[发明专利]基于簇用户协作的虚拟MIMO中继传输方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种中继传输系统。特别是涉及一种基于簇用户协作的虚拟MIMO中继传输方法及系统。

背景技术

为满足用户对宽带移动通信的需求，3GPP于2004年启动LTE研究项目。LTE系统上行链路采用单载波频分多址(SC-FDMA)接入方案，下行链路采用OFDMA传输方案。经过四年的工作，3GPP于2008年12月完成LTE Rel 8系统标准化。

为进一步满足国际电信联盟ITU提出IMT-advanced计划所确定的目标，3GPP于2008年启动LTE-advanced研究计划，该计划目标是在LTE Rel 8确定的基本规范基础上，对LTE基本系统进行增强，并达到以下目标：系统传输带宽从20MHz扩展到100MHz，下行链路峰值传输速率达到1Gbps(频带利用率10bps/Hz)；上行链路峰值传输速率为500Mbps(频带利用率5bps/Hz)；进一步增加小区边缘用户的吞吐量。

LTE-Advanced系统下行链路需解决核心问题：提高小区中部/小区边缘干扰受限用户的吞吐量，拟采用主要技术手段：对小区中心非干扰受限用户，采用单小区MU-MIMO技术来提高下行链路频谱效率；对于小区边缘干扰受限用户，采用多小区协作式多点传输(CoMP)来提高小区边缘用户的吞吐量。上行链路传输需解决核心问题：克服由于用户终端发射功率受限及阴影衰落而产生网络覆盖盲区，提高小区边缘用户传输可靠性与频谱效率。拟采用主要技术手段：中继传输。相关研究表明：在蜂窝移动通信系统中，通过中继传输可增加网络覆盖、提高链路传输可靠性。但由于中继站需要使用额外时/频资源才能完成中继传输(时分中继通信系统中，中继站需要使用额外时隙资源；频分中继通信系统中，中继站需要使用额外频率资源)，从而导致系统信道利用率下降。因此在LTE-Advanced上行链路传输中，如何提高小区边缘用户及网络覆盖盲区的链路可靠性，同时保证系统较高的信道利用率是亟待解决的问题。

现有的解决方案如下：

1、基于DFT-S-OFDM单天线中继传输方案

图1所示，给出了基于DFT-S-OFDM中继传输系统的示意图，系统由三种不同类型网络设备组成：基站(eNodeB)、中继站(Relay)及用户设备(UE)。系统下行链路采用OFDMA方式工作，上行链路采用DFT-S-OFDM方式工作。在上行链路传输中，位于基站覆盖范围内用户终端直接以DFT-S-OFDM方式与基站直接进行通信；而位于网络盲区或小区边缘用户终端则通过中继站与基站保持通信。

用户终端通过中继站与基站通信过程如下：假设中继通信开始前，用户终端已通过中继站向基站申请中继通信所使用时频资源(用户终端与中继站通信所使用的时频资源(简称为用户时频资源)，中继站向基站转发用户终端信息所使用的时频资源(简称为中继时频资源))，用户终端使用系统分配的用户时频资源以DFT-S-OFDM方式发射用户信息给中继站，中继站采用检测转发，在系统指定的用户时频资源内接收用户终端发射信号，并经FFT、频域均衡、IDFT、解调及信道译码后，得到用户发送的比特信息，然后重新进行信道编码、调制、DFT、映射、IFFT及插入循环前缀得到中继转发信号，并使用系统分配中继时频资源转发给基站接收机，基站在系统分配的中继时频资源内接收中继站转发的信号，并恢复出用户终端发射信息。

与非中继方式上行链路传输方案相比，基于DFT-S-OFDM单天线中继传输方案具有以下优点：可提高网络覆盖范围，克服网络通信盲区。但同时存在以下缺点：由于用户终端～中继站链路额外占用时频资源，使得系统容量及频谱效率大幅降低；无法利用多天线系统提供的空间复用和分集增益，使得用户终端上行链路的传输容量和传输可靠性得不到充分保证；需要在现有移动通信系统中额外布置中继站设备，大幅增加建设成本。

2.基于D-STBC编码的虚拟MIMO中继传输方案

为克服基于单天线DFT-S-OFDM中继系统中继链路可靠性低与链路吞吐量低的缺点，提出了一种基于分布式空时分组编码(D-STBC)的虚拟MIMO中继传输方案。在该方案中，用户终端与中继站组成虚拟MIMO系统，采用基于D-STBC编码的DFT-S-OFDM传输方案与基站进行信息传输，来提高链路的可靠性。