專利名稱：一種基于多輸入多輸出協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的增量中繼傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，具體是一種基于多輸入多輸出(MIMO)協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的增量中繼傳輸方法。
背景技術(shù)：
自J.N. Laneman等人在2004年提出之后,協(xié)作分集技術(shù)便引起了廣泛注意。通過應(yīng)用協(xié)作技術(shù)，可以獲得額外的分集增益，同時(shí)也可以減少射頻(RF)功率要求。但是在協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中，由于半雙工通信以及不同時(shí)隙中的信道必須正交的限制，所以以上提到的兩點(diǎn)好處都是以犧牲頻譜效率為代價(jià)的。為了解決這個(gè)弊端，當(dāng)前已經(jīng)提出了三種技術(shù)來增強(qiáng)協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的頻譜效率，分別是波束形成、空時(shí)編碼以及增量中繼。在波束形成中，假設(shè)信源和中繼已經(jīng)知道了前向信道的信息，這樣信源和中繼即可調(diào)整各自的發(fā)送信號(hào)的相位偏移，使得它們的信號(hào)能夠相干疊加，從而提高頻譜效率。但是要想應(yīng)用波束形成技術(shù)，需要在現(xiàn)有的射頻設(shè)備上做很大的修改。至于空時(shí)編碼技術(shù)，雖然其能夠很好的改善頻譜效率，但是它對(duì)信宿端的解碼器要求很高，而且要想設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)際可用的碼本并不容易。和波束形成以及空時(shí)編碼不同，在增量中繼協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中，通過特定的判決條件來限制中繼的轉(zhuǎn)發(fā)，從而節(jié)約了信道和功率資源，提高頻譜效率。信宿端對(duì)直接鏈路做判決， 如果滿足特定的條件，則通知信源與中繼，中繼和信源根據(jù)通知信息，做相應(yīng)的動(dòng)作(發(fā)送或者不發(fā)送信號(hào))。和波束形成、空時(shí)編碼相比，增量中繼具有以下的優(yōu)點(diǎn)1)協(xié)議簡單，中繼只需要測(cè)量自己的信道信息即可(不需要知道全局信道信息)；2)信源和中繼處，無需掌握或估計(jì)整個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；3)該技術(shù)涉及到的開銷是三者中最小的(只需信宿端反饋一個(gè)單比特的信息)。Wan Choi 等人于 2010 年發(fā)表在 ffiEE TRANSACTIONS ON WIRELESS COMMUNICATIONS上的文章“Adaptive Multi-Node Incremental Relaying for Hybrid-ARQ in AF Relay Networks”中提出了一種多個(gè)單天線中繼的增量中繼方案,在該方案中要求中繼挨個(gè)進(jìn)行放大轉(zhuǎn)發(fā)(AF)，信宿端進(jìn)行最大比合并(MRC)，直到輸出信噪比(SNR)大于一個(gè)預(yù)先設(shè)定的門限值。Salama Ikki, Mohamed H. Ahmed等在2008年發(fā)表在Wireless Communications and Networking Conference 上的文章“Performance Analysis of Incremental Relaying Cooperative Diversity Networks over Rayleigh Fading Channels”中討論了增量中繼在單中繼、單信源、單信宿網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，分析了中斷概率，誤碼率以及吞吐量，并給出了閉合表達(dá)式。但是以上提及的文章中包括現(xiàn)有的研究文獻(xiàn)中，都是在單天線節(jié)點(diǎn)的環(huán)境中應(yīng)用增量中繼方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于多輸入多輸出協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的增量中繼傳輸方法，在多天線節(jié)點(diǎn)環(huán)境中引入增量中繼方案，從而以一種簡單可行的方法改善了 MMO協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中頻譜效率低的弊端。本發(fā)明具有復(fù)雜度低、操作簡單的特點(diǎn)，同時(shí)與常規(guī)的策略對(duì)比，在資源利用率方面有較大的性能提升。為實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明所述的基于多輸入多輸出協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的增量中繼傳輸方法，整個(gè)傳輸過程分為兩個(gè)時(shí)隙，包括以下步驟步驟I :在第一個(gè)時(shí)隙內(nèi)，信源S對(duì)中繼R和信宿D(zhuǎn)廣播信號(hào)序列；步驟2 :信宿D(zhuǎn)接收到來自信源S的信號(hào)后，計(jì)算每個(gè)天線上的信號(hào)輸出SNR，并將其與一個(gè)預(yù)設(shè)設(shè)定好的門限值進(jìn)行對(duì)比；步驟3 :如果所有天線上的符號(hào)的SNR足夠高，大于門限值，則信宿D(zhuǎn)反饋給信源S 和中繼R—個(gè)單比特的信息(B = I)，表明直接鏈路信號(hào)的成功。在第二時(shí)隙中，中繼R不進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。