一種雙向中繼自適應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種雙向中繼自適應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)方法，通過中繼節(jié)點對來自兩個源節(jié)點的信號進行譯碼和循環(huán)冗余檢驗，判斷譯碼是否成功，進而對接收信號做不同處理，再將處理后的信號相乘，轉(zhuǎn)發(fā)至目的節(jié)點。本發(fā)明根據(jù)中繼節(jié)點CRC校驗結(jié)果，合理的選擇轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議，充分利用不同轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議的優(yōu)點，從而改善了雙向中繼系統(tǒng)的誤碼率性能。
【專利說明】
-種雙向中繼自適應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種雙向中繼自適應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 協(xié)作通信技術(shù)可W借助中繼節(jié)點傳輸信息，提高了無線通信網(wǎng)絡(luò)的容量和復(fù)用增 益。為了提高傳統(tǒng)單向協(xié)作中繼技術(shù)的頻譜利用率，針對Ξ節(jié)點網(wǎng)絡(luò)，研究人員提出了基于 放大轉(zhuǎn)發(fā)和解碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議的雙向中繼網(wǎng)絡(luò)模型。較之單向中繼網(wǎng)絡(luò)，雙向中繼能夠顯著提 升網(wǎng)絡(luò)吞吐量和提高頻譜利用率，為無線通信網(wǎng)絡(luò)提高了一種高效的技術(shù)手段，已經(jīng)近年 研究的熱點。在現(xiàn)有的轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議中，放大轉(zhuǎn)發(fā)是中繼節(jié)點將接收信號按照一定功率放大并 轉(zhuǎn)發(fā)，具有低復(fù)雜度的特點。而譯碼轉(zhuǎn)發(fā)是中繼將接收信號進行譯碼、再編碼并轉(zhuǎn)發(fā)，在中 繼節(jié)點利用信道編碼的抗干擾能力，具有較好的誤碼率性能的特點。
[0003] 然而對于Ξ節(jié)點網(wǎng)絡(luò)，解碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議里中繼節(jié)點譯碼錯誤時導(dǎo)致信息錯誤傳播， 在存在其他可達路徑時運個缺陷更加明顯，放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議并不能在中繼節(jié)點利用信道編碼 的優(yōu)勢，現(xiàn)有的轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議仍有缺陷。因此需要設(shè)計出一種能夠在中繼節(jié)點利用到信道編碼 優(yōu)勢且不存在信息錯誤傳播。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種雙向中繼自適應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)方法，通過中繼節(jié)點 對來自兩個源節(jié)點的信號進行譯碼和循環(huán)冗余檢驗，判斷譯碼是否成功，進而對接收信號 做不同處理，再將處理后的信號相乘，轉(zhuǎn)發(fā)至目的節(jié)點。
[0005] 實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：
[0006] -種雙向中繼自適應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)方法，包括如下步驟：
[0007] 步驟1:節(jié)點A在第一個時隙對源信息SA進行編碼調(diào)制得到編碼信息XA，并發(fā)送到中 繼節(jié)點R和節(jié)點B，中繼節(jié)點R接收到信號rA，節(jié)點B接收到信號ye;
[000引步驟2:節(jié)點B在第二個時隙對源信息SB進行編碼調(diào)制得到編碼信息XB，并發(fā)送到中 繼節(jié)點R和節(jié)點A，中繼節(jié)點R接收到信號?，節(jié)點A接收到信號yA;
[0009] 步驟3:中繼節(jié)點R對接收到的信號rA和η進行譯碼和循環(huán)冗余校驗CRC，并根據(jù)校 驗結(jié)果自適應(yīng)選擇轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議，分別得到Ra和化；
