專利名稱：一種多用戶雙向中繼通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及協(xié)作無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及多用戶雙向中繼通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
協(xié)作中繼技術(shù)得到了廣泛的重視和關(guān)注，在無線通信領(lǐng)域應(yīng)用協(xié)作中繼技術(shù)，不但能夠提高通信的可靠性，還能有效地利用頻譜資源，節(jié)省信號的發(fā)送功率，并且便于通信系統(tǒng)的規(guī)劃。鑒于上述優(yōu)點，協(xié)作中繼技術(shù)現(xiàn)已被IEEE802. IIs-WLAN,802. 16J-WMAN,802. 20-MBWA等標(biāo)準(zhǔn)采納，具有廣闊的工程應(yīng)用前景。無線網(wǎng)絡(luò)采用正交化時頻資源復(fù)用的方式實現(xiàn)多跳傳輸，資源并未被充分利用，實際系統(tǒng)的吞吐量潛能有限。為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的頻譜利用率，改善系統(tǒng)吞吐量的潛能，研究人員從香農(nóng)(Shannon)提出的雙向通信信道理論出發(fā)，結(jié)合無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，提出了雙向中繼通信技術(shù)。針對基于放大轉(zhuǎn)發(fā)的中繼節(jié)點，模擬網(wǎng)絡(luò)編碼等協(xié)議已被有效地應(yīng)用于雙向中繼通信系統(tǒng)中?？紤]到中繼鏈路信道的起伏特性，美國《國際電氣與電子工程師協(xié)會無線通信學(xué)報》提出了機會源選擇方法，以提高雙向中繼通信的可靠性。該方法根據(jù)中繼鏈路的瞬時強度，選擇單個方向的數(shù)據(jù)傳輸，以確保單向通信的可靠性。然而該方法是以犧牲頻譜效率為前提改善傳輸?shù)目煽啃?，必然造成了系統(tǒng)頻譜資源的浪費，不利于雙向中繼通信技術(shù)在工程上的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )所要解決的技術(shù)問題本發(fā)明的目的是為多用戶雙向中繼通信系統(tǒng)提供一種信息傳輸方法，以解決傳統(tǒng)機會源選擇頻譜效率低下的問題，同時可以利用系統(tǒng)的分集增益，降低中斷概率，提高系統(tǒng)傳輸可靠性。( 二)技術(shù)方案本發(fā)明提供了一種多用戶雙向中繼通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信方法，該方法包括SI、根據(jù)基站與每個用戶之間直達(dá)鏈路的信道強度，選擇直達(dá)鏈路；S2、判斷僅靠步驟SI所選直達(dá)鏈路是否能實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，如果是，進(jìn)行步驟S3;反之進(jìn)行步驟S4 ；S3、中繼保持靜默，基站與用戶僅通過步驟SI所選直達(dá)鏈路在兩個時隙內(nèi)進(jìn)行雙向通信直到數(shù)據(jù)通信完畢；S4、中繼被激活，基于中繼信道的瞬時強度，在基站與用戶之間選擇一個特定方向進(jìn)行通信，并在目標(biāo)節(jié)點處合并通過中繼鏈路和直達(dá)鏈路傳輸?shù)膬陕窋?shù)據(jù)，直到數(shù)據(jù)通信完畢。優(yōu)選的，所述步驟SI中所選的直達(dá)鏈路為信道強度最強的直達(dá)鏈路。優(yōu)選的，所述步驟S2中判斷僅靠步驟SI所述直達(dá)鏈路是否能實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信具體包括如果基站與用戶的發(fā)送功率與所選直達(dá)鏈路的信道強度之乘積大于等于預(yù)定的信噪比門限，則判斷直達(dá)鏈路能支撐數(shù)據(jù)通信；否則不能。優(yōu)選的，所述步驟S4中在基站與用戶之間選擇一個特定方向進(jìn)行通信具體包括如果基站端的信噪比大于用戶端的信噪比，則采用用戶為源節(jié)點而基站為目標(biāo)節(jié)點的上行數(shù)據(jù)傳輸方式；反之則采用基站至用戶的下行數(shù)據(jù)傳輸方式。優(yōu)選的，步驟S4中所述目標(biāo)節(jié)點處通過最大比合并技術(shù)合并通過中繼鏈路和直達(dá)鏈路的兩路數(shù)據(jù)。(三)有益效果本發(fā)明所提方法通過有效地利用基站與用戶之間的直達(dá)鏈路，克服了中繼網(wǎng)絡(luò)中傳統(tǒng)機會源選擇方案頻譜效率低下的缺點，同時還可以充分利用系統(tǒng)的分集增益，降低中斷概率，隨著用戶數(shù)的增加能迅速提高傳輸?shù)目煽啃?。本發(fā)明將增強多用戶雙向中繼網(wǎng)絡(luò)的適用性，并為未來無線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計和性能提升提供理論支持。


