一種基于信道質(zhì)量的差分相乘雙向中繼傳輸方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于信道質(zhì)量的差分相乘雙向中繼傳輸方法，分為三個(gè)時(shí)隙進(jìn)行，基本流程如下，第一個(gè)時(shí)隙，用戶A對(duì)需要發(fā)送的信息符號(hào)進(jìn)行差分調(diào)制，將調(diào)制后的符號(hào)廣播給用戶B和中繼R，第二個(gè)時(shí)隙，用戶B對(duì)需要發(fā)送的信息符號(hào)進(jìn)行差分調(diào)制，將調(diào)制后的符號(hào)廣播給用戶A和中繼R，第三個(gè)時(shí)隙，中繼R根據(jù)前兩個(gè)時(shí)隙接收到的信號(hào)決定是否進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。如果前兩個(gè)時(shí)隙接收到的平均信號(hào)強(qiáng)度都高于預(yù)先設(shè)定的閾值，則中繼對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行差分相乘并廣播給兩個(gè)用戶A和B。此外，本發(fā)明中兩個(gè)用戶終端A和B在不同的時(shí)隙發(fā)送信號(hào)，不需要嚴(yán)格時(shí)間同步,從而降低了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。
【專利說(shuō)明】
一種基于信道質(zhì)量的差分相乘雙向中繼傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于信道質(zhì)量的差分相乘雙向中繼傳輸方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，用戶對(duì)視頻點(diǎn)播等高速無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求日益增強(qiáng)，這對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的 覆蓋和帶寬提出了更高的要求。然而由于無(wú)線電波信號(hào)在空氣中隨著傳輸距離的增加而迅 速衰減，在發(fā)射功率一定的制約下，無(wú)線通信系統(tǒng)中發(fā)射端和接收端的通信距離受到一定 的限制。當(dāng)發(fā)射端和接收端的距離較遠(yuǎn)時(shí)，傳輸誤碼率就會(huì)顯著增加。
[0003] 通過(guò)在發(fā)射端和接收端中間引入中繼終端進(jìn)行信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)，可以在一定程度上降 低終端功率消耗，增大傳輸距離，降低誤碼率。其中無(wú)線雙向中繼技術(shù)由于其較低的實(shí)現(xiàn)復(fù) 雜度和較高的傳輸效率，在近年來(lái)得到了業(yè)界廣泛關(guān)注。典型的無(wú)線雙向中繼系統(tǒng)如圖1所 示，其中兩個(gè)用戶終端A和B在中繼終端R的幫助下進(jìn)行雙向通信。
[0004] 對(duì)于無(wú)線雙向中繼通信系統(tǒng)，如果采用相干通信，用戶終端以及中繼終端都需要 進(jìn)行信道估計(jì)。與傳統(tǒng)的沒(méi)有中繼的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直接通信系統(tǒng)相比，無(wú)線雙向中繼通信系統(tǒng)中 的信道估計(jì)非常復(fù)雜，將大大增加兩個(gè)用戶終端的復(fù)雜度。為避免信道估計(jì)，可以采用非相 干的差分雙向中繼傳輸技術(shù)。例如文獻(xiàn)[1]中提出了基于解碼轉(zhuǎn)發(fā)的部分非相干差分中繼 傳輸方法，其中兩個(gè)用戶終端不需要進(jìn)行信道估計(jì)，但中繼終端仍然需要通過(guò)信道估計(jì)獲 得信道信息，以便進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)與轉(zhuǎn)發(fā)。
[0005] 即第一個(gè)時(shí)隙，兩個(gè)用戶終端A和B同時(shí)發(fā)送信號(hào)給中繼終端R，第二個(gè)時(shí)隙，中繼 終端對(duì)在第一個(gè)時(shí)隙中接收到的信號(hào)進(jìn)行處理后廣播給兩個(gè)用戶終端A和B。這種兩個(gè)時(shí)隙 的雙向中繼通信傳輸技術(shù)存在一定的缺點(diǎn)：一是沒(méi)有利用到兩個(gè)用戶終端A和B之間的直接 鏈路，因此性能不是最優(yōu)的；二是在第一個(gè)時(shí)隙中，需要兩個(gè)用戶終端A和B實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格時(shí)間同 步以確保中繼終端R能順利進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)和轉(zhuǎn)發(fā)，然而在實(shí)際的系統(tǒng)中是很難實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格時(shí) 間同步的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有方法的不足，提出一種基于信道質(zhì)量的差分相 乘中繼網(wǎng)絡(luò)編碼傳輸方法，分為三個(gè)時(shí)隙進(jìn)行，基本流程如下：
