基于叠加编码的接入回传全双工通信方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于叠加编码的接入回传全双工通信方法及系统，其中，该方法包括：信源将所发送的信息分为第一组信息和第二组信息，并对第一组信息和第二组信息分别进行编码，映射到相应的星座图上，再进行叠加发送，并得到叠加编码信号；基站解码信源的第一组信息的信息，且在解码后，将第一组信息从基站所接收的信号中消除后，解码信源所发送的第二组信息；基站对第二组信息重新编码发送；信宿先解码基站发送的重新编码后的信息，并在解码后，将重新编码后的信息从所接收的信号中消除，解码直达链路中信源发送的第一组信息。该方法根据两条链路的信道状态进行叠加编码的功率分配，有效利用信道条件较好的传输链路，显著降低系统的传输功率。

【技术实现步骤摘要】
基于叠加编码的接入回传全双工通信方法及系统
本专利技术涉及全双工通信
，特别涉及一种基于叠加编码的接入回传全双工通信方法及系统。
技术介绍
未来无线通信5G超密集组网对无线回传提出了极大的需求，部署光纤或者微波等回传方式成本都太高，无法支撑大规模密集组网和大带宽通信需求。同时同频全双工技术能够在同一频率同一时间进行发射和接收信号，理论上可以提高一倍的频谱效率。5G基站的接入和回传链路采用全双工方式能够大大提高频谱效率，降低系统部署成本，因此成为未来密集组网的关键技术。在接入回传全双工传输系统中，如图1所示，除了全双工基站本身固有的自干扰以外，还存在着同时同频工作的信源到信宿直达链路与基站到信宿链路之间的干扰。随着蜂窝网的进一步密集化，直达链路与基站链路之间的干扰也会日趋严重。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种基于叠加编码的接入回传全双工通信方法，该方法能够在给定信源传输速率需求的前提下，减少总的系统传输功率，达到节能减排实现绿色通信的目的。本专利技术的另一个目的在于提出一种基于叠加编码的接入回传全双工通信系统。为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出了一种基于叠加编码的接入回传全双工通信方法，包括以下步骤：信源将所发送的信息分为第一组信息和第二组信息，并对所述第一组信息和所述第二组信息分别进行编码，以映射到相应的星座图上，再进行叠加发送，并得到叠加编码信号；基站解码所述信源的第一组信息的信息，且在解码后，将所述第一组信息从基站所接收的信号中消除后，解码所述信源所发送的第二组信息；所述基站对所述第二组信息重新编码发送；信宿先解码所述基站发送的重新编码后的信息，并在解码后，将所述重新编码后的信息从所接收的信号中消除，解码直达链路中所述信源发送的第一组信息。本专利技术实施例的基于叠加编码的接入回传全双工通信方法，通过将两条链路的信息状态进行叠加编码的功率分配，有效利用信道条件较好的传输链路，在给定信源传输速率需求的前提下，显著降低系统的传输功率，到达节能减排实现绿色通信的目的。另外，根据本专利技术上述实施例的基于叠加编码的接入回传全双工通信方法还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，在得到所述叠加编码信号后，所发射的信号重新写为：其中，xu表示发送的信息，将xu分成两组xu(1)和xu(2)，0≤α≤1表示信源所发射信号在叠加编码过程中功率分配的比例。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述信源和所述基站的传输功率分配如下：根据无线通信系统信道传输模型，所述基站和所述信宿接收的信号表示为：其中，用下标u、r和b分别表示信源、基站和信宿，Hij(i，j∈{u，r，b})表示从i到j的信道系数，xr表示所述基站对所述第二组信息重新编码的信息，xi(t)表示发射机i的发送信号，其发送功率表示为pi，ni(t)表示在接收端i所接收到的热噪声，其方差为σi2，xSI(t)表示基站经过自干扰抑制后的残余自干扰，表示残余自干扰噪声方差，|ε|2(0≤|ε|2≤1)表示自干扰抑制能力，信源传输速率需求为Ru。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述信源和所述基站的传输功率分配进一步包括：其中βij表示从端i到端j的相对信道增益，B＝βurβubβrbC＝-(M+1)βubβrbβID＝-（M-1)βubβurE＝-[(M+1)βubβrb-βurβrb]F＝-Mβur功率分配分包括如下三种情况：如果或α*＞1，则全部信息由基站链路传送，直达链路空闲，功率分配为：αopt＝1，如果或α*＞0，则全部信息由直达链路传送，基站链路空闲，功率分配为：αopt＝0，否则，功率分配为：αopt＝α*。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，，所述基站工作于全双工接入回传模式，用户和基站控制器工作于TDD或FDD模式，其中，在上行通信链路用户为所述信源，且所述基站控制器为所述信宿，在下行通信链路中所述基站控制器为所述信源，且所述用户为所述信宿。为达到上述目的，本专利技术另一方面实施例提出了一种基于叠加编码的接入回传全双工通信系统，包括：编码模块，用于信源将所发送的信息分为第一组信息和第二组信息，并对所述第一组信息和所述第二组信息分别进行编码，以映射到相应的星座图上，再进行叠加发送，并得到叠加编码信号；基站解码模块，用于基站解码所述信源的第一组信息的信息，且在解码后，将所述第一组信息从基站所接收的信号中消除后，解码所述信源所发送的第二组信息；重编码模块，用于所述基站对所述第二组信息重新编码发送；信宿解码，用于信宿先解码所述基站发送的重新编码后的信息，并在解码后，将所述重新编码后的信息从所接收的信号中消除，解码直达链路中所述信源发送的第一组信息。本专利技术实施例的基于叠加编码的接入回传全双工通信系统，通过将两条链路的信息状态进行叠加编码的功率分配，有效利用信道条件较好的传输链路，在给定信源传输速率需求的前提下，显著降低系统的传输功率，到达节能减排实现绿色通信的目的。