联合叠加编码和正交复用的下行多用户传输方法
【专利摘要】本发明公开了一种联合叠加编码和正交复用的下行多用户传输方法，包括：S1，获取覆盖范围内多个用户的信道质量和需求参数；S2，根据多个用户的信道质量和需求参数，对多个用户进行分组得到多个用户组，并确定分配给每个用户组的信道资源的比例；S3，根据每个用户组的信道资源的比例，将物理层信道资源在正交域上进行符号层次的分割，得到多个符号层次的物理层子信道；S4，根据每个用户组内用户的信道质量和需求参数，在每个用户组对应的符号层次的物理层子信道中，采用叠加编码技术传输每个用户组内用户的信息。本发明相对于最优SC技术，大大降低了终端实现复杂度和用户信息的延时，且相对于传统的正交复用技术，系统总传输率明显提升。
【专利说明】联合叠加编码和正交复用的下行多用户传输方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及数字信息传输【技术领域】，特别设及一种联合叠加编码和正交复用的下 行多用户传输方法。
【背景技术】
[0002] 在无线数字通信系统中，发送端需要和覆盖范围内的多个用户进行通信，因此，需 要解决广播信道的下行多址问题。
[0003] 一般情况下，覆盖范围内的多个用户的信道质量存在差异。为了最大化系统的传 输率，采用SC(Supe巧osition Coding,叠加编码）技术进行下行多用户传输是最优的，但 是采用SC技术后需要综合考虑所有用户，因此实现复杂度最高。另外，为了实现最优的 传输性能，接收终端需要进行SIC(Successive Inte;rference Cancellation,串行干扰消 除），SIC需要解调解码出第一层的信号，进而解调解码出第二层的信号，依此类推。但是， SIC使得接收终端实现复杂度较高，并且随用户数量增加复杂度急剧上升，同时，采用SIC 会造成信息接收延时等问题。且综合考虑所有用户的SC，当用户信道质量差距较小时，SC 技术相对于正交复用技术的传输率提升十分小，而SC技术的实现复杂度却远远高于正交 复用技术。
[0004] 在传统的多用户传输方案中，正交复用技术被广泛采用，传统的正交复用技 术包括；TDM(Time Division Multiplexing，时分复用）、抑M(Rrequen巧 Division Multiplexing,频分复用）和（FDM(0;rthogonal Rrequen巧 Division Multiplexing,正交 频分复用）等。本质上，正交复用技术是在符号层次对物理层信道资源进行正交分割的方 法。WTDM为例，TDM为每个用户分配一段时域资源，该时域资源用于传输该用户的信息。 正交复用技术实现简单、灵活，但是当多个用户的信道质量差异较大时，采用正交复用技术 时多用户传输的容量域上界与采用最优SC技术时多用户传输的容量域上界差距较大，即 频谱效率损失较大。
[000引 BDM炬it Division Multiplexing,比特分割复用）技术是非线性叠加编码技术的 一种具体实现，是一种跨多个符号的比特层次的信道资源分割复用技术。当采用抓M技术 传输多个用户的信息时，信道资源在比特层次上分割成多个比特层次的物理层子信道，每 个比特层次的物理层子信道用于传输一个用户的信息。采用抓M技术的多用户传输方案， 资源调度十分灵活，而且可W采用任意星座映射，频谱效率较正交复用技术更高。作为最优 SC技术的一种具体实现，BDM技术也存在上述最优SC技术的一些问题。但是抓M技术的一 个优势是，可W适当降低多用户的传输性能，从而在接收终端不需要进行SIC，大大降低接 收终端实现复杂度。但是当采用抓M技术时，实际星座映射中对多个比特的不均等差错保 护程度数目有限，因此，当覆盖范围内用户很多并且超过不均等差错保护程度的数目，将会 有性能极限的损失。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的旨在至少从一定程度上解决上述的技术问题之一。
[0007] 为此，本发明的一个目的在于提出一种联合叠加编码和正交复用的下行多用户传 输方法，该联合叠加编码和正交复用的下行多用户传输方法可W弥补最优叠加编码技术实 现复杂度高、用户信息接收延时大的缺陷。