[0007] 1)第一個(gè)時(shí)隙，用戶A對(duì)需要發(fā)送的信息符號(hào)進(jìn)行差分調(diào)制，將調(diào)制后的符號(hào)廣播 給用戶B和中繼R。
[0008] 2)第二個(gè)時(shí)隙，用戶B對(duì)需要發(fā)送的信息符號(hào)進(jìn)行差分調(diào)制，將調(diào)制后的符號(hào)廣播 給用戶A和中繼R。
[0009] 3)第三個(gè)時(shí)隙，中繼R根據(jù)前兩個(gè)時(shí)隙接收到的信號(hào)決定是否進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。如果前兩 個(gè)時(shí)隙接收到的平均信號(hào)強(qiáng)度都高于預(yù)先設(shè)定的閾值，則中繼對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行差分相 乘并廣播給兩個(gè)用戶A和B。否則中繼R在第三個(gè)時(shí)隙不進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)。
[0010] 4)在第三個(gè)時(shí)隙結(jié)束時(shí)，用戶A和B分別根據(jù)各自的接收信號(hào)進(jìn)行差分檢測(cè)來(lái)估計(jì) 對(duì)方的發(fā)送信號(hào)。
[0011] 與現(xiàn)有方法相比，本發(fā)明采用三個(gè)時(shí)隙進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，從而可以利用直接鏈路提 高接收信號(hào)質(zhì)量，降低誤碼率。此外，本發(fā)明中兩個(gè)用戶終端A和B在不同的時(shí)隙發(fā)送信號(hào)， 不需要嚴(yán)格時(shí)間同步，從而降低了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1、為本發(fā)明提出的基于信道質(zhì)量的三時(shí)隙差分相乘雙向中繼傳輸技術(shù)；
[0013] 圖2、為傳統(tǒng)的基于兩個(gè)時(shí)隙的差分雙向中繼傳輸技術(shù)；
[0014] 圖3、本發(fā)明提出的傳輸方法在瑞利衰落信道下的誤碼率性能。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 本發(fā)明提出的技術(shù)方案具體步驟如下：
[0016] 1)第一個(gè)時(shí)隙，用戶A對(duì)第k個(gè)需要發(fā)送的信息符號(hào)81(1〇進(jìn)行差分多進(jìn)制相位調(diào) 制(01^1〇，得到發(fā)送符號(hào)11(1〇，具體的010 331(調(diào)制方式為:11(1〇=11(1^-1)81(1〇，1^=1，··， K，其中K為需要發(fā)送的符號(hào)數(shù)目， X1(0)是初始參考相位符號(hào)。用戶厶將^(1〇廣播給用戶B和 中繼R。
[0017] 2)第一個(gè)時(shí)隙用戶B接收到的信號(hào)為
[0018] yB,i(k) =hABXi(k)+ZB,i(k) (1)
[0019] 其中hAB表示從用戶A到用戶B的直接鏈路信道系數(shù)，zb,Kk)表示用戶B的高斯白噪 聲。
[0020] 3)第一個(gè)時(shí)隙中繼R接收到的信號(hào)為
[0021] yR,i(k) =hARXi(k)+ZR,i(k) (2)
[0022] 其中hAR表示從用戶A到中繼R的中繼鏈路信道系數(shù)，ZRa(k)表示中繼R的高斯白噪 聲。
[0023] 4)第二個(gè)時(shí)隙，用戶B對(duì)第k個(gè)需要發(fā)送的信息符號(hào)82(1〇進(jìn)行差分多進(jìn)制相位調(diào) 制(01^1〇，得到發(fā)送符號(hào)12(1〇，具體的010 351(調(diào)制方式為^2(1〇=12(1^-1)82(1〇，1^=1，···， K，其中K為需要發(fā)送的符號(hào)數(shù)目， X2(0)是初始參考相位符號(hào)。用戶B將X2(k)廣播給用戶A和 中繼R。
[0024] 5)第二個(gè)時(shí)隙用戶A接收到的信號(hào)為
[0025] yA，2(k) =hBAX2(k)+ZA，2(k) (3)
[0026] 其中hBA表示從用戶B到用戶A的直接鏈路信道系數(shù)，zA,2(k)表示用戶A的高斯白噪 聲。
[0027] 6)第二個(gè)時(shí)隙中繼R接收到的信號(hào)為
