[发明专利]无线通信系统及其基站、中继站、用户终端和数据的发送接收方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及通信领域，尤其涉及无线通信系统，该系统中的基站、中继站、用户终端以及在所述无线通信系统中由多个协作基站或多个协作中继站采用协作多点传输方式向用户终端发送数据的方法和用户终端接收数据的方法。

背景技术

协作通信技术通过形成虚拟天线阵来获取分集，增强覆盖，并且潜在地以分布式的方式增加系统容量。之前这一领域的研究工作多集中在窄带平坦衰落情况下。而宽带无线通信系统同时存在着空间分集和频率分集的潜能。作为一种新颖的范式，分布式空频编码方案融合了传统空频编码技术和无线协作中继技术的特点，可以显著提高传输方案的误码性能。已有研究工作将正交频分复用技术(OFDM)与空时分组码(STBC)技术相结合，但是该方案仅仅获取了宽带无线通信系统中的空间分集增益。最近，时间反转空时分组码，单载波空时分组码和编码OFDM技术被拓展到了分布式协作通信系统，这些方案可以同时获取空间分集增益和频率分集增益。然而，这些方案局限于两个发送器参与协作传输的通信场景。

对于参与协作的发送端(协作基站或协作中继站)数目为任意自然数的更一般的协作通信场景来说，已有研究者提出分布式译码转发空频编码方案，利用复数域编码来获取宽带协作OFDM系统中的满分集增益。然而，放大转发协作通信技术与译码转发协作通信技术相比，由于它在高信噪比时可以获得最优分集增益，所以放大转发协作通信技术在误码性能方面性能更为优良。已有的关于分布式循环延迟分集的技术方案可以看作是一种新颖的放大转发分布式空频编码方案。在该方案中，每个中继节点处仅需对接收到的时域信号进行简单的循环移位，则该方案特别适用于宽带放大转发协作通信系统。

然而已有的分布式循环延迟分集技术方案仅仅针对相干通信系统进行了研究。实际上，由于无线中继通信系统中的协作传输方案涉及广播传输和中继传输两个阶段，这增加了对传播信道进行信道估计的开销和复杂度。因此在用户终端接收机处不需要知道精确信道状态信息的系统设计显得十分必要。由于很少有研究者关注非相干分布式空频编码设计，因此本发明提出了一种基于分布式循环延迟分集技术的放大转发差分空频编解码方案。由于协作通信系统服从块衰落信道模型，因此在时间维度上进行差分编解码比较困难。通过将分布式循环延迟操作看作是等效传输信道的一部分，我们在频域建立了等效的单输入单输出信道模型。基于对子载波间相关系数的分析，我们提出了一个新颖的编码符号到子载波的映射方案，进而设计了编码符号在一个OFDM块内的子载波间进行差分编码的传输方案。由于该等效单输入单输出信道模型具有快速的频率响应变化，继续沿用传统差分解码技术会在高信噪比处引入检测误码率的差错平台。为了消除传统检测器引入的差错平台，在本发明中我们还提出了判决反馈差分检测算法。另外，我们还实现了基于线性预测的自适应判决反馈差分检测算法。在该算法中，接收机甚至无需知道统计信道状态信息，该检测算法的这一特点在分布式协作无线网络中特别有吸引力。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于在无线通信系统中由多个协作基站或多个协作中继站采用协作多点传输方式向用户终端发送数据的方法以及用户终端处的接收数据方法。该发送数据方法包括：在与多个协作中继站对应的信源基站处或在各协作基站处，把经过酉群循环编码或复数域编码后的编码数据符号再进行差分编码，然后将差分编码符号加载到正交频分复用子载波上；信源基站向多个协作中继站广播要发送的正交频分复用符号；在各协作基站或协作中继站的对应发射天线之间，对加载到正交频分复用子载波上的数据符号进行分布式循环延迟操作；按照协作多点传输方式，将循环延迟操作后的正交频分复用数据符号发送到用户终端。所述接收数据方法包括在用户终端处对接收数据进行判决反馈差分检测算法。值得注意的是，基于线性预测的自适应判决反馈差分检测算法甚至无需预先知道信道的统计特性，具有较低的计算复杂度。

在根据本发明上述方面的方法中，在将所述编码符号加载到正交频分复用子载波上时，将经过酉群循环编码或复数域编码后的编码数据符号组加载到相关性弱甚至没有相关性的子载波上，同时将相邻的两组差分编码数据块加载到相关性强的两组子载波上。该方法能够在差分传输的同时获取多径信道的固有频率分集增益以及协作多点传输的空间分集增益经分布式循环延迟操作转化而成的增强频率分集增益。