一種全雙工交通協(xié)作通信網(wǎng)絡的估計轉(zhuǎn)發(fā)方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及無線通信領域的信號處理技術領域，具體地，設及一種全雙工交通協(xié) 作通信網(wǎng)絡的估計轉(zhuǎn)發(fā)方法。
【背景技術】
[0002] 協(xié)作通信網(wǎng)絡是目前廣泛研究應用的無線通信網(wǎng)絡，協(xié)作通信具有提高吞吐量， 加強傳輸可靠性W及擴大傳輸范圍的優(yōu)點。協(xié)作通信網(wǎng)絡已經(jīng)列入相關通信標準，例如 LTE-A W及IE邸802. 16j標準。在智能交通通信網(wǎng)絡中引入?yún)f(xié)作通信關鍵技術來增加無線 網(wǎng)絡覆蓋范圍W及提高信息傳輸效率及可靠性，從而實現(xiàn)智能交通通信網(wǎng)絡中交通信號的 高速可靠傳遞，保障交通安全，提高交通運輸效率，緩解交通擁堵，提高路網(wǎng)通行能力，降低 能源消耗。
[0003] 協(xié)作網(wǎng)絡傳輸方式有半雙工傳輸和全雙工傳輸兩種方式。在半雙工傳輸方式中， 第一個階段，源節(jié)點發(fā)送信號到中繼節(jié)點；第二個階段，中繼節(jié)點處理并轉(zhuǎn)發(fā)接收到的信號 給目的節(jié)點；該過程只是單向通信。若要完成目的節(jié)點到源節(jié)點的信號傳輸，則需額外的 兩個階段才能完成。而全雙工傳輸方式中，只需要兩個階段就可W完成源節(jié)點和目的節(jié)點 之前的信息交互。兩個終端節(jié)點同時發(fā)送信號到中繼節(jié)點，中繼節(jié)點通過對接收到的信號 進行一定的處理之后發(fā)送給對方節(jié)點；每個接收節(jié)點可W從接收信號中去除本身的發(fā)送信 息，從而譯碼得出來自對方節(jié)點的信息。全雙工傳輸有效地提高了頻譜的有效性，通信速率 大約為半雙工通信的兩倍。
[0004] 中繼網(wǎng)絡（半雙工或全雙工）有兩種傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)方法：放大轉(zhuǎn)發(fā) (Amplif}f-and-Fo;rward，AF)和譯碼轉(zhuǎn)發(fā)值ecode-and-Fo;rward，DF)。 陽〇化]放大轉(zhuǎn)發(fā)是實現(xiàn)最為簡單的一種協(xié)作協(xié)議。在該協(xié)議下，中繼節(jié)點只是簡單放大 并轉(zhuǎn)發(fā)接收到的來自源節(jié)點的信號。在放大轉(zhuǎn)發(fā)過程中，接收信號中包含的噪聲也被放大。
[0006] 譯碼轉(zhuǎn)發(fā)是比放大轉(zhuǎn)發(fā)復雜的協(xié)作協(xié)議，目的是在中繼節(jié)點上先去除噪聲譯碼后 再轉(zhuǎn)發(fā)，從而抑制放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議中的噪聲放大效應。然而，譯碼轉(zhuǎn)發(fā)方法的缺點是一旦中繼 節(jié)點譯碼錯誤，會導致錯誤傳播到目的節(jié)點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了解決放大轉(zhuǎn)發(fā)和譯碼轉(zhuǎn)發(fā)存在的上述問題，本發(fā)明提供一種全雙工交通協(xié)作 通信網(wǎng)絡的估計轉(zhuǎn)發(fā)方法，其具體的技術方案如下：一種全雙工交通協(xié)作通信網(wǎng)絡的估計 轉(zhuǎn)發(fā)方法，其包括W下步驟：
[0008] 步驟一、建立由多節(jié)點構成交通協(xié)作通信網(wǎng)絡，各節(jié)點都可作為中繼節(jié)點協(xié)作源 節(jié)點傳遞信號到目的節(jié)點；
[0009] 步驟二、中繼節(jié)點接收到發(fā)送信號之后，中繼節(jié)點采用化constrained最小均方 誤差算法來獲取發(fā)送信號的估計軟信息；
[0010] 步驟Ξ、對中繼節(jié)點上的發(fā)送功率進行歸一化處理；
[0011] 步驟四、中繼節(jié)點將步驟二中得到的軟信息發(fā)送到目的節(jié)點；
[0012] 步驟五、目的節(jié)點接收到轉(zhuǎn)發(fā)信息后，采用Generalized球形檢測算法檢測信號。 在多天線檢測技術中，球形檢測算法因其高性能低復雜度的特點而被廣泛研究和應用。球 形檢測方法在進行信號檢測過程中，首先根據(jù)接收天線數(shù)目（假設為M)將其建模為樹形結 構，根節(jié)點為需要檢測的信號向量中的第Μ個元素，每一層的葉子節(jié)點為調(diào)制集合中的星 座點，每層表示每根天線上發(fā)送信號所有可能的元素。球形檢測方法是從所述樹形結構的 根節(jié)點開始展開每一層并對相應的節(jié)點進行檢驗，如果該節(jié)點的權重函數(shù)大于預先定義的 闊值，則刪除該節(jié)點W及該節(jié)點產(chǎn)生的所有分支及其子節(jié)點，直到發(fā)現(xiàn)葉子節(jié)點并更新所 述預先定義的闊值后，再返回上一層繼續(xù)捜索，最終得到具有最小權重函數(shù)的檢測信號。
