[发明专利]一种基于分级业务的多天线数据传输方法、系统及装置

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于分级广播业务的多天线数据传输方法、系统及装置。

背景技术

随着移动通信技术日新月异的发展，对于宽带无线通信的性能指标的要求越来越高，很多先进技术例如多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)技术、中继技术等被广泛应用于新型无线通信网络中，同时，无线蜂窝网络中多媒体广播业务的研究也受到广泛的关注。其中，多天线技术通过不同的空时编码设计方案能够有效提高系统的频谱利用率，在不提高传输功率的基础上提高容量；并且可以通过分集技术提高数据传输性能，提高系统有效性。但是，无线蜂窝网络中的广播业务并不是广播业务在移动通信系统的简单结合，针对广播业务特点的空时编码方案设计领域具有前瞻性和应用性。

在传统传输模式中，由于广播业务覆盖范围边缘用户的信道质量较差，基站为了保证覆盖范围内的所有用户都得到服务，必须采用较低的传输速率，对处于覆盖范围中心的用户造成了一定的资源浪费。

广播业务是基站向覆盖范围内的所有用户采用无线传输的方式提供广播服务，即基站对于所有用户同时发送相同的信息。利用分级信源编码，广播多媒体业务还具有分级的特点，这样可以有效解决上述对于中心用户有资源浪费的问题。其中，分级信源编码是指：基站对于所传输多媒体数据进行变换编码，得到该多媒体内容的基础层和增强层数据。基本层包含低频信息，例如提供基本图像信息；而增强层包含高频信息，提供细节信息。这样，从用户的主观感受看，增强层信息可以有所损失。即基本层信息优先级高，需要有可靠的传输链路；增强层优先级低，对链路可靠性要求低。

针对业务分级的特点和用户距离基站远近带来的信道质量差异，需要有能实现不等链路可靠性的传输方式，也就是希望实现距离基站近的用户可以同时接收到基本层和增强层信息，而距离基站远的用户只能接收到基本层信息，这样的分级传输可以有效提高整个广播系统的传输速率。目前分层调制技术可以达到这一目的，即利用对多层调制符号的功率调整实现分级传输。但是分层调制技术仅属于数字调制的范畴，本身与多天线传输技术无关。而传统的空时编码设计单纯追求分集度和速率中的某一个因素或两者的折中，对于传输的不同符号实现等错误保护力度，不符合分级传输的需求。

另外，尽管分级传输能够大大提高基站覆盖范围内的整体效率，然而对于小区边缘用户来说，由于只能接收到基本层的数据而不能得到较好的服务。为了提高小区边缘用户的服务质量，引入中继站来协助基站工作。目前中继系统的主要的工作模式为半双工模式，以下行为例，整个传输过程分为基站传输和中继节点传输两个阶段：第一阶段基站向用户和中继节点发送信号，第二个阶段中继节点向远端用户转发其接收到的数据。目前中继节点常采用的转发方式主要分为两种：放大转发(Amplify Forward，AF)及译码转发(Decode Forward，DF)。AF模式下，中继节点不需要对接收到的数据进行信道译码，此时中继复杂度低，时延小，在发射源端到中继端的信道质量比较差时有较好应用。DF转发模式下，中继节点对第一阶段接收到基站发来的数据进行解调、译码等操作；然后再重新编码、调制，发送给用户。当不存在基站到用户的直传链路时，用户终端在第二阶段只是对从中继节点发送来的数据进行译码等操作。当存在基站到用户终端的直传链路时，用户终端需要合并在第一阶段接收到的从基站发来的数据和第二阶段从中继节点转发过来的数据，进行适当的合并操作，然后再进行译码等操作。

图1是目前带有中继转发系统对分级业务的传输中所采用的传输方法原理图。近端用户和中继节点能够接收所有多媒体数据，而中继节点对于来自基站的信息，不区分优先级的差异，全部进行转发。在链路质量较差时，传统转发方案由于在转发过程中为了转发增强层信息浪费了部分功率，会导致基础层和增强层数据均无法正确传输，无法维持基本通信；在链路质量较好时，如果基础层数据单靠基站与终端的直传链路就能正确传输即可解对，且增强层数据传输不正确时，此时中继依然转发全部数据，会导致功率浪费在了基础层数据上，有可能造成增强层数据传输不正确。

已有中继系统中应用分层调制技术进行分级业务传输的方案。中继节点对于来自基站的信息进行解码操作，得到不同保护力度的比特信息，并选取其中增强层数据比特进行编码调制重传。此时的中继转发模式固定为DF模式，并且此时并没有有效利用多天线资源。

发明内容