一種協(xié)作通信系統(tǒng)中的滿分集的頻率翻轉傳輸方案的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明主要針對協(xié)作通信系統(tǒng)中存在載波頻率偏移的特點，提出了一種可靠性高 的信號傳輸方案。
【背景技術】
[0002] 多中繼（Multi-relay)協(xié)作通信系統(tǒng)的每個協(xié)作節(jié)點只需要配置一根天線，就構 造出了一個虛擬的多輸入單輸出（multiple-i噸Utsingle-output,MISO)無線通信系統(tǒng)， 運項技術被公認為一項有前途的可W提高無線通信網(wǎng)絡可靠性的技術。
[0003]采用分布式空時分組碼（distributedspace-timeblockcodes,DSTBCs)的同步 協(xié)作通信系統(tǒng)能夠獲得滿分集增益，即提高了協(xié)作通信系統(tǒng)的信號傳輸可靠性。但是，同步 協(xié)作通信系統(tǒng)的傳輸可靠性依賴于精確的各協(xié)作節(jié)點之間的精確同步，運大大增加了中繼 節(jié)點的成本。
[0004]由于協(xié)作通信網(wǎng)絡的分布式特性，分布式中繼節(jié)點的異步性造成多時偏 (multipletimingoffsets，MTOs)和多載波步頁偏(multiplecarrierfrequency offsets,MCFOs)的存在，運將破壞目的節(jié)點所接收到的信號的編碼結構，從而大大降低了 協(xié)作通信系統(tǒng)的可靠性。
[0005] 對于存在多時偏和多載波頻偏的協(xié)作通信系統(tǒng)，傳統(tǒng)的分布式空時分組碼將不再 適用。研究者們傾向于研究新的空時編碼和相應的譯碼器W及正交頻分復用（Odhogonal 化equency-divisionmultiplexing,OFDM)技術來提高協(xié)作通信系統(tǒng)魯棒性和可靠性。而 協(xié)作通信系統(tǒng)對于多載波頻偏是十分敏感的，因此削減多載波頻偏對通信可靠性的影響變 得異常艱難。目前存在的對抗多載波頻偏的方法主要是開發(fā)了新的空頻編碼W及相應的譯 碼器，協(xié)作通信系統(tǒng)的可靠性有所提高，但是編碼增益和譯碼復雜度都有待提高。
[0006] 為了解決現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提出了一種新的空頻編碼一一頻率翻轉 Alamouti碼（frequen巧reversalAlamouticode,FRAC)，并開發(fā)了相應的復雜度很低的 譯碼器，使得存在載波頻偏的協(xié)作通信系統(tǒng)的傳輸可靠性大大提高。

【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明的目的：針對協(xié)作通信系統(tǒng)中存在的載波頻偏，設計了一種新的適用于僅 存在載波頻偏的二中繼譯碼轉發(fā)協(xié)作通信網(wǎng)絡的空頻編碼一一頻率翻轉Alamouti碼，并設 計了相應的低復雜度的迫零譯碼器，W提高協(xié)作通信系統(tǒng)的信號傳輸可靠性。
[0008] 整個二中繼協(xié)作通信系統(tǒng)的模型如圖1所示。整個協(xié)作通信系統(tǒng)由一個源節(jié)點， 兩個中繼節(jié)點W及一個目的節(jié)點組成。
[0009] 整個系統(tǒng)有如下兩個模塊的設計：
[0010] 模塊一、中繼節(jié)點中的編碼設計。
[0011] 模塊二、目的節(jié)點中的譯碼設計。
[0012] 模塊一中，頻率翻轉Alamouti碼（FRAC)的結構的詳細說明如表1所示。
[0014] 表I
[0015] 表I中，Si和S2是頻域中兩個連續(xù)的具有N個子載波的OFDM信號塊， §,=[&(^-1)，".，&(0)]'''和;2=[^2(^-1)，~式(0)] 7'分別表示3郝8 2的翻轉信號。翻轉的目 的是使得中繼節(jié)點與目的節(jié)點之間的等效信道矩陣復正交化。
[0016] 模塊二中，我們用yi和y2'分別表示目的節(jié)點在第1個和第2個OFDM信號持續(xù) 時間里接收到的信號的頻域表示。yi和7 2'由W下公式得到：
[0017] Yi=H1S1+H2S2+1I1 [001引y; I =-H, S;+H苗+ n;
[001引其中，Hi=hiWF(Cl)W嘴H2=HzWF(Ez)WH分別表示中繼節(jié)點化,和中繼節(jié)點化2 到目的節(jié)點的等效信道矩陣，hi和h2表示中繼節(jié)點K,和中繼節(jié)點到目的節(jié)點的信道 增益，和e2分別表示中繼節(jié)點嗎和中繼節(jié)點1^2到目的節(jié)點的歸一化載波頻偏。W是 NXN維的離散傅立葉變換矩陣，WH是相應的離散傅立葉反變換矩陣。函數(shù)F(O被定義為
。ni和n2分別是第1個和第2個OFDM信號持續(xù)時間里頻域 加性高斯噪聲。
[0020] 定義y;=巧2')'，那么Y2就可W由W下公式得到：
[0021] y;=白；8| -白;S; + 掃；
[00過其中，百,和白2分別表示Hi和H進行ISO度旋轉后得到的矩陣，6;表示。2的翻轉 信號。
[0023] 接收信號的頻域表示可W寫成塊矩陣的形式如下：
[0025] 迫零均衡的方法如下：
[0026] ? = (l/&《2)H"y
[0027] 其中，

[0032] 譯碼即根據(jù)中繼節(jié)點使用的信號星座將迫零均衡得到的S進行譯碼。迫零均衡和 譯碼兩個步驟合稱為迫零譯碼。
【附圖說明】
【附圖說明】 [0033] 用于提供對本發(fā)明技術方案的進一步理解，并構成說明書的一部分，與 本發(fā)明的實施一起用于解釋本發(fā)明的技術方案，并不構成對本發(fā)明技術方案的限制。附圖 說明如下：
[0034]圖1為一個二中繼協(xié)作通信網(wǎng)絡的系統(tǒng)模型。
[0035]圖2表示源節(jié)點傳輸方案圖。
[0036] 圖3表示中繼節(jié)點傳輸方案框圖。
[0037] 圖4表示目的節(jié)點譯碼方案框圖。
【具體實施方式】
[0038]W下將結合附圖來詳細說明本發(fā)明的實施方式，借此對本發(fā)明如何應用技術手段 來解決問題，并達成技術效果的實現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)W實施。
[0039] 下面具體說明算法的執(zhí)行過程。
[0040]步驟一、源節(jié)點發(fā)射過程（如圖2)，包含步驟101、步驟102及步驟103。
[0041] 步驟101、調制。依據(jù)信號星座將二進制的數(shù)據(jù)流調制成信號。
[0042] 步驟102、快速離散傅立葉反變換。將調制信號按照每個(FDM塊的大小N進行分 塊，對每塊實施快速離散傅立葉反變換。
[0043] 步驟103、上變頻。將變換后的信號結合本地載波進行變頻，將變頻后的信號發(fā)射 給中繼節(jié)點町和。步驟二、中繼節(jié)點譯碼轉發(fā)過程（如圖3)，包含步驟201、步驟202、步 驟203、步驟204、步驟205、步驟206、步驟207及步驟208。
[0044] 步驟201、下變頻。將接收到的信