[000引为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种联合叠加编码和正交复用的下 行多用户传输方法，该联合叠加编码和正交复用的下行多用户传输方法包括；包括W下步 骤；S1，获取覆盖范围内多个用户的信道质量和需求参数；S2,根据所述多个用户的信道质 量和需求参数，对所述多个用户进行分组得到多个用户组，并确定分配给每个所述用户组 的信道资源的比例；S3,根据每个所述用户组的信道资源的比例，将物理层信道资源在正交 域上进行符号层次的分割，得到多个符号层次的物理层子信道，其中，每个所述符号层次的 物理层子信道用于传输一个用户组的信息；W及S4,根据每个所述用户组内用户的信道质 量和需求参数，在每个所述用户组对应的所述符号层次的物理层子信道中，采用叠加编码 技术传输每个所述用户组内用户的信息。
[0009] 本发明实施例提出的联合叠加编码和正交复用的下行多用户传输方法，在获取覆 盖范围内多个用户的信道质量和需求参数后，根据多个用户的信道质量和需求参数，对多 个用户进行分组得到多个用户组，并确定分配给每个用户组的信道资源的比例，进而根据 每个用户组的信道资源的比例，将物理层信道资源在正交域上进行符号层次的分割，得到 多个符号层次的物理层子信道，最后根据每个用户组内用户的信道质量和需求参数，在每 个用户组对应的符号层次的物理层子信道中，采用叠加编码技术传输每个用户组内用户的 信息。该联合叠加编码和正交复用的下行多用户传输方法可W降低最优叠加编码技术的实 现复杂度和用户信息的接收延时，且相对于传统的正交复用技术，提升了系统总传输率。
[0010] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述用户的需求参数包括用户要求的传输 率。
[0011] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述根据所述多个用户的信道质量和需求 参数，对所述多个用户进行分组得到多个用户组，并确定分配给每个所述用户组的信道资 源的比例具体为：
[0012] 根据所述多个用户的信道质量和需求参数，对所述多个用户进行分组得到多个用 户组，同时确定分配给每个所述用户组的信道资源的比例；或者
[0013] 根据所述多个用户的信道质量和需求参数，先对所述多个用户进行分组得到多个 用户组，然后确定分配给每个所述用户组的信道资源的比例。
[0014] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述将物理层信道资源在正交域上进行符 号层次的分割，得到多个符号层次的物理层子信道具体为：当对所述多个用户进行分组得 到N个用户组，并确定分配给每个所述用户组的信道资源的比例为01时，将比例为0 i的 符号归属为一个符号层次的物理层子信道，其中，1《i《N，0<e 1<1，0 1+0 2+. . . + 0 W= 1， 其中，N为大于1的整数。
[0015] 进一步地，在本发明的一个实施例中，每个所述用户组的信道资源的比例为用于 传输每个所述用户组信号的符号占总符号的比例。
[0016] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述叠加编码技术为线性叠加编码技术或 非线性叠加编码技术。
[0017] 进一步地，在本发明的一个实施例中，当所述叠加编码技术为所述线性叠加编码 技术时，所述采用叠加编码技术传输每个所述用户组内用户的信息包括W下步骤；对每个 所述用户组内每个用户的信息比特分别进行信道编码和比特交织，得到每个所述用户的交 织比特；将每个所述用户组内每个所述用户的交织比特分别进行星座映射，得到每个所述 用户组内每个所述用户对应的符号；对每个所述用户组内所有用户对应的符号进行叠加， 得到每个所述用户组对应的第一发送符号；W及发送每个所述用户组对应的所述第一发送 符号。
[0018] 进一步地，在本发明的一个实施例中，根据W下公式对每个所述用户组内所有用 户对应的符号进行叠加，得到每个所述用户组对应的第一发送符号：
[0019]
【权利要求】
