CN102655489A - 一种协同中继***及传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种协同中继***及传输方法，所述方法包括下述步骤：基站在第一跳中发送数据至中继站和用户终端；当中继站接收数据成功时，基站和中继站在第二跳中将数据进行反序处理后，发送至用户终端。本发明提供的协同中继传输方法，在第一跳中，基站不仅与中继站进行通信，还与用户终端进行通信，充分利用了第一跳传输时的资源；而用户终端在两跳中都接收到相同的数据，进而对接收到的数据进行合并，达到分集效果，提高了接收的性能，同时，在第二跳中对数据进行反序处理后进行发送，实现了不同映射方式的调制，实现了平均比特可靠性的效果，达到总体传输性能的优化，而且，实现简单、兼容性强。

Description

一种协同中继***及传输方法

技术领域

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种协同中继***及传输方法。

背景技术

未来无线通信的发展要求实现广域连续覆盖，支持更高速率的传输。中继技术作为一种新兴的技术，在长期演进高级(Long Term Evolution-Advanced，LTE-Advanced)***中被认为是一种改进***吞吐量或者覆盖面积的较佳的候选方案。这为中继技术的应用开辟了广阔的前景，同时也对无线通信技术提出了新的挑战。

在无线通信中，信号的多径衰落是一个严重的问题，而分集技术是克服它的一个较好的方法。空间分集(即天线分集)技术由于其能够联合其他分集技术，如时间分集和频率分集，而格外引人关注。对比常规的增加物理天线的空间分集技术，基于协同中继的空间分集技术，通过多个终端共享其天线以及相应的通信资源，可以在不增加物理天线的情况下达到同样的效果，从而可以大大地节约通信成本。

目前关于协同中继的研究中，考虑最多的应用场景是一个基站、一个中继站为一个下行用户终端服务的场景。而且在该场景下，通常认为基站到中继站的通信效果较好，而基站到用户终端以及中继站到用户终端的通信效果较差，因此在这两个通道上引入协同传输，以提高整体传输性能；其中协同重传协议是基于上述场景而设计的一种简单重传协议。

现有的协同中继传输的实现方案中，一种是根据协同重传协议，首先基站向用户终端与中继站发送数据，如果用户终端接收错误并要求重传，则重传帧由基站和中继站协同发送，以提高重传帧的传输性能。显然，协同重传方案中由于只有当直传路径出现错误时候，才由基站、中继站协同重传出现错误的数据帧，因而当信道条件较好时，中继的利用率是比较低的。

另外一种协同中继传输方案又称为两跳方案，在该方案中，基站与用户终端的通信始终都是通过两次传输来完成的，其中，每次传输称之为一跳。第一跳是从基站到中继站的传输，第二跳是基站和中继站到用户终端的协同传输。虽然上述两跳方案利用了基站到中继站的通信效果佳的优势，并且在每次传输中，基站与用户终端之间的传输都利用到了协同传输，提高了中继站的利用率；但该两跳方案中第一跳中，基站只与中继站进行通信，而没有与用户终端通信，使得用户终端不能够充分利用到第一跳传输时的资源，造成了资源浪费，降低了总体传输的可靠性。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种协同中继***及传输方法，提升了***传输的可靠性和容量。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种协同中继传输方法，所述方法包括：

