[发明专利]基于叠加编码的用户聚类MIMO广播方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字信息调制技术领域，特别是涉及一种基于叠加编码的用户聚类MIMO广播方法。

背景技术

为了适应新一代无线多媒体广播系统对超高清电视、3D电视、高清电视、数据广播等多种业务以及固定、移动、便携等不同类型终端的需求，广播系统在引入能够显著提高信道容量的MIMO技术的过程中，面临着大量用户发射端信道状态信息未知、信道差异巨大且状态信息繁多所引发的接收质量难以优化的挑战，特别是不同终端所支持的接收天线数不同所带来的处理能力不同、信道容量界不同的问题。目前还没有相关文献及专利在广播场景下提出聚类的概念。

多输入多输出（MIMO）技术是现代通信技术中的重大突破之一，越来越成为无线通信领域的研究热点。MIMO技术是未来无线通信系统中实现高数据速率传输、改善传输质量、提高系统容量的重要途径。对于单用户的MIMO系统，信道容量和发射天线数、接收天线数的最小值成正比。

叠加编码（Superposition Coding：SC）技术是一种分层编码调制技术，Cover,T.M.在1972年给出了SC技术的基本思想以及初步的性能分析。其基本思想是系统根据不同的目标传输速率，将信道状态量化为不同信道质量的等级，每一个信道量化等级对应于一个确定的目标传输速率。质量好的信道量化等级对应的传输速率较高，质量差的信道量化等级对应的传输速率较低。将两组信号分别按不同的目标速率独立地进行编码，并映射到相对应的星座图上，然后再对其进行叠加。

总体来看，目前还没有相关文献及专利将两项技术结合应用于广播系统中的传输问题。为解决上述提出广播中存在的不同种类接收用户问题，本专利将叠加编码与多天线发射分集相结合，并提出渐进逼近信道容量界的用户聚类概念，同时给出最优功率分配参数的求解。本方案可以实现在保证单天线接收终端（如手机电视等）性能不受影响的前提下大幅提升多天线接收终端（如公交车电视等）的净荷数据率，具体如附图1所示。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的是提出一种基于叠加编码的用户聚类MIMO广播方法，这种方法将叠加编码及多天线发射分集结合运用于广播系统，以实现公共广播业务和付费广播业务的接收对应不同聚类的用户。

（二）技术方案

本发明提供了一种基于叠加编码的用户聚类MIMO广播方法，包括：将广播接收用户按照划分为不同聚类，所述不同聚类的用户接收到的信息量不同，即，所述不同聚类包括：只能接收公共广播业务数据的聚类，以及，在接收公共广播业务数据的同时能够接收付费业务的聚类。

优选地，根据接收端所配备的接收天线数量、所处信道环境、信道条件和/或处理能力来划分为不同聚类。

优选地，当根据接收端所配备的接收天线数量时，接收天线数较多的用户聚类在接收公共广播业务的同时能够接收付费广播业务，而接收天线数较少的用户聚类只能接收公共广播业务。

优选地，发送端将公共广播业务数据和付费广播业务数据分别经过调制后按照最优的功率分配比进行叠加编码，然后通过多天线发射分集处理后形成发射信号。

优选地，接收端对接收到的信号进行解调，进而解调出发送端的发射信号，不同聚类的接收用户解调出不同种类的广播业务。

优选地，在发送端将叠加编码技术与多天线发射分集技术进行结合，兼顾具有不同处理能力的用户聚类，使处理能力较强的用户聚类逼近较高的信道容量，使其传输数据率提高，使处理能力较弱的用户聚类能够逼近对应的信道容量，其传输数据率不受影响。

优选地，最优功率分配比能够通过最小化误码率费用函数得到，以满足在不影响接收公共广播的同时，最大程度抑制接收天数较少的用户聚类对付费广播业务的接收性能。

优选地，在双聚类的情况下，误码率费用函数定义为两个聚类分别对公共广播业务、付费广播业务的四种误码率的组合函数。

（三）有益效果

利用本发明提供的MIMO广播方法，具有以下有益效果：用户聚类的划分能够合理、充分的利用无线信道的特性和接收用户的处理能力差异，使条件不同的数以万计的广播接收用户能够分别达到不同的性能。在保证处理能力强、弱两种聚类对公共广播业务正常接收的前提下，可以从误码率性能角度最大化两种聚类接收付费广播业务的性能差距。

附图说明