[0010] 步驟4:中繼節(jié)點時尋處理后的信號Ra和Rb做乘積處理，并經(jīng)過功率歸一化，得到待 發(fā)射信號心；
[OOW 步驟5:中繼節(jié)點R在第S個時隙將待發(fā)射信號Ir發(fā)送到節(jié)點A、B，同時發(fā)送標志信 號到節(jié)點A、B，該標志信號表示中繼節(jié)點是否成功譯碼來自節(jié)點A、B的信號；
[0012]步驟6:節(jié)點A接收來自中繼節(jié)點R的信號yrA和標志信號，對yrA進行自干擾抵消處 理后與信號yA做最大比合并，并譯碼得到目標信息S'A。
[001引步驟7 :節(jié)點B接收來自中繼節(jié)點R的信號yrB和標志信號，對yrB進行自干擾抵消處 理后與信號ye做最大比合并，并譯碼得到目標信息s'B。
[0014] 進一步的，本發(fā)明的雙向中繼自適應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)方法，步驟1和2中，源信息SA、SB在進行編 碼前均被加入了循環(huán)冗余校驗碼。
[0015] 進一步的，本發(fā)明的雙向中繼自適應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)方法，步驟1中，中繼節(jié)點R接收到的信號 為:ΓΑ = hARXA+nAR，其中，hAR表示節(jié)點A至忡繼節(jié)點R的信道因子，riAR表示接收信號XA時中繼節(jié) 點R的噪聲;節(jié)點B接收到的信號為:y B = hABXA+nAB，其中，hAB表示節(jié)點A至Ij節(jié)點B的信道因子， ΠΑΒ表示接收信號XA時節(jié)點B的噪聲。
[0016] 進一步的，本發(fā)明的雙向中繼自適應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)方法，步驟2中，中繼節(jié)點R接收到的信號 為:ΓΒ = hBRXB+nBR，其中，hB康示節(jié)點昭忡繼節(jié)點R的信道因子，riBR表示接收信號XB時中繼節(jié) 點R的噪聲;節(jié)點A接收到的信號為:yA=hBAXB+riBA，其中，hBA表示節(jié)點昭Ij節(jié)點A的信道因子， 郵A表示接收信號XB時節(jié)點A的噪聲。
[0017] 進一步的，本發(fā)明的雙向中繼自適應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)方法，步驟3中，
[0020] 其中，fAdp( ·)為自適應(yīng)處理函數(shù)。
[0021] 進一步的，本發(fā)明的雙向中繼自適應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)方法，步驟4中，待發(fā)射信號為：lr = e RaRb，其中
曼功率歸一化系數(shù)，E[ ·]表示取均值。
[0022] 進一步的，本發(fā)明的雙向中繼自適應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)方法，步驟6中，節(jié)點A接收到的信號為：
[0023] yrA = hRAlr+nRA =化 RaRaRb+DRA
[0024] 其中，β是功率歸一化系數(shù)，hRA表示中繼節(jié)點R到節(jié)點A的信道因子，nRA是指接收信 號^時節(jié)點A的噪聲。
[002引進一步的，本發(fā)明的雙向中繼自適應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)方法，步驟6中，節(jié)點A對yrA進行自干擾抵 消處理后得到的信號為：
[0026]
[0027] 其中，X：·,是信號XA的共輛，hAR表示節(jié)點A到中繼節(jié)點R的信道因子，riAR表示接收信號 XA時中繼節(jié)點R的噪聲，hBR表示節(jié)點昭I忡繼節(jié)點R的信道因子，郵康示接收信號XB時中繼節(jié) 點R的噪聲。
[002引進一步的，本發(fā)明的雙向中繼自適應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)方法，步驟7中，節(jié)點B接收到的信號為：
[0029] y rB = hRB 1 r+riRB =化 rbRaRb+mb
[0030] 其中，β是功率歸一化系數(shù)，hRB表示中繼節(jié)點R到節(jié)點B的信道因子，nRB是指接收信 號^時節(jié)點B的噪聲。
[003。 進一步的，本發(fā)明的雙向中繼自適應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)方法，步驟7中，節(jié)點B對yrB進行自干擾抵 消處理后得到的信號為：
