專利名稱：一種基于多輸入多輸出協作網絡的增量中繼傳輸方法
技術領域：
本發明涉及無線通信領域，具體是一種基于多輸入多輸出(MIMO)協作網絡的增量中繼傳輸方法。
背景技術：
自J.N. Laneman等人在2004年提出之后,協作分集技術便引起了廣泛注意。通過應用協作技術，可以獲得額外的分集增益，同時也可以減少射頻(RF)功率要求。但是在協作網絡中，由于半雙工通信以及不同時隙中的信道必須正交的限制，所以以上提到的兩點好處都是以犧牲頻譜效率為代價的。為了解決這個弊端，當前已經提出了三種技術來增強協作網絡的頻譜效率，分別是波束形成、空時編碼以及增量中繼。在波束形成中，假設信源和中繼已經知道了前向信道的信息，這樣信源和中繼即可調整各自的發送信號的相位偏移，使得它們的信號能夠相干疊加，從而提高頻譜效率。但是要想應用波束形成技術，需要在現有的射頻設備上做很大的修改。至于空時編碼技術，雖然其能夠很好的改善頻譜效率，但是它對信宿端的解碼器要求很高，而且要想設計一個實際可用的碼本并不容易。和波束形成以及空時編碼不同，在增量中繼協作網絡中，通過特定的判決條件來限制中繼的轉發，從而節約了信道和功率資源，提高頻譜效率。信宿端對直接鏈路做判決， 如果滿足特定的條件，則通知信源與中繼，中繼和信源根據通知信息，做相應的動作(發送或者不發送信號)。和波束形成、空時編碼相比，增量中繼具有以下的優點1)協議簡單，中繼只需要測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，無需掌握或估計整個拓撲結構；3)該技術涉及到的開銷是三者中最小的(只需信宿端反饋一個單比特的信息)。Wan Choi 等人于 2010 年發表在 ffiEE TRANSACTIONS ON WIRELESS COMMUNICATIONS上的文章“Adaptive Multi-Node Incremental Relaying for Hybrid-ARQ in AF Relay Networks”中提出了一種多個單天線中繼的增量中繼方案,在該方案中要求中繼挨個進行放大轉發(AF)，信宿端進行最大比合并(MRC)，直到輸出信噪比(SNR)大于一個預先設定的門限值。Salama Ikki, Mohamed H. Ahmed等在2008年發表在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、單信宿網絡中的應用，分析了中斷概率，誤碼率以及吞吐量，并給出了閉合表達式。但是以上提及的文章中包括現有的研究文獻中，都是在單天線節點的環境中應用增量中繼方案。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于多輸入多輸出協作網絡的增量中繼傳輸方法，在多天線節點環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協作網絡中頻譜效率低的弊端。本發明具有復雜度低、操作簡單的特點，同時與常規的策略對比，在資源利用率方面有較大的性能提升。為實現上述的目的，本發明所述的基于多輸入多輸出協作網絡的增量中繼傳輸方法，整個傳輸過程分為兩個時隙，包括以下步驟步驟I :在第一個時隙內，信源S對中繼R和信宿D廣播信號序列；步驟2 :信宿D接收到來自信源S的信號后，計算每個天線上的信號輸出SNR，并將其與一個預設設定好的門限值進行對比；步驟3 :如果所有天線上的符號的SNR足夠高，大于門限值，則信宿D反饋給信源S 和中繼R—個單比特的信息(B = I)，表明直接鏈路信號的成功。在第二時隙中，中繼R不進行轉發。此時頻帶是空閑的，信源S可以選擇發送一個新的信號或者也可以不發任何信息，如果發送新的信號，則相當于增大了傳輸速率，如果不發送，則相當于節省發送功率；如果直接鏈路信道不好，信宿D接受到的信號SNR很低，則信宿D反饋給信源S和中繼R—個單比特的信息(B = O)，表明直接鏈路傳輸失敗。此時，在第二時隙中，中繼R放大轉發(AF)其在第一時隙接受到的信號，從而獲得額外的分集增益；步驟4 :如果中繼R進行了轉發，則在第二時隙結束時，信宿D根據最大比合并 (MRC)技術，將兩個時隙內收到的信號合并，并將合并后的信號經過一個迫零(ZF)均衡器， 再解碼信號。本發明中，在信宿節點處對直接鏈路做判決，將結果反饋給中繼R和信源S，從而決定第二時隙的動作。所述判決方式如下
權利要求
1.一種基于多輸入多輸出協作網絡的增量中繼傳輸方法，其特征在于所述方法的整個傳輸過程分為兩個時隙步驟I :在第一個時隙內，信源S對中繼R和信宿D廣播信號序列；步驟2 :信宿D接收到來自信源S的信號后，計算每個天線上的信號輸出信噪比SNR，并將其與一個預設設定好的門限值進行對比；步驟3 :如果所有天線上的符號的信噪比SNR足夠高，大于門限值，則信宿D反饋給信源S和中繼R—個單比特的信息B= 1，表明直接鏈路信號的成功；在第二時隙中，中繼R不進行轉發，此時頻帶是空閑的，信源S選擇發送一個新的信號或者不發任何信息；如果直接鏈路信道不好，信宿D接受到的信號SNR很低，則信宿D反饋給信源S和中繼 R—個單比特的信息B = 0，表明直接鏈路傳輸失敗；此時，在第二時隙中，中繼R放大轉發其在第一時隙接受到的信號；步驟4 :如果中繼R進行了轉發，則在第二時隙結束時，信宿D根據最大比合并技術，將兩個時隙內收到的信號合并，并將合并后的信號經過一個迫零均衡器，再解碼信號。
2.根據權利要求I所述的基于多輸入多輸出協作網絡的增量中繼傳輸方法，其特征在于，在信宿節點處對直接鏈路做判決，將結果反饋給中繼R和信源S，從而決定第二時隙的動作。
3.根據權利要求2所述的基于MMO協作網絡的增量中繼傳輸方案，其特征在于，所述判決方式如下
4.根據權利要求1-3任一項所述的基于MMO協作網絡的增量中繼傳輸方案，其特征在于,所述MMO網絡中的最大比合并技術如下
5.根據權利要求1-3任一項所述的基于MMO協作網絡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
本發明公開一種基于多輸入多輸出協作網絡的增量中繼傳輸方法，傳輸過程分為兩個時隙，步驟為1，第一時隙中，信源S廣播信號序列，信宿D和中繼R接收；2，D接收到信號之后，計算每個天線上的接收符號的信噪比，將其和一個預先設定好的門限值對比，如果所有天線上的輸出SNR都大于門限值，則判定為成功，否則判定為失敗；3，D將單比特信息B反饋給S和R，如果B＝1，則R在第二時隙中不轉發，如果B＝0，則R在第二時隙將其在第一時隙中接收到的信號進行放大轉發，S不發送任何信號；4，兩個時隙結束后，D采用MRC技術，將兩個信號合并，然后解碼。本發明在達到較高的分集增益的同時，提高頻譜的利用率，更充分的利用系統資源。
文檔編號H04B7/155GK102594432SQ20121004633
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月27日 優先權日2012年2月27日
發明者劉海, 陳文 申請人:上海交通大學