另外，根据本专利技术上述实施例的基于叠加编码的接入回传全双工通信系统还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，在得到所述叠加编码信号后，所发射的信号重新写为：其中，xu表示发送的信息，将xu分成两组xu(1)和xu(2)，0≤α≤1表示信源所发射信号在叠加编码过程中功率分配的比例。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述信源和所述基站的传输功率分配如下：根据无线通信系统信道传输模型，所述基站和所述信宿接收的信号表示为：其中，用下标u、r和b分别表示信源、基站和信宿，Hij(i，j∈{u，r，b})表示从i到j的信道系数，xr表示所述基站对所述第二组信息重新编码的信息，xi(t)表示发射机i的发送信号，其发送功率表示为pi，ni(t)表示在接收端i所接收到的热噪声，其方差为σi2，xSI(t)表示基站经过自干扰抑制后的残余自干扰，表示残余自干扰噪声方差，|ε|2(0≤|ε|2≤1)表示自干扰抑制能力，信源传输速率需求为Ru。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述信源和所述基站的传输功率分配进一步包括：其中βij表示从端i到端j的相对信道增益，B＝βurβubβrbC＝-（M+1)βubβrbβID＝-(M-1)βubβurE＝-[(M+1)βubβrb-βurβrb]F＝-Mβur功率分配分包括如下三种情况：如果或α*＞1，则全部信息由基站链路传送，直达链路空闲，功率分配为：αopt＝1，如果或α*＞0，则全部信息由直达链路传送，基站链路空闲，功率分配为：αopt＝0，否则，功率分配为：αopt＝α*。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述基站工作于全双工接入回传模式，用户和基站控制器工作于TDD或FDD模式，其中，在上行通信链路用户为所述信源，且所述基站控制器为所述信宿，在下行通信链路中所述基站控制器为所述信源，且所述用户为所述信宿。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本专利技术一个实施例的接入回传全双工传输系统内部干本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于叠加编码的接入回传全双工通信方法，其特征在于，包括以下步骤：信源将所发送的信息分为第一组信息和第二组信息，并对所述第一组信息和所述第二组信息分别进行编码，以映射到相应的星座图上，再进行叠加发送，并得到叠加编码信号；基站解码所述信源的第一组信息的信息，且在解码后，将所述第一组信息从基站所接收的信号中消除后，解码所述信源所发送的第二组信息；所述基站对所述第二组信息重新编码发送；信宿先解码所述基站发送的重新编码后的信息，并在解码后，将所述重新编码后的信息从所接收的信号中消除，解码直达链路中所述信源发送的第一组信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于叠加编码的接入回传全双工通信方法，其特征在于，包括以下步骤：信源将所发送的信息分为第一组信息和第二组信息，并对所述第一组信息和所述第二组信息分别进行编码，以映射到相应的星座图上，再进行叠加发送，并得到叠加编码信号；基站解码所述信源的第一组信息的信息，且在解码后，将所述第一组信息从基站所接收的信号中消除后，解码所述信源所发送的第二组信息；所述基站对所述第二组信息重新编码发送；信宿先解码所述基站发送的重新编码后的信息，并在解码后，将所述重新编码后的信息从所接收的信号中消除，解码直达链路中所述信源发送的第一组信息。2.根据权利要求1所述的基于叠加编码的接入回传全双工通信方法，其特征在于，在得到所述叠加编码信号后，所发射的信号重新写为：其中，xu表示发送的信息，将xu分成两组xu(1)和xu(2)，0≤α≤1表示信源所发射信号在叠加编码过程中功率分配的比例。3.根据权利要求1所述的基于叠加编码的接入回传全双工通信方法，其特征在于，所述信源和所述基站的传输功率分配如下：根据无线通信系统信道传输模型，所述基站和所述信宿接收的信号表示为：其中，用下标u、r和b分别表示信源、基站和信宿，Hij(i，j∈{u，r，b})表示从i到j的信道系数，xr表示所述基站对所述第二组信息重新编码的信息，xi(t)表示发射机i的发送信号，其发送功率表示为pi，ni(t)表示在接收端i所接收到的热噪声，其方差为σi2，xSI(t)表示基站经过自干扰抑制后的残余自干扰，表示残余自干扰噪声方差，|ε|2(0≤|ε|2≤1)表示自干扰抑制能力，信源传输速率需求为Ru。4.根据权利要求3所述的基于叠加编码的接入回传全双工通信方法，其特征在于，所述信源和所述基站的传输功率分配进一步包括：其中βij表示从端i到端j的相对信道增益，B＝βur-βubβrbC＝-(M+1)βubβrbβID＝-(M-1)βubβurE＝-[(M+1)βubβrb-βurβrb]F＝-Mβur功率分配分包括如下三种情况：如果或α*＞1，则全部信息由基站链路传送，直达链路空闲，功率分配为：αopt＝1，如果或α*＜0，则全部信息由直达链路传送，基站链路空闲，功率分配为：αopt＝0，否则，功率分配为：αopt＝α*。5.根据权利要求1-4任一项所述的基于叠加编码的接入回传全双工通信方法，其特征在于，所述基站工作于全双工接入回传模式，用户和基站控制器工作于TDD或FDD模式，其中，在上行通信链路用户为所述信源，且所述基站控制器为所述信宿，在下行通信链路中所述基站控制器为所述信源，且所述用户为所述信宿。6.一种基于叠加编码的接入...

【专利技术属性】
技术研发人员：张秀军，周世东，赵明，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11