圖I為本發(fā)明所提供方法的步驟流程圖；圖2為中斷概率與發(fā)送功率的關(guān)系示意圖；圖3為中斷概率與用戶數(shù)變化的關(guān)系示意圖；圖4為頻譜效率與發(fā)送功率的關(guān)系示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明提供了一種多用戶雙向中繼通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方法，如圖I流程圖所示，該方法包括SI、根據(jù)基站與每個用戶之間直達(dá)鏈路的信道強度，選擇直達(dá)鏈路；S2、判斷僅靠步驟SI所選直達(dá)鏈路是否能支撐數(shù)據(jù)通信，如果是，進(jìn)行步驟S3 ;反之進(jìn)行步驟S4 ；S3、中繼保持靜默，基站與用戶僅通過步驟SI所選直達(dá)鏈路在兩個時隙內(nèi)進(jìn)行雙向通信直到數(shù)據(jù)通信完畢；S4、中繼被激活，基于中繼信道的瞬時強度，在基站與用戶之間選擇一個特定方向進(jìn)行通信，并在目標(biāo)節(jié)點處合并通過中繼鏈路和直達(dá)鏈路傳輸?shù)膬陕窋?shù)據(jù)，直到數(shù)據(jù)通信完畢。所提信息傳輸方法有效地利用了直達(dá)鏈路，克服了傳統(tǒng)機會源選擇頻譜效率低下的缺點，同時又能充分利用系統(tǒng)的分集增益，提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸。所述步驟SI中所選的直達(dá)鏈路為信道強度最強的直達(dá)鏈路，使這條鏈路盡可能可以支撐整個數(shù)據(jù)通信。所述步驟S2中判斷僅靠步驟SI所述直達(dá)鏈路是否能實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信具體包括如果基站與用戶的發(fā)送功率與所述最強信道的信道強度之乘積大于等于給定的信噪比門限，則判斷直達(dá)鏈路能實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信；反之不能。所述步驟S4中在基站與用戶之間選擇一個特定方向進(jìn)行通信具體包括如果基站端的信噪比大于用戶端的信噪比，則采用用戶為源節(jié)點而基站為目標(biāo)節(jié) 點的上行數(shù)據(jù)傳輸方式；反之則采用基站至用戶的下行數(shù)據(jù)傳輸方式。步驟S4中所述目標(biāo)節(jié)點處通過最大比合并技術(shù)合并通過中繼鏈路和直達(dá)鏈路的 兩路數(shù)據(jù)。該方法具體包括S1、根據(jù)基站與每個用戶之間直達(dá)鏈路的信道強度，選擇直達(dá)鏈路用
示基站BS與第k個用戶MSk之間直達(dá)鏈路的復(fù)信道參數(shù),|/^夂|2表示直達(dá)鏈路的信道強
葭，hBS，MS *表示所選直達(dá)鏈路的復(fù)信道參數(shù)，2表示所選直達(dá)鏈路的信道強度，
所選直達(dá)鏈路對應(yīng)第k*個用戶，其中為
權(quán)利要求
1.一種多用戶雙向中繼通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信方法，其特征在于，該方法包括51、根據(jù)基站與每個用戶之間直達(dá)鏈路的信道強度，選擇直達(dá)鏈路；52、判斷僅靠步驟SI所選直達(dá)鏈路是否能實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，如果是，進(jìn)行步驟S3;反之進(jìn)行步驟S4 ；53、中繼保持靜默，基站與用戶間僅通過所述步驟SI中所選直達(dá)鏈路在兩個時隙內(nèi)進(jìn)行雙向通信，直到數(shù)據(jù)通信完畢；54、中繼被激活，基于中繼信道的瞬時強度，在基站與用戶之間選擇一個特定方向進(jìn)行通信，并在目標(biāo)節(jié)點處合并通過中繼鏈路和直達(dá)鏈路傳輸?shù)膬陕窋?shù)據(jù)，直到數(shù)據(jù)通信完畢。
2.如權(quán)利要求I所述方法，其特征在于，所述步驟SI中所選的直達(dá)鏈路為信道強度最強的直達(dá)鏈路。
3.如權(quán)利要求I所述方法，其特征在于，所述步驟S2中判斷僅靠所述步驟SI中所選直達(dá)鏈路是否能實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信具體包括如果基站的發(fā)送功率與所選直達(dá)鏈路的信道強度之乘積大于等于預(yù)定的信噪比門限，則判定直達(dá)鏈路能實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信；反之則不能。
4.如權(quán)利要求I所述方法，其特征在于，所述步驟S4中在基站與用戶之間選擇一個特定方向進(jìn)行通信具體包括如果基站端的信噪比大于用戶端的信噪比，則采用用戶為源節(jié)點而基站為目標(biāo)節(jié)點的上行數(shù)據(jù)傳輸方式；反之則采用基站至用戶的下行數(shù)據(jù)傳輸方式。
5.如權(quán)利要求I所述方法，其特征在于，步驟S4中所述目標(biāo)節(jié)點處通過最大比合并技術(shù)合并通過中繼鏈路和直達(dá)鏈路的兩路數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多用戶雙向中繼通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信方法，該方法包括根據(jù)基站與每個用戶之間直達(dá)鏈路的信道強度，選擇直達(dá)鏈路；判斷僅靠所選的直達(dá)鏈路是否能支撐數(shù)據(jù)通信，如果是則中繼保持靜默，基站與用戶僅通過所述直達(dá)鏈路在兩個時隙內(nèi)進(jìn)行雙向通信直到數(shù)據(jù)通信完畢；反之中繼被激活，基于中繼信道的瞬時強度，在基站與用戶之間選擇一個特定方向進(jìn)行通信，在目標(biāo)節(jié)點處合并通過中繼鏈路和直達(dá)鏈路傳輸?shù)膬陕窋?shù)據(jù)，直到數(shù)據(jù)通信完畢。通過本發(fā)明有效地利用了直達(dá)鏈路，克服了傳統(tǒng)機會源選擇頻譜效率低下的缺點，同時又能充分利用系統(tǒng)的分集增益，提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸。
文檔編號H04W16/22GK102946609SQ20121040892
公開日2013年2月27日 申請日期2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月23日
發(fā)明者范立生, 周雯, 李旭濤 申請人:汕頭大學(xué)