[0032]
[0033] 其中，詩是信號XB的共輛，hAR表示節(jié)點A到中繼節(jié)點R的信道因子，riAR表示接收信號 XA時中繼節(jié)點R的噪聲，hBR表示節(jié)點昭I忡繼節(jié)點R的信道因子，郵康示接收信號XB時中繼節(jié) 點R的噪聲。
[0034] 本發(fā)明采用W上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有W下技術(shù)效果：
[0035] 1、本發(fā)明的方法能夠自適應(yīng)地選擇信息轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議；
[0036] 2、本發(fā)明的方法提高了雙向中繼網(wǎng)絡(luò)的性能。
【附圖說明】
[0037] 圖1是本發(fā)明的雙向中繼網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖；
[0038] 圖2是本發(fā)明的方法流程圖；
[0039] 圖3是本發(fā)明的模型圖；
[0040] 圖4是本發(fā)明的方法在高斯信道下誤碼率性能對比圖；
[0041 ]圖5是本發(fā)明的方法在瑞利信道下誤碼率性能對比圖。
【具體實施方式】
[0042] 下面詳細描述本發(fā)明的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始 至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參 考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
[0043] 如圖1所示，本發(fā)明的雙向中繼網(wǎng)絡(luò)由兩個源節(jié)點（同時也是目的節(jié)點)A、B和一個 中繼節(jié)點R組成。通信過程分為Ξ個時隙。圖1中，點線表示第一個時隙節(jié)點A向中繼節(jié)點R和 節(jié)點B廣播發(fā)送XA，虛線表示第二個時隙節(jié)點B向中繼節(jié)點R和節(jié)點A廣播發(fā)送祉，實線表示第 Ξ個時隙中繼節(jié)點將信號廣播發(fā)送至節(jié)點A、B。
[0044] 如圖2、圖3所示，對本發(fā)明實現(xiàn)的步驟進行具體描述：
[0045] 步驟一、在第一個時隙，節(jié)點A對源信息SA加入循環(huán)冗余校驗碼再進行編碼調(diào)制得 到編碼信息XA，并發(fā)送到中繼節(jié)點R和節(jié)點B，中繼節(jié)點R接收到的信號為:rA=hARXA+nAR，其 中，hAR表示節(jié)點A到中繼節(jié)點R的信道因子，nAR表示接收信號XA時中繼節(jié)點R的噪聲;節(jié)點B接 收到的信號為:yB = hABXA+riAB，其中hAB表示節(jié)點A至Ij節(jié)點B的信道因子，ΠΑΒ表示接收信號XA時 節(jié)點B的噪聲。
[0046] 步驟二、在第二個時隙，節(jié)點B對源信息SB加入循環(huán)冗余校驗碼再進行編碼調(diào)制得 到編碼信息別，并發(fā)送到中繼節(jié)點R和節(jié)點A，中繼節(jié)點R接收到的信號為：n = hBRXB+郵R，其 中，hBR表示節(jié)點昭忡繼節(jié)點R的信道因子，nBR表示接收信號XB時中繼節(jié)點R的噪聲;節(jié)點A接 收到的信號為：yA = hBAXB+riBA，其中hBA表示節(jié)點昭Ij節(jié)點A的信道因子，ΠΒΑ表示接收信號XB時 節(jié)點A的噪聲。
[0047] 步驟Ξ、中繼節(jié)點自適應(yīng)處理接收信號
[0048] 中繼節(jié)點R對接收到的信號Μ和η分別進行譯碼和循環(huán)冗余校驗(CRC)，并根據(jù)校 驗結(jié)果自適應(yīng)選擇轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議，分別得到Ra和化，Ra表示為：
[0化2] 其中，fAdp( ·)為自適應(yīng)處理函數(shù)。
[00對步驟四、中繼節(jié)點時尋處理后的信號Ra和化做乘積處理，并經(jīng)過功率歸一化，得到待 發(fā)射信號lr =抓aRb，其中
I功率歸一化系數(shù)，E[ ·]表示取信號的均 值。
[0054] 步驟五、中繼節(jié)點R在第Ξ個時隙將待發(fā)射信號Ir發(fā)送至節(jié)點A、B，同時發(fā)送標志 信號到節(jié)點A、B，該標志信號表示中繼節(jié)點是否成功譯碼來自節(jié)點A、B的信號。
[0055] 步驟六、節(jié)點譯碼得到源信息。
[0056] 假定信道互惠，節(jié)點A、B接收到的信號分別為
