制比特组；

如某用户需要分为υ层，每层有个层比特组，层映射后的输出为层比特组数据x(i)＝[x⁽⁰⁾(i) ... x^(υ-1)(i)]^T，

第四，不需要与其它用户数据进行叠加编码的直接进行调制映射；需要与其它用户数据进行叠加编码的进行联合调制映射；所述联合调制映射具体参见实施例2、实施例3和实施例4；

最后，进行预编码，RE映射，生成OFDM符号，发射。

实例1：调制比特分组处理

调制比特分组是按照调制阶数将加扰后的数据比特分组，如一数据块调制阶数为Q_m，加扰后输出比特为则此数据块调 制比特分组后的输出称为调制比特组，表示为：

其中

本实施例增加了调制比特分组处理，而不进行调制。这样处理的好处在于，可以直接针对远用户近用户的叠加层进行比特级别的叠加编码和调制；相比先进行调制再层映射最后叠加编码的流程，可以更方便的判断当前应该映射的星座点，而不需将复值符号重新恢复为原始比特(或由复值符号的幅度和相位)再进行星座映射。简化了实现复杂度。

实例2：联合调制映射1

叠加层与其它非叠加编码的层比特组数据进行相同的调制方式，然后乘以功率权值后，远用户数据与近用户数据叠加，实现框图如图4所示。

假设远用户为QPSK，近用户为QPSK，进行叠加编码后的星座图如图5，可见联合调制的星座图中的映射bit可分为两部分，前一部分为远用户的层比特组数据，后一部分为近用户的层比特组数据。远用户的功率权值决定每象限中近用户星座图的中心点；近用户的功率权值决定每低限中近用户星座点之间的距离。

本实施例为近用户的叠加层与非叠加层的星座图相同，这种方案的好处在于简化了接收端的处理。

实例3：联合调制映射2

根据远用户第i个层比特组数据调制的星座点，决定近用户数据调制的星座图以及第i个层比特组数据调制的星座点，其决定的原则为使最邻汉明距最小，一种通用的解决方法是进行Gray映射。此时近用户叠加编码与其它非叠加编码的层比特组数据进行不同的调制方式，然后乘以功率权值后，远用户数据与近用户数据叠加。实现框图如图6所示。

若远用户为QPSK，近用户为QPSK，进行叠加编码后的星座图为图7，可见联合调制的星座图中的映射bit同样可分为两部分，前一部分为远用户的层比特组数据，后一部分为近用户的层比特组数据。当远用户第i个层比特组数据不同时，相应的近用户映射位置也不同。

本实施例近用户的叠加层与非叠加层的星座图不同，通用方法为进行Gray映射，使叠加后相邻节点的汉明距最小，好处在于可以提高解调接收性能。

实例4：联合调制映射3

根据远用户及近用户的调制阶数之和，得到叠加编码所采用总调制阶数，对应到目前LTE中相应调制阶数的调制方式，进行联合星座映射。

请参照图8，主要包括：

第一步将对应的远用户层比特组与近用户的层比特组连接成一串比特

第二步将这一串比特进行调制映射，调制方式由远用户及近用户的调制阶数之和决定。

本实施例的联合调制方式为现有LTE协议中的调制方式，好处在于不需要引入新的星座图，可简化发端的处理。

方案2：本方案在当前LTE下行数据信道的处理的基础上，在层映射之后及预编码之前，增加叠加编码处理，实现远用户与近用户的数据叠加。发送过程框图请参见图9，主要包括：

首先，远用户数据及近用户数据各自进行加扰、调制、层映射；

其次，两用户数据符号部分或全部层进行叠加编码，具体见实施例5和实施例6；

最后，进行预编码操作，映射到物理资源，生成OFDM信号，发射。

实例5：叠加编码1

请参见图10，将需要进行叠加编码的远用户符号乘以功率因子近用户符号乘以功率因子两者相加，实现两用户层数据的叠加编码，这里称已进行叠加编码的层为叠加层。远用户的其它层，近用户的其它层不进行功率调整。

实例6：叠加编码2

实现框图请参见图11。本实施例与实施5的区别在于对近用户数据符号进行星座点调整，其调整是基于远用户星座点决定当前的星座点。

如远用户采用QPSK，近用户采用QPSK调制，近用户数据符号按下表进行星座点调整：

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。