专利名称：多输入多输出中继系统的协作传输方法、节点及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种多输入多输出中继系统的协作传输方 法、节点及系统。
背景技术：
中继技术通过在发节点和收节点附近部署若干个中继节点来提高无线链路的传 输速率及传输可靠性，并且可以增加系统的覆盖范围和鲁棒性。该技术通过充分利用无 线信道的广播特性，在不增加系统复杂度的情况下不仅降低了终端节点的功耗、带宽、 还可以明显提高系统的频谱效率、吞吐率、以及容量。中继技术在无线传感器网络、无 线Ad Hoc网、无线Mesh网、以及蜂窝网等系统中有着广泛的应用前景，并将成为下一 代无线通信系统融合多种异构网络的关键技术。在中继系统中，比较常见的中继协议有 放大转发(AF)协议和译码转发(DF)。其中，AF协议的中继节点不用译码，只需对接收 信号进行放大转发即可。而DF协议的中继节点需要对接收信号进行译码和重新编码。为 了避免错误传播，中继节点译码后需要对数据进行循环冗余校验校验。如果校验成功， 则该中继参加协作传输，否则不参加。Alamouti提出了两天线正交空时分组码(OSTBC)的编译码方法。随后，Tarokn 等人在Alamouti工作的基础之上，提出了 OSTBC的设计准则。研究结论显示，OSTBC
不但可以获得全分集增益而且可以实现最小复杂度译码，即单符号的ML译码。同时证 明，如果发送信号采用实星座调制，可设计出任意发射天线数目的速率为1的OSTBC。 但如果发送信号采用复星座调制时，只有两天线的OSTBC的速率可达1，即Alamouti STBC。不过速率为1/2的OSTBC，对于任意数目的天线都存在。为了解决OSTBC采用复星座调制时传输速率比较低的问题。Jafarkhani提出了 准正交空时分组码(QOSTBC)。由于QOSTBC只要求编码矩阵满足准正交特性，因此 我们可以设计出任意发射天线数目的速率为1的QOSTBC。这种QOSTBC虽然获得了 全速率传输，但只能获得全分集增益且译码无法实现单符号的ML译码。于是将星座旋 转应用到QOSTBC的编码中，提出的这种QOSTBC可以获得全分集增益。另外，针对 QOSTBC译码复杂度比较高的问题，提出了 QOSTBC译码的简化算法。最近，现有技术中提出将OSTBC应用到中继协作传输中。在慢衰落信道中，多 个单天线的通信节点组成分布式的MIMO系统通过OSTBC来获取空间分集增益。指出如 果协作传输的终端节点都使用多个发送或接收天线，那么通信系统的性能可以得到进一 步的提升。因此，有必要对多天线的中继协作传输系统进行研究，通常将其称为MIMO 中继系统。现有的关于MIMO中继系统的协作传输方法中，并不对采用DF协作传输和直接 传输进行优选判决，无法确保采用的传输方式能获得的传输速率更大。
发明内容
为了解决现有技术中无法确保采用的传输方式能获得的传输速率更大问题，本 发明提供了一种多输入多输出中继系统的协作传输方法、节点及系统。本发明实施例提供的一种多输入多输出中继系统的协作传输方法，包括源节 点根据采用直接传输方式传输的等效信道质量参数值，和采用译码转发传输方式传输的 等效信道质量参数值的比较结果，判断传输时所采用的传输方式；若采用直接传输方式传输的等效信道质量参数值大于采用译码转发传输方式传 输的等效信道质量参数值，源节点则采用直接传输方式传输，否则采用译码转发传输方 式传输。本发明实施例还提供了一种多输入多输出中继系统的协作传输源节点，包括判断模块，用于根据采用直接传输方式传输的等效信道质量参数值，和采用译码 转发传输方式传输的等效信道质量参数值的比较结果，判断传输时所采用的传输方式；传输模块，用于若采用直接传输方式传输的等效信道质量参数值大于采用译码 转发传输方式传输的等效信道质量参数值，则采用直接传输方式传输，否则采用译码转 发传输方式传输。本发明实施例还提供了一种多输入多输出中继系统的协作传输系统，包括上述的源节点，用于将需要传输的原始信号进行两维星座旋转准正交空时编 码，并发送给目的节点，将需要传输的原始信号进行两维星座旋转准正交空时编码，并 同时向中继节点和目的节点发送；中继节点，用于对接收到的来自源节点的信号进行两维星座旋转准正交空时译 码，并且对空时译码后的信号再进行两维星座旋转准正交空时编码后向目的节点发送。由于本发明实施例提供的方案，由于采用直接传输方式传输的等效信道质量参 数值，和采用译码转发传输方式传输的等效信道质量参数值的比较结果，判断传输时所 采用的传输方式，确保采用的传输方式能获得的传输速率更大。
图1为本发明实施例提供的方法流程图；图2为本发明实施例提供的源节点结构图；图3为本发明实施例提供的系统结构图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明实施例的技术方案进行详细说明。本实施方案的一种多输入多输出中继系统的协作传输方法主要流程如图1所示 包括步骤101 源节点根据采用直接传输方式传输的信噪比和采用译码转发传输方 式传输的信噪比的比较结果，判断传输方式采用DF协作传输或直接传输，若源节点判断 采用DF协作传输，则进入步骤102，否则进入步骤104。步骤102 源节点对所需传输的原始信号进行两维星座旋转准正交空时编码， 并同时发送给中继节点和目的节点。