[0057] yrA = hRAlr+MA = ^RARAfe+MA [005引 y rB = hRB 1 r+riRB =化 rbRaRb+mb
[0059] 其中，hRA表示中繼節(jié)點R到節(jié)點A的信道因子，郵A是指接收信號Ir時節(jié)點A的噪聲， hRB表示中繼節(jié)點R到節(jié)點B的信道因子，MB是指接收信號Ir時節(jié)點B的噪聲。
[0060] 節(jié)點A、B對來自中繼節(jié)點的信號做自干擾抵消，具體為:將本地發(fā)射信號的共輛與 接收信號相乘，則節(jié)點A處自干擾抵消后的信號表示為：
[0061]
[0062] 其中，r是信號XA的共輛。
[0063] 節(jié)點B處自干擾抵消后的信號表示為：
[0064]
[0065] 其中，詩是信號邱的共輛。
[0066] 本發(fā)明對提出的雙向中繼自適應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)方法進行了仿真。假定源節(jié)點和中繼節(jié)點均 采用二進制相移鍵控(BPSK)調(diào)制方式，每帖包含200個符號;各鏈路的發(fā)射信噪比相同；中 繼節(jié)點和目的節(jié)點已知信道狀態(tài)信息。
[0067] 圖4為，高斯信道下雙向中繼轉(zhuǎn)發(fā)方案的誤碼率性能對比圖，其中，帶星形的曲線 是解碼轉(zhuǎn)發(fā)方案誤碼率性能仿真曲線，帶圓形的曲線是放大轉(zhuǎn)發(fā)方案誤碼率性能仿真曲 線，帶正方形的曲線是自適應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)方案誤碼率性能仿真曲線?？蒞看出，本發(fā)明的性能曲線 比其他兩種方案的誤碼率性能曲線要低，隨著信道的平均信噪比的增加，本發(fā)明曲線的下 降速度較其他兩種曲線要更快，在高信噪比下，本發(fā)明的性能相比放大轉(zhuǎn)發(fā)方案性能改善 了 IdBW上。說明本發(fā)明的方法誤碼率性能提升較大，可W較大的提升雙向中繼網(wǎng)絡(luò)的性 能。
[006引圖5為，瑞利信道下雙向中繼轉(zhuǎn)發(fā)方案的誤碼率性能對比圖，假定源節(jié)點間的信道 因子方差為1，源節(jié)點與中繼節(jié)點間的信道因子方差為0.8。可W看出，在瑞利信道下本發(fā)明 的性能曲線比其他兩種方案的誤碼率性能曲線要低，在高信噪比下，本發(fā)明的誤碼率性能 較之放大轉(zhuǎn)發(fā)性能改善了 0.5地左右，說明本發(fā)明的方法誤碼率更小，雙向中繼網(wǎng)絡(luò)的性能 有較大的提升。
[0069] W上所述僅是本發(fā)明的部分實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可W做出若干改進，運些改進應(yīng)視為本發(fā)明的保 護范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種雙向中繼自適應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟1:節(jié)點A在第一個時隙對源信息SA進行編碼調(diào)制得到編碼信息XA，并發(fā)送到中繼節(jié) 點R和節(jié)點B，中繼節(jié)點R接收到信號rA，節(jié)點B接收到信號yB; 步驟2:節(jié)點B在第二個時隙對源信息SB進行編碼調(diào)制得到編碼信息XB，并發(fā)送到中繼節(jié) 點R和節(jié)點A，中繼節(jié)點R接收到信號rB，節(jié)點A接收到信號yA; 步驟3:中繼節(jié)點R對接收到的信號rA和rB進行譯碼和循環(huán)冗余校驗CRC，并根據(jù)校驗結(jié) 果自適應(yīng)選擇轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議，分別得到Ra和Rb ; 步驟4:中繼節(jié)點R將處理后的信號Ra和Rb做乘積處理，并經(jīng)過功率歸一化，得到待發(fā)射 信號lr; 步驟5:中繼節(jié)點R在第三個時隙將待發(fā)射信號lr發(fā)送到節(jié)點A、B，同時發(fā)送標志信號到 節(jié)點A、B，該標志信號表示中繼節(jié)點是否成功譯碼來自節(jié)點A、B的信號； 步驟6:節(jié)點A接收來自中繼節(jié)點R的信號yrA和標志信號，對yrA進行自干擾抵消處理后與 信號yA做最大比合并，并譯碼得到目標信息s'a。 步驟7:節(jié)點B接收來自中繼節(jié)點R的信號yrB和標志信號，對yrB進行自干擾抵消處理后與 信號yB做最大比合并，并譯碼得到目標信息s'b。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向中繼自適應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于，步驟1和2中，源信息 SA、SB在進行編碼前均被加入了循環(huán)冗余校驗碼。