基站在第一跳中发送数据至中继站和用户终端；

当中继站接收数据成功时，基站和中继站在第二跳中将数据进行反序处理后，发送至用户终端。

其中，所述基站和中继站在第二跳中将数据进行反序处理后，发送至用户终端为：

基站和中继站在第二跳中将编码的数据进行反序处理后，进行调制、插导频、正交频分复用OFDM发送处理后，将得到的数据发送给用户终端。

其中，所述基站和中继站将信道编码的数据进行反序处理为：

基站和中继站将信道编码后的数据帧中数据的顺序进行颠倒；或者，

基站和中继站将信道编码后的数据帧在调制所需的比特数内进行反序处理，将所述比特数内数据的顺序进行颠倒。

其中，所述基站在第一跳中发送数据至用户终端为：

基站对数据进行加帧质量检验序列、信道编码、调制、插导频、以及OFDM发送处理后，通过无线电波将处理后的数据发送至用户终端。

进一步地，在基站在第一跳中发送数据至用户终端和中继站之后，所述方法还包括：

用户终端对第一跳接收到的数据进行软解调，并将得到的软解调数据存入缓存器。

进一步地，在基站和中继站在第二跳中将数据发送至用户终端之后，所述方法还包括：

用户终端对第二跳接收到的基站和中继站发来的合并数据进行软解调，并对软解调后的数据进行反序处理；

读取存储于缓存器的软解调数据，将第一跳的软解调数据和第二跳反序处理后的软解调数据进行相加，再进行译码。

一种协同中继***，所述***包括：基站、中继站、以及用户终端；其中，

基站，用于在第一跳中发送数据至中继站和用户终端，且当中继站接收数据成功时，在第二跳中将所述数据进行反序处理后，发送至用户终端；

中继站，接收基站在第一跳中发送的数据，当接收数据成功时，在第二跳中将数据进行反序处理后，发送至用户终端。

进一步地，所述基站，具体用于在第二跳中将编码的数据进行反序处理后，进行调制、插导频、OFDM发送处理后，将得到的数据发送给用户终端；

相应地，所述中继站，还用于在第二跳中将编码的数据进行反序处理后，进行调制、插导频、OFDM发送处理后，将得到的数据发送给用户终端。

进一步地，所述基站，具体用于将信道编码后的数据帧中数据的顺序进行颠倒；或者，将信道编码后的数据帧在调制所需的比特数内进行反序处理，将所述比特数内数据的顺序进行颠倒；

相应地，所述中继站，具体用于将信道编码后的数据帧中数据的顺序进行颠倒；或者，将信道编码后的数据帧在调制所需的比特数内进行反序处理，将所述比特数内数据的顺序进行颠倒。

进一步地，所述基站，具体用于在第一跳中，对数据进行加帧质量检验序列、信道编码、调制、插导频、以及OFDM发送处理后，通过无线电波将处理后的数据发送至用户终端。

进一步地，所述用户终端，还用于对第一跳接收到的数据进行软解调，并将得到的软解调数据存入缓存器。

进一步地，所述用户终端，还用于对第二跳接收到的基站和中继站发来的合并数据进行软解调，并对软解调后的数据进行反序处理；读取存储于缓存器的软解调数据，将第一跳的软解调数据和第二跳反序处理后的软解调数据进行相加，再进行译码。

本发明提供的协同中继传输方法，在第一跳中，基站不仅与中继站进行通信，还与用户终端进行通信，充分利用了第一跳传输时的资源；而用户终端在两跳中都接收到相同的数据，进而对接收到的数据进行合并，达到分集效果，提高了接收的性能，同时，在第二跳中对数据进行反序处理后进行发送，实现了不同映射方式的调制，实现了平均比特可靠性的效果，达到总体传输性能的优化，而且，实现简单、兼容性强。

附图说明

图1为本发明协同中继***的两跳传输示意图；

图2为本发明协同中继传输方法的流程示意图；

图3为本发明协同中继传输方法的具体实施例的流程示意图；

图4为本发明协同中继传输方法中第一跳中数据处理的过程示意图；

图5为本发明协同中继传输方法中第二跳中数据处理的过程示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想为：基站在第一跳中发送数据至中继站和用户终端；当中继站接收数据成功时，基站和中继站在第二跳中将数据进行反序处理后，发送至用户终端。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图1示出了本发明协同中继***的两跳传输示意，如图1所示，本发明提供的协同中继***包括基站、中继站以及用户终端；基站在第一跳中分别发送数据给中继站和用户终端；当中继站检验到接收数据成功时，则基站和中继站进行第二跳数据的发送，具体为基站将第一跳基站发送的数据进行反向处理，中继站将在第一跳中接收到的数据进行反序处理后，基站和中继站将处理得到的数据分别发送至用户终端。

其中，在第一跳的数据传输过程中，当中继站检验到接收数据失败时，通过上行信号反馈信令，要求基站重新进行数据的发送。

图2示出了本发明协同中继传输方法的流程，如图2所示，所述方法包括下述步骤：

步骤201，基站在第一跳中发送数据至用户终端和中继站；

步骤202，当中继站接收数据成功时，基站和中继站在第二跳中将数据进行反序处理后，协同发送至用户终端。

具体地，基站和中继站对第二跳中进行信道编码后的数据进行反序处理，然后送入调制器进行调制、插导频、正交频分复用OFDM发送处理后，将得到的数据协同发送至用户终端。

图3示出了本发明协同中继传输方法的具体实施例的流程，如图3所示，所述实施例包括下述步骤：

步骤301，基站在第一跳中将数据分别发送至中继站和用户终端；

具体的，本步骤中，在第一跳中，基站在发送数据前对数据的基带信号处理过程参照图4，首先在数据帧中***一段用来校验该帧正确性的序列，其中该校验序列可以为循环冗余校验(CRC)序列；然后对数据帧进行信道编码，使得编码后的数据帧具有一定的纠错能力，其中信道编码可以为低密度奇偶校验码(LDPC)、或turbo码；再根据比特值映射调制星座图，对信道编码后的数据进行调制，其中，具体的调制可以为高阶正交幅度调制(QuadratureAmplitude Modulation，QAM)调制，如16-QAM调制；再对数据进行插导频处理，即在调制后的数据帧中***部分已知数据，用来在接收端进行信道估计；最后进行OFDM发送处理，利用反傅里叶变换将宽带信号变成正交的窄带信号以抗多径、以及多用户复用，经过射频处理后，形成无线电波发送给中继站和用户终端。