步骤103 中继节点对接收到的来自源节点的信号进行两维星座旋转准正交空 时译码，并且对空时译码后的信号再进行两维星座旋转准正交空时编码后向目的节点发 送，进入步骤105。步骤104 源节点对所需传输的原始信号进行两维星座旋转准正交空时编码， 并向目的节点发送。步骤105 目的节点对接收到的来自源节点和中继节点的信号进行两维星座旋 转准正交联合空时译码，或者对接收到的来自源节点的信号进行两维星座旋转准正交空 时译码，传输过程结束。下面结合实例对上述的步骤进行详细的说明，在一个中继网络中，目标传输速 率Γ = 2比特每秒，空时码的码率
Rc=1/2.在第一实例中，中继节点测量得到Ysr= 10，并发送给目的节点；目的
节点测量得到Y SD = 3.16以及γ RD = 6.3，并且获得
权利要求
1.一种多输入多输出中继系统的协作传输方法，其特征在于，包括源节点根据采用直接传输方式传输的等效信道质量参数值，和采用译码转发传输方 式传输的等效信道质量参数值的比较结果，判断传输时所采用的传输方式；若采用直接传输方式传输的等效信道质量参数值大于采用译码转发传输方式传输的 等效信道质量参数值，源节点则采用直接传输方式传输，否则采用译码转发传输方式传 输。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，源节点采用直接传输方式传输具体为 源节点将需要传输的原始信号进行两维星座旋转准正交空时编码，并发送给目的节点。源节点采用译码转发传输方式传输具体为源节点将需要传输的原始信号进行两维星座旋转准正交空时编码，并同时向中继节 点和目的节点发送；中继节点对接收到的来自源节点的信号进行两维星座旋转准正交空时译码，并且对 空时译码后的信号再进行两维星座旋转准正交空时编码后向目的节点发送。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，源节点根据采用直接传输方式传输的等效 信道质量参数值，和采用译码转发传输方式传输的等效信道质量参数值的比较结果，判 断传输时所采用的传输方式具体为源节点根据源节点到中继节点间的信道的接收信噪比YSR、源节点到目的节点间的 信道的接收信噪比YSD、中继节点到目的节点间的信道的接收信噪比YRD，确定采用直 接传输方式传输的等效接收信噪比鲍和采用译码转发传输方式传输的等效接收信噪比 I ,并根据等效接收信噪比鲍和等效接收信噪比的比较结果，判断传输时所采用的传 输方式；或源节点直接获取采用直接传输方式传输的等效接收信噪比鲍和采用译码转发传输方 式传输的等效接收信噪比I,并根据等效接收信噪比鲍和等效接收信噪比^0的比较结 果，判断传输时所采用的传输方式；或源节点直接获取等效接收信噪比鲍和等效接收信噪比的比较结果，判断传输时所 采用的传输方式。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，源节点直接获取等效接收信噪比鲍和等 效接收信噪比的比较结果，判断传输时所采用的传输方式包括中继节点测量得到源节点到中继节点间的信道的接收信噪比YSR，并将YSR发送给 目的节点，目的节点测量得到源节点到目的节点间的信道的接收信噪比YSD以及中继节 点到目的节点间的信道的接收信噪比YRD;目的节点按照狐来获得鲍和^d ,其中YSRD = min(YsR，Y SD+YRD), g( Γ/Re) = 2 γ~-1，g(2r/Rc)=严_1，Γ 为目标传输速率，Rc 为空 时码的码率；目的节点比较鲍和^D ,若版<fL· ,则向源节点发送用于表示鲍<^D的反馈信息， 否则向源节点发送用于表示鲍>1的反馈信息；源节点接收到来自目的节点的反馈信息，若为用于表示鲍<1的反馈信息，则传输时采用DF协作传输，否则传输时采用直接传输。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，进行两维星座旋转准正交空时编码包括一个编码周期内将信号中的第1个符号的复数形式C1 = h+j&H转换成实向量X1 = [x' 2H，X' 21]τ，其中，1为一个编码周期内信号中符号的个数1= 1，2，L，N'， = Y + 2 N为发送天线数，X1为第1个符号的实向量，C1为第1个符号的复数形式，为C1的实部，X'对X1进行届为C1的虚部，j表示虚数单位，[]τ表示向量的转置；
6.如权利要求5所示的方法其中，