[0028] yR，2(k) =hBRX2(k)+ZR，2(k) (4)
[0029] 其中hBR表示從用戶昭lj中繼R的中繼鏈路信道系數(shù)，zR,2(k)表示中繼R的高斯白噪 聲。
[0030] 7)第三個(gè)時(shí)隙，中繼R根據(jù)前兩個(gè)時(shí)隙接收到的信號(hào)決定是否進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。分為兩種 情況分別處理：
[0031] a)情況1:如果前兩個(gè)時(shí)隙接收到的平均信號(hào)強(qiáng)度都高于預(yù)先設(shè)定的閾值γ 0,即
[0032] E[|yR;i(k)|2]>y〇,E[|yR;2(k)| 2]>y〇, (5)
[0033]
[0034] 則中繼R將前兩個(gè)時(shí)隙接收到的信號(hào)進(jìn)行直接相乘后得到
[0035] XR(k) =aRyR，i(k)yR，2(k) (6)
[0036] 其中aR是中繼R的放大因子，當(dāng)中繼允許發(fā)送的最大功率為PR時(shí)，aR可以計(jì)算為 [0038]然后中繼將x R(k)廣播給兩個(gè)用戶A和B。兩個(gè)用戶接收到的信號(hào)為
[0039] yA，3(k) =hRAXR(k)+ZA，3(k) (8)
[0040] yB，3(k) =hRBXR(k)+ZB，3(k) (9)
[0041] 其中hRA和hRB分別表示從中繼R到用戶A和用戶B的中繼鏈路信道系數(shù)，ZA, 3(k)和 ZB, 3 (k)分別表不用戶A和用戶B的高斯白噪聲。
[0042] b)情況2:第三個(gè)時(shí)隙，如果中繼終端R前兩個(gè)時(shí)隙接收到的平均信號(hào)強(qiáng)度沒(méi)有滿 足公式(5)，則中繼R在第三個(gè)時(shí)隙不進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)。
[0043] 8)在第三個(gè)時(shí)隙結(jié)束時(shí)，用戶A和B分別根據(jù)自己的接收信號(hào)進(jìn)行差分檢測(cè)來(lái)估計(jì) 對(duì)方的發(fā)送信號(hào)。以用戶A為例，如果中繼R在第三個(gè)時(shí)隙不進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)，則用戶A只在第 二個(gè)時(shí)隙收到用戶B從直接鏈路發(fā)送的信號(hào)yA,2(k)，相應(yīng)的差分檢測(cè)算法為：
[0045]如果中繼R在第三個(gè)時(shí)隙進(jìn)行了信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)，則用戶A在第二個(gè)時(shí)隙和第三個(gè)時(shí)隙分 別接收到了直接鏈路信號(hào)yA,2(k)和中繼鏈路信號(hào)yA,3(k)，相應(yīng)的差分檢測(cè)算法為：
[0046]
[0047] 9)用戶B處的檢測(cè)方法與用戶A類似。如果中繼R在第三個(gè)時(shí)隙不進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)，則 用戶B只在第一個(gè)時(shí)隙收到用戶A從直接鏈路發(fā)送的信號(hào)y B>1(k)，相應(yīng)的差分檢測(cè)算法為：
[0049] 如果中繼R在第三個(gè)時(shí)隙進(jìn)行了信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)，則用戶B在第一個(gè)時(shí)隙和第三個(gè)時(shí)隙分 別接收到了直接鏈路信號(hào)yuU)和中繼鏈路信號(hào)y B,3(k)，相應(yīng)的差分檢測(cè)算法為：
[0050]
[0051] 本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)在于所提出的技術(shù)方案具體步驟7、步驟8以及步驟9.具體如下： [0052]步驟7:第三個(gè)時(shí)隙，中繼R根據(jù)前兩個(gè)時(shí)隙接收到的信號(hào)決定是否進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。分為 兩種情況分別處理：
[0053] a)情況1:如果前兩個(gè)時(shí)隙接收到的平均信號(hào)強(qiáng)度都高于預(yù)先設(shè)定的閾值γ 〇,即
[0054] E[|yR;i(k)|2]>y〇,E[|yR;2(k)| 2]>y〇, (14)
[0055]
[0056] 則中繼R將前兩個(gè)時(shí)隙接收到的信號(hào)進(jìn)行直接相乘后得到
[0057] XR(k) =aRyR，i(k)yR，2(k) (15)
[0058] 其中aR是中繼R的放大因子，當(dāng)中繼允許發(fā)送的最大功率為PR時(shí)，aR可以計(jì)算為
[0060] 然后中繼將XR(k)廣播給兩個(gè)用戶A和B。