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向中繼自適應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于，步驟1中，中繼節(jié)點R 接收到的信號為:r a=hARXA+nAR，其中，hAR表示節(jié)點A至I」中繼節(jié)點R的信道因子，nAR表示接收 信號XA時中繼節(jié)點R的噪聲;節(jié)點B接收到的信號為:y B = hABXA+nAB，其中，hAB表示節(jié)點A到節(jié) 點B的信道因子，nAB表示接收信號XA時節(jié)點B的噪聲。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向中繼自適應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于，步驟2中，中繼節(jié)點R 接收到的信號為:? = hBRXB+nBR，其中，hBR表示節(jié)點B至I」中繼節(jié)點R的信道因子，nBR表示接收 信號XB時中繼節(jié)點R的噪聲;節(jié)點A接收到的信號為:yA = hBAXB+nBA，其中，hBA表示節(jié)點B到節(jié) 點A的信道因子，ΠΒΑ表不接收信號XB時節(jié)點A的噪聲。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向中繼自適應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于，步驟3中，其中，fAdp( ·)為自適應(yīng)處理函數(shù)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向中繼自適應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于，步驟4中，待發(fā)射信號 為:lr = f3RARB，其中是功率歸一化系數(shù)，E[ ·]表示取均值。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向中繼自適應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于，步驟6中，節(jié)點A接收 到的信號為： y r A = hRA 1 r+I1RA = 0hRAR\I?B+nRA 其中，β是功率歸一化系數(shù)，hRA表示中繼節(jié)點R到節(jié)點A的信道因子，nRA是指接收信號l r 時節(jié)點A的噪聲。8. 根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的雙向中繼自適應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于，步驟6中，節(jié)點A對 yrA進行自干擾抵消處理后得到的信號為：其中，4是信號XA的共輒，hAR表示節(jié)點A到中繼節(jié)點R的信道因子，nAR表示接收信號 XA時 中繼節(jié)點R的噪聲，hBR表示節(jié)點昭I沖繼節(jié)點R的信道因子，nBR表示接收信號XB時中繼節(jié)點R 的噪聲。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向中繼自適應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于，步驟7中，節(jié)點B接收 到的信號為： y rB = hRB 1 r+nRB = β1?[?Μ?Β+ΜΒ 其中，β是功率歸一化系數(shù)，hRB表示中繼節(jié)點R到節(jié)點B的信道因子，nRB是指接收信號l r 時節(jié)點B的噪聲。10. 根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的雙向中繼自適應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于，步驟7中，節(jié)點B 對yrB進行自干擾抵消處理后得到的信號為：其中，4是信號XB的共輒，hAR表示節(jié)點A到中繼節(jié)點R的信道因子，nAR表示接收信號 XA時 中繼節(jié)點R的噪聲，hBR表示節(jié)點昭I沖繼節(jié)點R的信道因子，nBR表示接收信號XB時中繼節(jié)點R 的噪聲。
【文檔編號】H04L1/00GK106059709SQ201610322855
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月16日
【發(fā)明人】桑燃
【申請人】南京航空航天大學