联合正交和非正交的大规模用户上行多址传输方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及数字信息传输的上行多址接入技术领域，特别涉及一种联合正交和非正交的大规模用户上行多址传输方法。
【背景技术】
[0002]典型无线数字通信系统中，基站接收端需要和覆盖范围内的多个上行用户进行通信，需要解决上行多址接入信道下大规模用户的传输问题。为了最大化系统的传输率，叠加编码(Superposit1n Coding，SC)技术是最优的，但是这时基站接收端需要在多个用户信号互相干扰的条件下联合或依次解调所有用户叠加的信号。
[0003]在面向大规模用户的上行正交接入系统中，通常采用在典型用户信噪比(多个用户的联合信噪比)分布情况下的系统极限吞吐率(多个用户的联合可达速率域)进行评估。即对于给定的用户信噪比分布，假设所有用户均工作在基站指定的模式下，以此时的系统吞吐率作为评价该系统的标准。
[0004]为了实现最优的传输性能，接收端通常采用叠加编码的一种解调解码方式，串行干扰消除(Successive Interference Cancellat1n, SIC)技术。SIC 需要解调解码出某一个用户的信号，才能解调解码出第二个用户的信号，依此类推。SIC使得终端算法实现、导频设计、信道估计和系统调度复杂度随用户数增加而急剧上升；同时采用Sic会造成接收延时和误码扩散；综合考虑所有用户的SC，当接入用户数目很多时，SC性能提升的效果逐渐变小，但是SC解码复杂度却迅速上升。
[0005]同时译码(SimultaneousDecoding, SD)，又称联合译码(Joint Decoding，JD)，是叠加编码的另一种解调解码方式，也可以实现最优的传输性能。相比于SIC技术，同时译码不需要依次解出每个用户的信息，而是采用联合译码的方式，经过迭代，可以同时解调出所有用户的信息。所以，SD技术不存在SIC接收延时和误码扩散的缺点，但当叠加用户数量较大时，SD的实现复杂度依然很高。
[0006]上行多址信道下传统的多用户传输方案广泛采用正交多址接入技术，典型的正交多址接入技术包括:时分多址接入(Time Divis1n Multiple Access，TDMA)、频分多址接入(Frequency Divis1n Multiple Access，FDMA)和正交频分多址接入(OrthogonalFrequency Divis1n Multiple Access，OFDMA)等。本质上，正交多址接入是在离散基带等效信道模型的符号层次对物理层信道资源进行正交分割的方法。以TDMA为例，TDMA为每个用户分配一段时间资源(即一段传输时间对应的符号资源)，用于传输该上行用户的信号。正交多址接入技术实现简单、灵活，但是采用正交多址接入技术时多用户传输的容量域上界，距离采用最优技术SC时的多用户的容量域上界差距较大，即多用户联合可达传输速率损失较大。
【发明内容】
[0007]本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
[0008]为此，本发明的目的在于提出一种联合正交和非正交的大规模用户上行多址传输方法。该方法能够克服传统正交多址接入与多用户传输容量界差距较大的问题，并具有实现复杂度低、降低用户接收延时的优点。
[0009]为了实现上述目的，本发明的实施例公开了一种联合正交和非正交的大规模用户上行多址传输方法，包括以下步骤:根据覆盖范围内的用户的信道质量和需求，对多个用户进行分组并确定分配给每组用户的信道资源的比例；根据分配给所述每组用户信道资源的比例，将物理层信道资源进行正交分割，以得到多个符号层次的物理层子信道，其中，每个符号层次的物理层子信道用于传输一组用户的信号；根据每组内的用户的信道质量和需求，在对应的物理层子信道中，组内用户各自采用基站指定的模式在相应的物理层子信道上进行信号发送。
[0010]根据本发明实施例的联合正交和非正交的大规模用户上行多址传输方法，通过将用户分组，极大地减小了单位信道资源上叠加用户数，在接收端可以使用复杂度适中的SIC或SD解码算法。同时相比正交接入可以更加接近多用户传输的容量域上界，克服传统正交多址接入与多用户传输容量界差距较大的问题，并具有实现复杂度低、降低用户接收延时的优点。
[0011]另外，根据本发明上述实施例的联合正交和非正交的大规模用户上行多址传输方法还可以具有如下附加的技术特征:
[0012]在一些示例中，所述根据覆盖范围内的用户的信道质量和需求，对多个用户进行分组并确定分配给每组用户的信道资源的比例，进一步包括:根据覆盖范围内的用户的信道质量和需求，对用户分组方式进行优化并确定每组信道资源的比例。
[0013]在一些示例中，所述根据覆盖范围内的用户的信道质量和需求，对多个用户进行分组并确定分配给每组用户的信道资源的比例，进一步包括:根据覆盖范围内的用户的信道质量和需求，对多个用户进行用户分组并确定每组信道资源的比例。
[0014]在一些示例中，所述根据每组内的用户的信道质量和需求，在对应的物理层子信道中，组内用户各自采用基站指定的模式在相应的物理层子信道上进行信号发送，进一步包括:当组内用户的数量大于I时，使用面向串行干扰消除的编码调制模式或者使用面向联合译码的编码调制模式在相应的物理层子信道上进行信号发送；当组内用户的数量等于I时，使用面向单用户传输的编码调制模式在相应的物理层子信道上进行信号发送。
[0015]在一些示例中，所述用户的需求包括用户传输率要求。
[0016]在一些示例中，所述每组用户的信道资源的比例为用于传输每组用户信号的符号占总符号的比例，其中符号指离散基带信道等效模型的离散符号，是信道资源的基本单位。
[0017]在一些示例中，单个组内用户数量的最大值是根据编码调制模式和接收机实现的复杂度确定的。
[0018]在一些示例中，所述将物理层信道资源进行正交分割，包括:设定每组信道资源的比例，其中，每组信道资源的比例为1(0〈1〈1，1彡i彡N，^1+...+βΝ= 1)，(N为整数，Ν>1);将比例为1的符号归属为一个符号层次的物理层子信道，同时将用户分为N组，每组用户对应于一个符号层次的物理层子信道。
【附图说明】
[0019]图1是根据本发明一个实施例的联合正交和非正交的大规模用户上行多址传输方法的流程图；
[0020]图2是应用本发明实施例的联合正交和非正交的大规模用户上行多址传输方法的理想吞吐率与应用传统的TDMA的吞吐量的比对图。
【具体实施方式】
[0021]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中标出，其中相同或者类似的标号表示相同或者类似的原件或具有相同功能的原件。
[0022]以下结合附图描述根据本发明实施例的联合正交和非正交的大规模用户上行多址传输方法。
[0023]图1是根据本发明一个实施例的联合正交和非正交的大规模用户上行多址传输方法的流程图。如图1所示，根据本发明一个实施例的联合正交和非正交的大规模用户上行多址传输方法，包括如下步骤:
[0024]步骤SlOl:根据覆盖范围内的用户的信道质量和需求，对多个用户进行分组并确定分配给每组用户的信道资源的比例。在本发明的一个实施例中用户的需求包括但不限于用户传输率要求。
[0025]具体而言，可以根据覆盖范围内的多个用户的信道质量和需求，对用户分组进行优化并确定每组信道资源的比例。当然，还可以根据覆盖范围内的用户的信道质量和需求，对多个用户进行用户分组并确定每组信道资源的比例。
[0026]在以上描述中，每组用户的信道资源的比例指用于传输每组用户信号的符号占总符号的比例