[0013] 當接收天線數(shù)大于等于發(fā)送天線數(shù)時，可W直接采用傳統(tǒng)的球形檢測算法。然而 本發(fā)明介紹的系統(tǒng)接收端類似于接收天線數(shù)小于發(fā)送天線數(shù)的多天線系統(tǒng)，需要通過一定 的數(shù)學運算轉(zhuǎn)換才能使用傳統(tǒng)的球形檢測算法，即Generalized球形檢測算法。具體算法 過程在本發(fā)明中不再寶述。
[0014] 進一步，步驟一中所述的交通協(xié)作通信網(wǎng)絡為單天線交通協(xié)作通信網(wǎng)絡或多天線 交通協(xié)作通信網(wǎng)絡。
[0015] 其中，步驟二中，獲取發(fā)送信號的估計軟信息的具體過程為：
[0016] 某中繼節(jié)點R對應兩個終端節(jié)點Τι和T 2;第一個時隙，兩個終端節(jié)點T 1和T 2同時 發(fā)出信號XI和X 2到中繼節(jié)點，中繼節(jié)點接收到的信號r表示為： 陽 017] r = HiXi+GiX2+n (1)
[0018] 運里，Hi和Gi分別代表Τι和w及T2和之間的多天線或單天線信道，η為信道噪聲。
[0019] 第二個時隙，中繼節(jié)點對接收到來自兩個終端節(jié)點的信號進行處理并發(fā)送處理后 的信號到對方節(jié)點；中繼節(jié)點信號處理函數(shù)用G(r)表示，目的節(jié)點Τι和Τ2接收到的信號可 W分別表示為：
[0020] = Η zG (r)+。1 (2)
[0021] Υ2= G 2〇 (r) +Π2 陽0巧運里，&和G 2分別代表R和TiW及R和Τ么間的多天線或單天線信道，η 1和η 2 為對應信道的噪聲； 陽023] 中繼節(jié)點采用化constrained最小均方誤差估計，獲取發(fā)送信號的估計軟信息：
[0024]
(3) 陽0巧]其中σ 2為噪聲方差。
[00%] 本發(fā)明所提供的一種全雙工交通協(xié)作通信網(wǎng)絡的估計轉(zhuǎn)發(fā)方法，具有W下優(yōu)點：
[0027] 本發(fā)明提出了一種不同于放大轉(zhuǎn)發(fā)與譯碼轉(zhuǎn)發(fā)的轉(zhuǎn)發(fā)方法。
[0028] 在放大轉(zhuǎn)發(fā)中，中繼節(jié)點接收到信號后經(jīng)過放大直接轉(zhuǎn)發(fā)給目的節(jié)點，但是在放 大信號的同時也放大了噪聲，導致性能損失；
[0029] 而使用譯碼轉(zhuǎn)發(fā)方式時，中繼節(jié)點首先譯碼檢測得到信號，再轉(zhuǎn)發(fā)給目的節(jié)點，該 方法性能優(yōu)于前者，但是一旦譯碼錯誤，則會導致錯誤傳播。
[0030] 本發(fā)明克服了放大轉(zhuǎn)發(fā)與譯碼轉(zhuǎn)發(fā)的弊端，中繼節(jié)點通過轉(zhuǎn)發(fā)接收信號的一個簡 單估計值給目的節(jié)點，從而得到優(yōu)于放大轉(zhuǎn)發(fā)和譯碼轉(zhuǎn)發(fā)方法的性能，接收端誤碼率大大 降低。
【附圖說明】
[0031] 圖1是全雙工交通協(xié)作通信網(wǎng)絡系統(tǒng)圖。
[0032] 圖2是全雙工交通協(xié)作通信網(wǎng)絡的轉(zhuǎn)發(fā)方式比較示意圖。
[0033] 圖3是具有一個中繼節(jié)點的全雙工交通協(xié)作通信網(wǎng)絡模型。
【具體實施方式】
[0034] 下面結合附圖及本發(fā)明的實施例對本發(fā)明的一種全雙工交通協(xié)作通信網(wǎng)絡的估 計轉(zhuǎn)發(fā)方法作進一步詳細的說明。
[0035] 一種全雙工交通協(xié)作通信網(wǎng)絡的估計轉(zhuǎn)發(fā)方法包括W下的步驟：
[0036] 步驟一、建立由多節(jié)點構成交通協(xié)作通信網(wǎng)絡，各節(jié)點都可作為中繼節(jié)點協(xié)作源 節(jié)點傳遞信號到目的節(jié)點； 陽037] 步驟二、中繼節(jié)點接收到發(fā)送信號之后，中繼節(jié)點采用化constrained最小均方 誤差算法來獲取發(fā)送信號的估計軟信息；
[0038] 步驟Ξ、對中繼節(jié)點上的發(fā)送功率進行歸一化處理；
[0039] 步驟四、中繼節(jié)點將步驟二中得到的軟信息發(fā)送到目的節(jié)點；
[0040] 步驟五、目的節(jié)點接收到轉(zhuǎn)發(fā)信息后，采用Generalized球形檢測算法檢測信號。
[0041] 在多天線檢測技術中，球形檢測算法因其高性能低復雜度的特點而被廣泛研究和 應用。球形檢測方法在進行信號檢測過程中，首先根據(jù)接收天線數(shù)目（假設為M)將其建模 為樹形結構，根節(jié)點為需要檢測的信號向量中的第Μ個元素，每一層的葉子節(jié)點為調(diào)制集 合中的星座點，每層表示每根天線上發(fā)送