此時(shí)頻帶是空閑的，信源S可以選擇發(fā)送一個(gè)新的信號(hào)或者也可以不發(fā)任何信息，如果發(fā)送新的信號(hào)，則相當(dāng)于增大了傳輸速率，如果不發(fā)送，則相當(dāng)于節(jié)省發(fā)送功率；如果直接鏈路信道不好，信宿D(zhuǎn)接受到的信號(hào)SNR很低，則信宿D(zhuǎn)反饋給信源S和中繼R—個(gè)單比特的信息(B = O)，表明直接鏈路傳輸失敗。此時(shí)，在第二時(shí)隙中，中繼R放大轉(zhuǎn)發(fā)(AF)其在第一時(shí)隙接受到的信號(hào)，從而獲得額外的分集增益；步驟4 :如果中繼R進(jìn)行了轉(zhuǎn)發(fā)，則在第二時(shí)隙結(jié)束時(shí)，信宿D(zhuǎn)根據(jù)最大比合并 (MRC)技術(shù)，將兩個(gè)時(shí)隙內(nèi)收到的信號(hào)合并，并將合并后的信號(hào)經(jīng)過一個(gè)迫零(ZF)均衡器， 再解碼信號(hào)。本發(fā)明中，在信宿節(jié)點(diǎn)處對(duì)直接鏈路做判決，將結(jié)果反饋給中繼R和信源S，從而決定第二時(shí)隙的動(dòng)作。所述判決方式如下
權(quán)利要求
1.一種基于多輸入多輸出協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的增量中繼傳輸方法，其特征在于所述方法的整個(gè)傳輸過程分為兩個(gè)時(shí)隙步驟I :在第一個(gè)時(shí)隙內(nèi)，信源S對(duì)中繼R和信宿D(zhuǎn)廣播信號(hào)序列；步驟2 :信宿D(zhuǎn)接收到來自信源S的信號(hào)后，計(jì)算每個(gè)天線上的信號(hào)輸出信噪比SNR，并將其與一個(gè)預(yù)設(shè)設(shè)定好的門限值進(jìn)行對(duì)比；步驟3 :如果所有天線上的符號(hào)的信噪比SNR足夠高，大于門限值，則信宿D(zhuǎn)反饋給信源S和中繼R—個(gè)單比特的信息B= 1，表明直接鏈路信號(hào)的成功；在第二時(shí)隙中，中繼R不進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，此時(shí)頻帶是空閑的，信源S選擇發(fā)送一個(gè)新的信號(hào)或者不發(fā)任何信息；如果直接鏈路信道不好，信宿D(zhuǎn)接受到的信號(hào)SNR很低，則信宿D(zhuǎn)反饋給信源S和中繼 R—個(gè)單比特的信息B = 0，表明直接鏈路傳輸失敗；此時(shí)，在第二時(shí)隙中，中繼R放大轉(zhuǎn)發(fā)其在第一時(shí)隙接受到的信號(hào)；步驟4 :如果中繼R進(jìn)行了轉(zhuǎn)發(fā)，則在第二時(shí)隙結(jié)束時(shí)，信宿D(zhuǎn)根據(jù)最大比合并技術(shù)，將兩個(gè)時(shí)隙內(nèi)收到的信號(hào)合并，并將合并后的信號(hào)經(jīng)過一個(gè)迫零均衡器，再解碼信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于多輸入多輸出協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的增量中繼傳輸方法，其特征在于，在信宿節(jié)點(diǎn)處對(duì)直接鏈路做判決，將結(jié)果反饋給中繼R和信源S，從而決定第二時(shí)隙的動(dòng)作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于MMO協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的增量中繼傳輸方案，其特征在于，所述判決方式如下
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的基于MMO協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的增量中繼傳輸方案，其特征在于,所述MMO網(wǎng)絡(luò)中的最大比合并技術(shù)如下
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的基于MMO協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的增量中繼傳輸方案，其特征在于，所述迫零均衡器如下其中，
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于多輸入多輸出協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的增量中繼傳輸方法，傳輸過程分為兩個(gè)時(shí)隙，步驟為1，第一時(shí)隙中，信源S廣播信號(hào)序列，信宿D(zhuǎn)和中繼R接收；2，D接收到信號(hào)之后，計(jì)算每個(gè)天線上的接收符號(hào)的信噪比，將其和一個(gè)預(yù)先設(shè)定好的門限值對(duì)比，如果所有天線上的輸出SNR都大于門限值，則判定為成功，否則判定為失?。?，D將單比特信息B反饋給S和R，如果B＝1，則R在第二時(shí)隙中不轉(zhuǎn)發(fā)，如果B＝0，則R在第二時(shí)隙將其在第一時(shí)隙中接收到的信號(hào)進(jìn)行放大轉(zhuǎn)發(fā)，S不發(fā)送任何信號(hào)；4，兩個(gè)時(shí)隙結(jié)束后，D采用MRC技術(shù)，將兩個(gè)信號(hào)合并，然后解碼。本發(fā)明在達(dá)到較高的分集增益的同時(shí)，提高頻譜的利用率，更充分的利用系統(tǒng)資源。
文檔編號(hào)H04B7/155GK102594432SQ20121004633
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月27日
發(fā)明者劉海, 陳文 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)