基于空間映射的中繼方法和裝置制造方法及圖紙

一種用于無線接入系統的基于空間映射的中繼節點裝置和方法，該中繼節點裝置設有：后向和前向的兩個濾波單元、控制單元、信道狀態信息獲取及存儲單元和空間映射單元。中繼傳輸方法是：后向和前向濾波單元根據兩個信道當前狀態信息分別生成接收濾波矩陣和發射預處理矩陣后，都將其傳送給空間映射單元；后向濾波單元根據該接收濾波矩陣對上一跳節點發送信號進行濾波，將生成的Ｎ個第一信號傳送給空間映射單元；空間映射單元則用其生成的空間映射矩陣將接收的Ｎ個第一信號映射為對應的Ｎ個第二信號后，傳送到前向濾波單元；前向濾波單元根據發射預處理矩陣對Ｎ個第二信號進行發射預處理后，放大轉發到下一跳節點。本發明專利技術能夠改善系統傳輸性能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種無線通信系統的中繼傳輸技術，確切地說，涉及一種基于空間映射的中繼方法和裝置，屬于無線通信

技術介紹
隨著各種移動新技術的應用，全球移動通信的用戶數量和移動數據的業務量都在 迅速增長，這種增長在帶來收益的同時，也帶來一些必須解決的新問題增加系統容量和提 高頻譜資源利用率。因此，如何利用有限的頻譜資源為更多的用戶提供更全面的服務，就成 為現階段業內科技人員關注的重要問題之一 。 傳統蜂窩系統的頻譜資源缺乏，小區邊緣用戶的需求經常得不到滿足，數據傳輸 速率小。下面介紹兩項能用于解決現階段面臨的問題的相關技術。 Relay技術為解決移動通信系統面臨的上述問題，采用中繼(Relay)技術的寬帶 無線接入迅速成為無線通信領域的研究熱點。在蜂窩小區中，應用Relay技術可以提高基 站和位于小區邊緣的終端之間的鏈路性能，在熱點(adhoc)場景下，Relay技術的應用可以 拓寬通信范圍。得益于分布式天線增益和分集增益，Relay技術可以使源節點和目標節點之 間的容量呈對數型增長。因此，中繼技術不僅能夠提高系統容量，擴大小區覆蓋范圍，而且 成本低，靈活性好，因此，如何把中繼技術應用于MT-Advanced系統已成為新的研究熱點。 MIM0技術下一代無線通信系統要為用戶提供傳輸速率更高和質量更好的服務， 必須大幅提高系統容量，因此有限的無線頻譜資源迫使下一代無線通信技術必須極大地提 高頻譜利用率。多輸入多輸出(MIM0)天線技術能夠適應未來無線通信技術的發展要求，近 年來得到迅猛發展。MIMO技術是在發射端和接收端分別使用多個天線發送信號和接收信號 的無線通信技術。目前的理論已經證明MMO技術通過收發兩端使用多個天線，可以抑制 信道衰落，大幅度提高信道的容量、覆蓋范圍和頻譜利用率，從而極大地提高無線通信系統 的傳輸性能和信道容量。 參見圖l，介紹與本專利技術最為接近的現有技術-多天線中繼系統。上一跳節點S與 中繼結點R之間為第一信道，中繼節點R到下一跳節點D之間為第二信道。兩個信道都服 從瑞利單徑分布。中繼節點設有后向濾波單元和前向濾波單元。這兩個濾波單元可以分別 應用各自的濾波方式，使系統的整體傳輸性能變得更好。 但是，這種中繼系統的不足之處是沒有對通信系統的整體傳輸性能進行優化。因 此，如何對其進行改進就成為業內科技人員關注的新焦點。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術的目的是提供一種用于無線通信系統的基于空間映射中繼的傳 輸方法和裝置，本專利技術是根據中繼系統中的兩個信道的實時狀態信息，并結合中繼節點的 前向濾波單元和后向濾波單元的相關信息，采用相應法則在后向濾波單元和前向濾波單元 之間生成預設的空間映射矩陣，以提升系統的整體傳輸性能。 為了達到上述目的，本專利技術提供了一種用于無線接入系統的基于空間映射的中繼 節點裝置，設有后向濾波單元和前向濾波單元；其特征在于，該裝置還設有控制單元、信 道狀態信息獲取及存儲單元和空間映射單元，其中， 控制單元，作為該裝置的控制中心，用于接收上一跳節點發送的是否采用線性預 編碼的信令，藉此控制后向濾波單元是否啟用預編碼接收；并控制后向濾波單元和前向濾 波單元各自采用的濾波方式，以及向空間映射單元發送觸發信號； 空間映射單元，根據控制單元的觸發信號分別從信道狀態信息獲取及儲存單元、 后向濾波單元和前向濾波單元得到的信道狀態信息、接收濾波矩陣和發射預處理矩陣，生 成空間映射矩陣，使得來自后向濾波單元的N個第一信號經由該空間映射矩陣被映射為對 應的N個第二信號，再發送給前向濾波單元；該N個第二信號是該空間映射矩陣和N個第一 信號的乘積，N為上一跳節點發送的數據流個數； 信道狀態信息獲取及存儲單元，用于動態獲取、周期更新并分別存儲上一跳節點 與中繼節點之間的第一信道的當前狀態信息和中繼節點與下一跳節點之間的第二信道的 當前狀態信息，并將該兩個信道的當前狀態信息分別傳送給后向濾波單元、前向濾波單元 和空間映射單元。 