1. 一种联合叠加编码和正交复用的下行多用户传输方法，其特征在于，包括以下步 骤： S1，获取覆盖范围内多个用户的信道质量和需求参数； 52, 根据所述多个用户的信道质量和需求参数，对所述多个用户进行分组得到多个用 户组，并确定分配给每个所述用户组的信道资源的比例； 53, 根据每个所述用户组的信道资源的比例，将物理层信道资源在正交域上进行符号 层次的分割，得到多个符号层次的物理层子信道，其中，每个所述符号层次的物理层子信道 用于传输一个用户组的信息；以及 54, 根据每个所述用户组内用户的信道质量和需求参数，在每个所述用户组对应的所 述符号层次的物理层子信道中，采用叠加编码技术传输每个所述用户组内用户的信息。
2. 如权利要求1所述的联合叠加编码和正交复用的下行多用户传输方法，其特征在 于，所述用户的需求参数包括用户要求的传输率。
3. 如权利要求1所述的联合叠加编码和正交复用的下行多用户传输方法，其特征在 于，所述根据所述多个用户的信道质量和需求参数，对所述多个用户进行分组得到多个用 户组，并确定分配给每个所述用户组的信道资源的比例具体为： 根据所述多个用户的信道质量和需求参数，对所述多个用户进行分组得到多个用户 组，同时确定分配给每个所述用户组的信道资源的比例；或者 根据所述多个用户的信道质量和需求参数，先对所述多个用户进行分组，得到多个用 户组，然后确定分配给每个所述用户组的信道资源的比例。
4. 如权利要求1所述的联合叠加编码和正交复用的下行多用户传输方法，其特征在 于，所述将物理层信道资源在正交域上进行符号层次的分割，得到多个符号层次的物理层 子信道，具体为： 当对所述多个用户进行分组得到N个用户组，并确定分配给每个所述用户组的信道 资源的比例为1时，将比例为0 符号归属为一个符号层次的物理层子信道，其中， 1彡i彡N，0 < 1，0 ^0 2+...+^= 1，其中，N为大于1的整数。
5. 如权利要求3或4中任一项所述的联合叠加编码和正交复用的下行多用户传输方 法，其特征在于，每个所述用户组的信道资源的比例为用于传输每个所述用户组信号的符 号占总符号的比例。
6. 如权利要求1所述的联合叠加编码和正交复用的下行多用户传输方法，其特征在 于，所述叠加编码技术为线性叠加编码技术或非线性叠加编码技术。
7. 如权利要求6所述的联合叠加编码和正交复用的下行多用户传输方法，其特征在 于，当所述叠加编码技术为所述线性叠加编码技术时，所述采用叠加编码技术传输每个所 述用户组内用户的信息包括以下步骤： 对每个所述用户组内每个用户的信息比特分别进行信道编码和比特交织，得到每个所 述用户的交织比特； 将每个所述用户组内每个所述用户的交织比特分别进行星座映射，得到每个所述用户 组内每个所述用户对应的符号； 对每个所述用户组内所有用户对应的符号进行叠加，得到每个所述用户组对应的第一 发送符号；以及 发送每个所述用户组对应的所述第一发送符号。
8. 如权利要求7所述的联合叠加编码和正交复用的下行多用户传输方法，其特征在 于，根据以下公式对每个所述用户组内所有用户对应的符号进行叠加，得到每个所述用户 组对应的第一发送符号：
其中，^为所述第i个用户组对应的第一发送符号，i为大于或者等于1的整数，匕为 所述第i个用户组内的用户总数，h为大于或等于1的整数，1 <j<kp?^为所述第i个 用户组内第j个用户对应的符号，< 为根据所述第i个用户组内用户的信道质量和需求参 数分配给第j个符号的功率比例。
9. 如权利要求6所述的联合叠加编码和正交复用的下行多用户传输方法，其特征在 于，当所述叠加编码技术为非线性叠加编码技术时，所述采用叠加编码技术传输每个所述 用户组内用户的信息包括以下步骤： 对每个所述用户组内每个用户的信息比特分别进行信道编码和比特交织，得到每个所 述用户的交织比特； 根据预设比特分配方案，对每个所述用户组内所有用户的交织比特共同进行星座映射 以获取每个所述用户组对应的第二发送符号，其中，所述预设比特分配方案根据每个所述 用户组内用户的信道质量和需求参数确定，所述预设比特分配方案确定用于传输每个所述 用户组内每个所述用户的交织比特数目和位置；以及 发送每个所述用户组对应的所述第二发送符号。
【文档编号】H04L5/00GK104486035SQ201410743878
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月8日 优先权日:2014年12月8日
【发明者】宋健, 金黄平, 彭克武, 陈霜 申请人:清华大学