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，若采用直接传输方式还包括 目的节点接收到的来自源节点的编码后信号进行两维星座旋转准正交空时译码； 若采用译码转发传输方式还包括中继节点对接收到的来自源节点的编码后信号进行两维星座旋转准正交空时译码； 目的节点对接收到的来自源节点和中继节点的编码后信号进行两维星座旋转准正交 联合空时译码。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，进行两维星座旋转准正交联合空时译码包括在一个编码周期内，目的节点将第k个接收天线接收到的第1个符号yk,、转 换成实向量形式版，k= 1，2，L，K，K表示接收天线的个数，其中怜表示为 fli^iaJ=ykj^n = 1, 2，L，N，k, ,, n 表示第 k 个接收天线接收第η个发送天线发送的第1个的符号；目的节点通过％ = +$〃％获取χ的估计值& ,其中，％表示为％ =,χ表示理想发射信号，瑪为等效的信道系数矩阵，外是等效的噪声实向量。对等效的信 道系数矩阵龟进行QR分解，可得龟=Q^fc,其中Qk是2NX2N'的酉矩阵，而Rk是 2N' X2N'的块对角矩阵且具有如下的形式 Rw O2 L O2 “
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，当天线数为N= 4时，瑪如^fbos θ I ^mO Ρζ^,ιηθ I^conO ^mO ^sm θ ^cos θ ^0Cos θ I ^m θ ^m θ I ^tosO ^>cosO ^m θ ^pinO 時cos θ《Ocos θ + ^m θ -^0Sin θ + ^tos θ ^fcos θ + θ -^m θ + ^0Cos 0 ^0Cos θ + ^0Sin θ -^ ηθ + ^0Cos θ ^0Cos θ + θθ + ^0Cos θ-^tos θ + ^0Sm θ ^0Sm θ + ^tos θ -龄cos θ + ^0Sin θ 赂 ηθ + ^tos θ ^fcos θ - ^0Sin θθ - ^cos θ ^cosO - ^sm θ -^0Sin θ - ^tos θ^0 —tcos^+ ^sm 6" @/ 泞十 KqCOS^ K0COS θ —^smd -^ιαθ-^cosd ^0COSd-^0Siii θ —裕 ιη θ—哈COS θ —^ π 1 十 ^cos^ k ^km θ - ^fcos θ ^0Cos θ + ^m θ ^0Sin θ -辟cos θ ^0Cos θ + ^m θθ - ^tos θ ^bos θ + ^m θ ^0Sin θ - ^fcos θ ^0Cos θ + ^hm θ^0Cos0 ^0Cos0 + ^m0 -^fem0 + ^fcos0 -^fcos^-^m^ ^m^fcos0+-^bos^-+^fcos^^ -垮 ηθ- K0Cosd -^cosd+-Ρζ^ ηθ-^cosd -^tos^+^in^^sm θ + ^0Cos θ 玲cos θ - ^sm θθ + 醉cos θ ^fcos θ - ^m θ -^m θ - ^0Cos θ -龄cos θ + ^0Sin θ -^m θ - ^fcos θ -^fcos θ + ^m θ所示；当天线数为N = 8时，龟如
10.判断模块，用于根据采用直接传输方式传输的等效信道质量参数值，和采用译码转 发传输方式传输的等效信道质量参数值的比较结果，判断传输时所采用的传输方式；传输模块，用于若采用直接传输方式传输的等效信道质量参数值大于采用译码转发 传输方式传输的等效信道质量参数值，则采用直接传输方式传输，否则采用译码转发传 输方式传输。
11. 一种多输入多输出中继系统的协作传输系统，其特征在于，包括 如权利要求1所述的源节点，用于将需要传输的原始信号进行两维星座旋转准正交 空时编码，并发送给目的节点，将需要传输的原始信号进行两维星座旋转准正交空时编 码，并同时向中继节点和目的节点发送；中继节点，用于对接收到的来自源节点的信号进行两维星座旋转准正交空时译码， 并且对空时译码后的信号再进行两维星座旋转准正交空时编码后向目的节点发送。
全文摘要
本发明涉及通信技术领域，为了解决现有技术中无法确保采用的传输方式能获得的传输速率更大问题，本发明提供了一种多输入多输出中继系统的协作传输方法、节点及系统，该方法包括源节点根据采用直接传输方式传输的等效信道质量参数值，和采用译码转发传输方式传输的等效信道质量参数值的比较结果，判断传输时所采用的传输方式，若采用直接传输方式传输的等效信道质量参数值大于采用译码转发传输方式传输的等效信道质量参数值，源节点则采用直接传输方式传输，否则采用译码转发传输方式传输，由于采用等效信道质量参数值比较，进而进行传输方式的选择，确保采用的传输方式能获得的传输速率更大。
文档编号H04L1/06GK102025458SQ20101057933
公开日2011年4月20日 申请日期2010年12月8日 优先权日2010年12月8日
发明者梁枫 申请人:中兴通讯股份有限公司