步骤302～步骤303，中继站对接收到的数据进行处理后，检验是否接收成功，用户终端对接收到的数据进行处理后存入缓存器，当中继站接收数据成功时，执行步骤304；

具体的，中继站通过射频端接收处理基站发来的信号后，送入基带信号处理，具体参照图4，由基带信号处理完成常规的OFDM接收、信道估计处理，再对处理后的数据进行软解调，之后，数据被送入译码器进行软译码，之后根据数据中***的CRC检验该数据帧的正确性，当数据帧正确时，则中继站接收数据成功，执行步骤304，否则，中继站通过上行信道反馈信令，要求基站进行重发；

其中，上述过程中射频端接收处理包括利用傅里叶变换将正交的窄带信号变回宽带信号、以及多用户分离；

信道估计为根据***导频的接收情况，估计当前的信道特性；

软解调为根据接收信号获取调制符号映射对应比特的可靠性信息；其中，比特可靠性信息可以为该比特为0的概率与该比特为1的概率的比值的对数值，也可以为该比特为0或为1的概率值；

软译码是指根据输入译码器的比特可靠性信息，对编码的数据进行错误纠正，并输出纠正后比特的可靠性；

检验数据帧的正确性时根据发送帧中***的CRC序列，检验该数据帧的正确性，具体的检验方法可以为循环冗余检验序列校验法；

上行信道是指用来传输从中继站传输数据给基站的通信信道，另外，从用户终端传输数据给基站的通信信道也可以成为上行信道；所述重发是指基站再一次进行上次相同的数据发送过程。

同理，当用户终端通过自身射频端接收并处理基站发来的信号后，送入基带信号处理，具体处理过程与中继站的处理过程类似，不同的是，在用户终端对接收到的数据进行软解调后，将软解调得到的数据存入缓存器中，暂不进行后续处理。

步骤304，基站和中继站在第二跳中将数据进行反序处理后，协同发送至用户终端；

具体的，本步骤中，在第二跳中，基站在发送数据前对数据的基带信号处理过程参照图5，首先在数据帧中***一段用来校验该帧正确性的序列，其中该校验序列可以为CRC序列；然后对数据帧进行信道编码，使得编码后的数据帧具有一定的纠错能力，其中信道编码可以为LDPC、或turbo码；然后对信道编码后的比特进行反序处理，具体为将信道编码后的数据帧中数据的顺序进行颠倒，将原来排在最后的数据放到最前，以此类推，将原来排在最前的数据放到最后；或者，将信道编码后的数据帧在后续调制中所需的比特数内进行反序处理，将所述比特数内数据的顺序进行颠倒，而不是在整个数据帧内进行反序；然后，再根据比特值映射调制星座图，对反序处理后的数据进行调制，其中，具体的调制可以为高阶QAM调制，如16-QAM调制；再对调制后的数据进行插导频处理，即在所述数据帧中***部分已知数据，用来接收端进行信道估计；最后进行OFDM发送处理，利用反傅里叶变换将宽带信号变成正交的窄带信号以抗多径，以及多用户复用，经过射频处理后，形成无线电波发送给用户终端；

同理，中继站在第二跳中对数据的处理与上述基站相同，不再赘述。

步骤305，用户终端对接收到的数据进行处理得到软解调数据，执行步骤306；

具体的，本步骤中，用户终端通过自身射频端接收处理基站以及中继站发送来的合并数据，送入基带信号处理，具体参见图5，由基带信号处理完成常规的OFDM接收、信道估计处理，再对处理后的数据进行软解调，之后，对软解调后的数据进行反序处理，应当注意，此处的反序处理应当与第二跳中基站和中继站发送数据时所进行的反序处理一致，得到反序处理后的软解调数据。

其中，上述过程中射频端接收处理包括利用傅里叶变换将正交的窄带信号变回宽带信号、以及多用户分离；

信道估计为根据***导频的接收情况，估计当前的信道特性；

软解调为根据接收信号获取调制符号映射对应比特的可靠性信息；其中，比特可靠性信息可以为该比特为0的概率与该比特为1的概率的比值的对数值，也可以为该比特为0或为1的概率值。