[0061] 步驟8:在第三個(gè)時(shí)隙結(jié)束時(shí)，用戶A根據(jù)自己的接收信號(hào)進(jìn)行差分檢測(cè)來(lái)估計(jì)對(duì) 方的發(fā)送信號(hào)。如果中繼R在第三個(gè)時(shí)隙不進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)，則用戶A只在第二個(gè)時(shí)隙收到用 戶B從直接鏈路發(fā)送的信號(hào) yA,2(k)，相應(yīng)的差分檢測(cè)算法為：
[0063]如果中繼R在第三個(gè)時(shí)隙進(jìn)行了信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)，則用戶A在第二個(gè)時(shí)隙和第三個(gè)時(shí)隙分 別接收到了直接鏈路信號(hào)yA,2(k)和中繼鏈路信號(hào)yA,3(k)，相應(yīng)的差分檢測(cè)算法為：
[0064]
[0065] 步驟9:用戶B處的檢測(cè)方法與用戶A類似。如果中繼R在第三個(gè)時(shí)隙不進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn) 發(fā)，則用戶B只在第一個(gè)時(shí)隙收到用戶A從直接鏈路發(fā)送的信號(hào)y Ba(k)，相應(yīng)的差分檢測(cè)算 法為：
[0067]如果中繼R在第三個(gè)時(shí)隙進(jìn)行了信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)，則用戶B在第一個(gè)時(shí)隙和第三個(gè)時(shí)隙分 別接收到了直接鏈路信號(hào)yuU)和中繼鏈路信號(hào)yB,3(k)，相應(yīng)的差分檢測(cè)算法為：
[0069] 本發(fā)明提出的方法可以獲得2階分集效果，從而可以大大降低信號(hào)傳輸?shù)恼`碼率。 在瑞利衰落信道下的仿真結(jié)果（附圖3)顯示，當(dāng)信噪比為40dB時(shí)，文獻(xiàn)[2]中傳統(tǒng)的兩時(shí)隙 差分傳輸方法誤碼率為2ΧΠΓ 4,而本發(fā)明提出的方法的誤碼率僅為2ΧΠΓ5。此外，與文獻(xiàn)
[2]中傳統(tǒng)的兩時(shí)隙差分傳輸方法相比，本發(fā)明中兩個(gè)用戶終端A和B在不同的時(shí)隙發(fā)送信 號(hào)，不需要嚴(yán)格時(shí)間同步，從而降低了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。
[0070] 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非是對(duì)本發(fā)明作任何其他形式的限 制，而依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)所作的任何修改或等同變化，仍屬于本發(fā)明所要求保護(hù)的范 圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于信道質(zhì)量的差分相乘雙向中繼傳輸方法，提出一種基于信道質(zhì)量的差分相 乘中繼網(wǎng)絡(luò)編碼傳輸方法，分為三個(gè)時(shí)隙進(jìn)行，基本流程如下： 第一個(gè)時(shí)隙，用戶A對(duì)需要發(fā)送的信息符號(hào)進(jìn)行差分調(diào)制，將調(diào)制后的符號(hào)廣播給用戶 B和中繼R。 第二個(gè)時(shí)隙，用戶B對(duì)需要發(fā)送的信息符號(hào)進(jìn)行差分調(diào)制，將調(diào)制后的符號(hào)廣播給用戶 A和中繼R。 第三個(gè)時(shí)隙，中繼R根據(jù)前兩個(gè)時(shí)隙接收到的信號(hào)決定是否進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。如果前兩個(gè)時(shí)隙 接收到的平均信號(hào)強(qiáng)度都高于預(yù)先設(shè)定的閾值，則中繼對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行差分相乘并廣 播給兩個(gè)用戶A和B。否則中繼R在第三個(gè)時(shí)隙不進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于信道質(zhì)量的差分相乘雙向中繼傳輸方法，在第三個(gè) 時(shí)隙結(jié)束時(shí)，用戶A和B分別根據(jù)各自的接收信號(hào)進(jìn)行差分檢測(cè)來(lái)估計(jì)對(duì)方的發(fā)送信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H04B7/155GK106027135SQ201610270510
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年4月27日
【發(fā)明人】方朝曦
【申請(qǐng)人】浙江萬(wàn)里學(xué)院