為了達到上述目的，本專利技術還提供了一種采用本專利技術基于空間映射的中繼節點裝 置的中繼傳輸方法，其特征在于，包括下列操作步驟 (1)中繼節點各單元執行初始化操作，準備接收上一跳節點的發送信號； (2)后向和前向濾波單元根據兩個信道的當前狀態信息分別生成接收濾波矩陣和發射預處理矩陣，并將其傳送給空間映射單元；后向濾波單元根據該接收濾波矩陣對上一跳節點的發送信號進行濾波，并將生成的N個第一信號傳送給空間映射單元； (3)空間映射單元根據上述信息生成空間映射矩陣，并利用該空間映射矩陣將接收的N個第一信號映射為對應的N個第二信號后，傳送到前向濾波單元； (4)前向濾波單元根據發射預處理矩陣對N個第二信號進行發射預處理后，放大轉發到下一跳節點。 本專利技術的創新優點是在設有前向和后向兩個濾波單元的中繼節點裝置中，再增設 空間映射單元、控制單元和信道狀態信息獲取及存儲單元，藉由所述各個單元的配合，使得 系統傳輸性能獲得整體改善和提升。 本專利技術的中繼節點能夠根據信道狀態變化，實時調整后向濾波單元的接收濾波矩 陣和前向濾波單元的發射預處理矩陣，并根據兩個信道的當前狀態、接收濾波矩陣和發射 預處理矩陣生成空間映射矩陣；其中，根據發射預處理矩陣的狀態能夠生成兩種空間映射 矩陣。而且，中繼節點能夠對接收信號的變化進行自適應的調整，利用空間映射矩陣建立起 接收濾波處理后的多個并行信號與發射預處理前的多個并行信號之間的動態映射關系，從 而有效解決了放大轉發模式下的噪聲放大問題，提升多天線中繼系統可靠性和有效性。附圖說明 圖1是本專利技術信號中繼傳輸方法應用場景多天線中繼系統結構示意圖。 圖2是本專利技術基于空間映射的中繼節點裝置結構示意圖。 圖3是本專利技術基于空間映射的中繼傳輸方法操作步驟流程圖。6 圖4是本專利技術中繼傳輸方法中的信號傳遞順序示意圖。 圖5是上一跳節點進行線性預編碼操作時的無線通信中繼系統的結構示意圖。 圖6是本專利技術第一實施例(當GfG^I^時)的系統中斷概率試驗結果數據比較 圖。 圖7是本專利技術第一實施例(當GfG; ^時)的系統信道容量試驗結果數據比較 圖。 圖8是本專利技術第一實施例(當GfG2 =1 時)的系統中斷概率試驗結果數據比較 圖9是本專利技術第一實施例(當GfG, =^時)的系統信道容量試驗結果數據比較具體實施例方式為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖對本專利技術作進一步 的詳細描述。 參見圖2，介紹本專利技術用于無線接入系統的基于空間映射的中繼節點裝置的結構 組成，該裝置設有后向濾波單元、前向濾波單元、控制單元、信道狀態信息獲取及存儲單元 和空間映射單元，其中， 后向濾波單元，用于接收控制單元發送的是否啟用預編碼接收的信令，若上一跳 節點使用預編碼，則先利用第一信道矩陣和信道預編碼矩陣的乘積生成等效第一信道矩 陣，再依據該等效第一信道矩陣和控制單元設定的濾波方式生成接收濾波矩陣；若上一跳 節點未使用預編碼，則直接利用第一信道矩陣和控制單元設定的濾波方式生成接收濾波矩 陣；然后，將該接收濾波矩陣傳送給空間映射單元，并按照該接收濾波矩陣對其接收的上一 跳節點發送信號進行濾波，生成N個第一信號后，將該N個第一信號傳送給空間映射單元。 前向濾波單元，用本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于無線接入系統的基于空間映射的中繼節點裝置，設有：后向濾波單元和前向濾波單元；其特征在于，該裝置還設有：控制單元、信道狀態信息獲取及存儲單元和空間映射單元，其中，控制單元，作為該裝置的控制中心，用于接收上一跳節點發送的是否采用線性預編碼的信令，藉此控制后向濾波單元是否啟用預編碼接收；并控制后向濾波單元和前向濾波單元各自采用的濾波方式，以及向空間映射單元發送觸發信號；空間映射單元，根據控制單元的觸發信號分別從信道狀態信息獲取及儲存單元、后向濾波單元和前向濾波單元得到的信道狀態信息、接收濾波矩陣和發射預處理矩陣，生成空間映射矩陣，使得來自后向濾波單元的Ｎ個第一信號經由該空間映射矩陣被映射為對應的Ｎ個第二信號，再發送給前向濾波單元；該Ｎ個第二信號是該空間映射矩陣和Ｎ個第一信號的乘積，Ｎ為上一跳節點發送的數據流個數；信道狀態信息獲取及存儲單元，用于動態獲取、周期更新并分別存儲上一跳節點與中繼節點之間的第一信道的當前狀態信息和中繼節點與下一跳節點之間的第二信道的當前狀態信息，并將該兩個信道的當前狀態信息分別傳送給后向濾波單元、前向濾波單元和空間映射單元。