步骤306，用户终端读取缓存器中存储的在第一跳中得到的软解调数据，将第一跳的软解调数据和第二跳反序处理后的软解调数据进行相加后，进行译码等处理；

具体的，软解调数据进行相加为实数相加，数据被送入译码器进行软译码，之后根据数据中***的CRC检验该数据帧的正确性，当数据帧正确时，则用户终端接收数据成功，否则，用户终端通过上行信道反馈信令，要求基站和中继站进行重发；

其中，软译码是指根据输入译码器的比特可靠性信息，对编码的数据进行错误纠正，并输出纠正后比特的可靠性；

检验数据帧的正确性时根据发送帧中***的CRC序列，检验该数据帧的正确性，具体的检验方法可以为循环冗余检验序列校验法；

上行信道是指用来传输从中继站传输数据给基站的通信信道，另外，从用户终端传输数据给基站的通信信道也可以成为上行信道；所述重发是指基站再一次进行上次相同的数据发送过程。

本发明还提供了一种协同传输***，所述***包括：基站、中继站以及用户终端；其中，

基站，用于在第一跳中发送数据至中继站和用户终端，且当中继站接收数据成功时，在第二跳中将所述数据进行反序处理后，发送至用户终端；

中继站，接收基站在第一跳中发送的数据，当接收数据成功时，在第二跳中将数据进行反序处理后，发送至用户终端。

进一步地，所述基站，还用于在第二跳中将编码的数据进行反序处理后，进行调制、插导频、OFDM发送处理后，将得到的数据发送给用户终端，具体地，在第二跳中，基站在发送数据前对数据的基带信号处理过程参照图5，首先在数据帧中***一段用来校验该帧正确性的序列，其中该校验序列可以为CRC序列；然后对数据帧进行信道编码，使得编码后的数据帧具有一定的纠错能力，其中信道编码可以为LDPC、或turbo码；然后对信道编码后的比特进行反序处理；然后，再根据比特值映射调制星座图，对反序处理后的数据进行调制，其中，具体的调制可以为高阶QAM调制，如16-QAM调制；再对调制后的数据进行插导频处理，即在所述数据帧中***部分已知数据，用来接收端进行信道估计；最后进行OFDM发送处理，利用反傅里叶变换将宽带信号变成正交的窄带信号以抗多径，以及多用户复用，经过射频处理后，形成无线电波发送给用户终端；

相应地，所述中继站，还用于在第二跳中将编码的数据进行反序处理后，进行调制、插导频、OFDM发送处理后，将得到的数据发送给用户终端，具体处理过程与上述基站在第二跳中的处理过程类似，不再赘述。

其中，所述基站，具体用于将信道编码后的数据帧中数据的顺序进行颠倒；或者，将信道编码后的数据帧在调制所需的比特数内进行反序处理，将所述比特数内数据的顺序进行颠倒；相应地，所述中继站，具体用于将信道编码后的数据帧中数据的顺序进行颠倒；或者，将信道编码后的数据帧在调制所需的比特数内进行反序处理，将所述比特数内数据的顺序进行颠倒，其中，上述反序处理具体为将信道编码后的数据帧中数据的顺序进行颠倒，将原来排在最后的数据放到最前，以此类推，将原来排在最前的数据放到足后；或者，将信道编码后的数据帧在后续调制中所需的比特数内进行反序处理，将所述比特数内数据的顺序进行颠倒，而不是在整个数据帧内进行反序。

进一步地，所述基站，具体用于在第一跳中，对数据进行加帧质量检验序列、信道编码、调制、插导频、以及OFDM发送处理后，通过无线电波将处理后的数据发送至用户终端；具体地，首先在数据帧中***一段用来校验该帧正确性的序列，其中该校验序列可以为CRC序列；然后对数据帧进行信道编码，使得编码后的数据帧具有一定的纠错能力，其中信道编码可以LDPC、或turbo码；再根据比特值映射调制星座图，对信道编码后的数据进行调制，其中，具体的调制可以为QAM调制，如16-QAM调制；再对数据进行插导频处理，即在调制后的数据帧中***部分已知数据，用来在接收端进行信道估计；最后进行OFDM发送处理，利用反傅里叶变换将宽带信号变成正交的窄带信号以抗多径、以及多用户复用，经过射频处理后，形成无线电波发送给中继站和用户终端。

其中，所述用户终端，还用于对第一跳接收到的数据进行软解调，并将得到的软解调数据存入缓存器，具体地，用户终端通过射频端接收处理基站发来的信号后，送入基带信号处理，具体参见图4，由基带信号处理完成常规的OFDM接收、信道估计处理，再对处理后的数据进行软解调，将得到的软解调数据存入缓存器。

其中，所述用户终端，还用于对第二跳接收到的基站和中继站发来的合并数据进行软解调，并对软解调后的数据进行反序处理；读取存储于缓存器的软解调数据，将第一跳的软解调数据和第二跳反序处理后的软解调数据进行相加，再进行译码；具体的，软解调数据进行相加为实数相加，数据被送入译码器进行软译码，之后根据数据中***的CRC检验该数据帧的正确性，当数据帧正确时，则用户终端接收数据成功，否则，用户终端通过上行信道反馈信令，要求基站和中继站进行重发；其中，软译码是指根据输入译码器的比特可靠性信息，对编码的数据进行错误纠正，并输出纠正后比特的可靠性；检验数据帧的正确性时根据发送帧中***的CRC序列，检验该数据帧的正确性，具体的检验方法可以为循环冗余检验序列校验法；上行信道是指用来传输从中继站传输数据给基站的通信信道，另外，从用户终端传输数据给基站的通信信道也可以成为上行信道；所述重发是指基站再一次进行上次相同的数据发送过程。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种协同中继传输方法，其特征在于，所述方法包括：

基站在第一跳中发送数据至中继站和用户终端；

当中继站接收数据成功时，基站和中继站在第二跳中将数据进行反序处理后，发送至用户终端。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站和中继站在第二跳中将数据进行反序处理后，发送至用户终端为：

基站和中继站在第二跳中将编码的数据进行反序处理后，进行调制、插导频、正交频分复用OFDM发送处理后，将得到的数据发送给用户终端。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基站和中继站将信道编码的数据进行反序处理为：

基站和中继站将信道编码后的数据帧中数据的顺序进行颠倒；或者，

基站和中继站将信道编码后的数据帧在调制所需的比特数内进行反序处理，将所述比特数内数据的顺序进行颠倒。

4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述基站在第一跳中发送数据至用户终端为：

基站对数据进行加帧质量检验序列、信道编码、调制、插导频、以及OFDM发送处理后，通过无线电波将处理后的数据发送至用户终端。

5.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，在基站在第一跳中发送数据至用户终端和中继站之后，所述方法还包括：用户终端对第一跳接收到的数据进行软解调，并将得到的软解调数据存入缓存器。

6.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，在基站和中继站在第二跳中将数据发送至用户终端之后，所述方法还包括：

用户终端对第二跳接收到的基站和中继站发来的合并数据进行软解调，并对软解调后的数据进行反序处理；

读取存储于缓存器的软解调数据，将第一跳的软解调数据和第二跳反序处理后的软解调数据进行相加，再进行译码。

7.一种协同中继***，其特征在于，所述***包括：基站、中继站、以及用户终端；其中，

基站，用于在第一跳中发送数据至中继站和用户终端，且当中继站接收数据成功时，在第二跳中将所述数据进行反序处理后，发送至用户终端；

中继站，接收基站在第一跳中发送的数据，当接收数据成功时，在第二跳中将数据进行反序处理后，发送至用户终端。

8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述基站，具体用于在第二跳中将编码的数据进行反序处理后，进行调制、插导频、OFDM发送处理后，将得到的数据发送给用户终端；

相应地，所述中继站，还用于在第二跳中将编码的数据进行反序处理后，进行调制、插导频、OFDM发送处理后，将得到的数据发送给用户终端。

9.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述基站，具体用于将信道编码后的数据帧中数据的顺序进行颠倒；或者，将信道编码后的数据帧在调制所需的比特数内进行反序处理，将所述比特数内数据的顺序进行颠倒；

相应地，所述中继站，具体用于将信道编码后的数据帧中数据的顺序进行颠倒；或者，将信道编码后的数据帧在调制所需的比特数内进行反序处理，将所述比特数内数据的顺序进行颠倒。

10.根据权利要求7至9任一项所述的***，其特征在于，所述基站，具体用于在第一跳中，对数据进行加帧质量检验序列、信道编码、调制、插导频、以及OFDM发送处理后，通过无线电波将处理后的数据发送至用户终端。

11.根据权利要求7至9任一项所述的***，其特征在于，所述用户终端，还用于对第一跳接收到的数据进行软解调，并将得到的软解调数据存入缓存器。

12.根据权利要求7至9任一项所述的***，其特征在于，所述用户终端，还用于对第二跳接收到的基站和中继站发来的合并数据进行软解调，并对软解调后的数据进行反序处理；读取存储于缓存器的软解调数据，将第一跳的软解调数据和第二跳反序处理后的软解调数据进行相加，再进行译码。

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