【技術特征摘要】
一種用于無線接入系統的基于空間映射的中繼節點裝置，設有后向濾波單元和前向濾波單元；其特征在于，該裝置還設有控制單元、信道狀態信息獲取及存儲單元和空間映射單元，其中，控制單元，作為該裝置的控制中心，用于接收上一跳節點發送的是否采用線性預編碼的信令，藉此控制后向濾波單元是否啟用預編碼接收；并控制后向濾波單元和前向濾波單元各自采用的濾波方式，以及向空間映射單元發送觸發信號；空間映射單元，根據控制單元的觸發信號分別從信道狀態信息獲取及儲存單元、后向濾波單元和前向濾波單元得到的信道狀態信息、接收濾波矩陣和發射預處理矩陣，生成空間映射矩陣，使得來自后向濾波單元的N個第一信號經由該空間映射矩陣被映射為對應的N個第二信號，再發送給前向濾波單元；該N個第二信號是該空間映射矩陣和N個第一信號的乘積，N為上一跳節點發送的數據流個數；信道狀態信息獲取及存儲單元，用于動態獲取、周期更新并分別存儲上一跳節點與中繼節點之間的第一信道的當前狀態信息和中繼節點與下一跳節點之間的第二信道的當前狀態信息，并將該兩個信道的當前狀態信息分別傳送給后向濾波單元、前向濾波單元和空間映射單元。2. 根據權利要求l所述的裝置，其特征在于所述后向濾波單元的功能是接收控制單 元發送的是否啟用預編碼接收的信令，若上一跳節點使用預編碼，則先利用第一信道矩陣 和信道預編碼矩陣的乘積生成等效第一信道矩陣，再依據等效第一信道矩陣和控制單元設 定的濾波方式生成接收濾波矩陣；若上一跳節點未使用預編碼，則直接利用第一信道矩陣 和控制單元設定的濾波方式生成接收濾波矩陣；然后，將該接收濾波矩陣傳送給空間映射 單元，并按照該接收濾波矩陣對其接收的上一跳節點發送信號進行濾波，生成N個第一信 號后，將該N個第一信號傳送給空間映射單元。3. 根據權利要求l所述的裝置，其特征在于所述前向濾波單元的功能是由第二信道 矩陣和控制單元設定的濾波方式生成發射預處理矩陣，并將該發射預處理矩陣返回空間映 射單元，以及采用該發射預處理矩陣對其接收的來自空間映射單元的N個第二信號進行發 射預處理，然后放大轉發到下一跳節點。4. 一種采用權利要求1所述的基于空間映射的中繼節點裝置的中繼傳輸方法，其特征 在于，包括下列操作步驟(1) 中繼節點各單元執行初始化操作，準備接收上一跳節點的發送信號；(2) 后向和前向濾波單元根據兩個信道的當前狀態信息分別生成接收濾波矩陣和發射 預處理矩陣，并將其傳送給空間映射單元；后向濾波單元根據該接收濾波矩陣對上一跳節 點的發送信號進行濾波，并將生成的N個第一信號傳送給空間映射單元；(3) 空間映射單元根據上述信息生成空間映射矩陣，并利用該空間映射矩陣將接收的 N個第一信號映射為對應的N個第二信號后，傳送到前向濾波單元；(4) 前向濾波單元根據發射預處理矩陣對N個第二信號進行發射預處理后，放大轉發 到下一跳節點。5. 根據權利要求4所述的方法，其特征在于所述步驟(1)進一步包括下列操作內容(11)控制單元接收到上一跳節點發送的是否啟用預編碼接收的信令，判定上一跳節點使用預編碼時，告知后向濾波單元對接收的上一跳節點發送信號進行預編碼接收；否則，告知后向濾波單元對接收的上一跳節點發送信號不執行預編碼接收；(12) 控制單元控制后向濾波單元和前向濾波單元分別采用各自的濾波方式，并向空間 映射單元發送觸發信號；(13) 信道狀態信息獲取及存儲單元分別獲取和存儲上一跳節點和中繼節點之間的第 一信道的當前狀態信息和中繼節點和下一跳節點之間的第二信道的當前狀態信息。6. 根據權利要求4所述的方法，其特征在于所述步驟(2)進一步包括下列操作內容(21) 后向濾波單元接收到啟用預編碼接收的信令時，根據來自信道狀態信息獲取及儲 存單元的第一信道的當前狀態信息生成第一信道矩陣，由第一信道矩陣和預編碼矩陣的乘 積生成等效第一信道矩陣，再依據該等效第一信道矩陣和控制單元設定的濾波方...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭侃，龍航，曠婧華，申山山，王文博，
申請(專利權)人：北京郵電大學，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]