基于信号循环平稳特征的嵌入转发方法、嵌入转发系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于信号循环平稳特征的嵌入转发方法、嵌入转发系统，系统包括中继和目的节点，所述嵌入转发方法包括以下步骤：步骤S1，中继和目的节点分别接收源节点信号；步骤S2，中继先将额外信息映射为循环延时量△，再对接收到的源节点信号循环移位并转发给目的节点；步骤S3，目的节点将接收到的源节点信号和中继信号合并获得合并信号，从合并信号解调出中继信号中的额外信息。在本发明专利技术中，中继将从源节点接收到的信号进行循环延时操作，再转发给目的节点，使得信号的循环平稳特征携带了中继需要发送给目的节点的信息，从而在不增加时频资源开销的情况下实现了中继与网络节点间的信息交互，进一步提升系统性能。

【技术实现步骤摘要】
基于信号循环平稳特征的嵌入转发方法、嵌入转发系统
本专利技术涉及无线通信
，特别是涉及一种基于信号循环平稳特征的嵌入转发方法、嵌入转发系统。
技术介绍
中继技术是无线通信系统的关键技术之一，在无线网络中利用中继进行传输能够为小区带来更大的覆盖范围和更高的系统容量，并改善小区边缘的性能。常见的中继方式包括放大转发(amplify-and-forward,AF)和解码转发(decode-and-forward,DF)，基于AF的中继站将从源节点接收到的信号不经任何处理直接放大，并转发给目的节点，而基于DF的中继站先将从源节点接收到的信号进行解码，若接收正确，则将信号重新编码后再转发给目的节点。通过这些数据转发技术能够获得空间分集增益、降低无线信道衰落对传输可靠性的影响、提高系统吞吐量、降低误码率。然而，中继技术在带来优良性能的同时也会面临资源需求增加、干扰复杂化等问题，如果中继与基站、用户之间能够进行有效的协作，灵活地进行资源分配和干扰抑制，那么中继系统的整体性能将会显著提高，但中继与基站、用户之间使用时频资源进行信息交互会增加系统开销，降低中继系统的性能增益，因此，如何使中继与网络节点间进行高效的信息交互而不消耗过多的资源是提高中继系统性能的关键问题。近年来，对于统计谱域传输技术和信号循环平稳特性的研究在通信领域得到了越来越多的关注。其中，循环延时分集(CyclicDelayDiversity，CDD)作为一项性能优越、标准兼容性好的多天线分集技术，已被收录于LTE与LTE-A的标准之中；统计谱域传输技术能够在频域常规的正交频分复用(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing，OFDM)数据流之上，额外开辟一条独立的统计谱域传输信道，它通过动态地改变OFDM信号的循环延时量，隐性地将统计谱域信息嵌入常规OFDM数据流之中；具体而言，统计谱域传输技术是将数据送到循环延时调制模块中，将信息比特映射成一个个循环延时量；发射模块根据这一循环延时量，对每L个OFDM符号进行循环延时操作，这里每L个OFDM符号组成了一个统计谱域单元观测长度，因此在每个观测单元长度之内，信号的循环平稳特征即携带了统计谱域信息。可以看出现有的统计谱域传输技术都是针对点到点的直接通信，且需要发射端配置多根天线，而目前尚未有针对中继系统的统计谱域传输方案。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于信号循环平稳特征的嵌入转发方法、嵌入转发系统，用于解决现有技术中仅采用点到点的直接通信，且需要发射端配置多根天线的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种基于信号循环平稳特征的嵌入转发方法，其创新点在于，所述嵌入转发方法包括以下步骤：步骤S1，中继和目的节点分别接收源节点信号；步骤S2，中继先将额外信息映射为循环延时量△，再对接收到的源节点信号循环移位并转发给目的节点；步骤S3，目的节点将接收到的源节点信号和中继信号合并获得合并信号，从合并信号解调出中继信号中的额外信息。于本专利技术的一实施例中，假设源节点信号发射信号s(n)，其中n是时域采样序号，则，中继接收到的信号可以表示为rSR(n)＝hSRs(n)+vR(n)，其中hSR是源节点与中继之间的信道状态，vR(n)是中继的加性高斯白噪声；目的节点接收到的信号可以表示为rSD(n)＝hSDs(n)+vD(n)，其中hSD是源节点与目的节点之间的信道状态，vR(n)是目的节点的加性高斯白噪声。于本专利技术的一实施例中，在步骤S2中，在所述中继除对接收到的源节点信号循环移位操作后，再进行放大处理，转发给目的节点，则目的节点接收到的中继信号为其中α是中继的放大因子，hRD是中继与目的节点之间的信道状态，N表示子载波总数，是目的节点的总噪声分量。于本专利技术的一实施例中，在步骤S2中，在所述中继除对接收到的源节点信号循环移位操作后，再进行解码处理，转发给目的节点，则目的节点接收到的中继信号为其中hRD是中继与目的节点之间的信道状态，是目的节点的加性高斯白噪声。于本专利技术的一实施例中，在步骤S3中，目的节点将从源节点和中继接收到的信号rSD(n)和rRD(n)进行合并，合并信号可以表示为r(n)＝hs(n)+v(n)，其中s(n)＝[s(n),s(n)e-j2π△/N]T，v(n)表示噪声分量。于本专利技术的一实施例中，于本专利技术的一实施例中，在步骤S3中，目的节点将从源节点和中继接收到的信号rSD(n)和rRD(n)进行合并，合并信号可以表示为r(n)＝hs(n)+v(n)，其中s(n)＝[s(n),s(n)e-j2π△/N]T，v(n)表示噪声分量。于本专利技术的一实施例中，在步骤S3中，从合并信号解调出中继信号中的额外信息方法具体包括：计算观察窗内的合并信号的循环自相关函数估计值其中L表示观察窗长度，τ表示循环延时变量，M＝子载波数+循环前缀长度，(·)*表示共轭运算；计算观察窗内的合并信号的循环自相关函数理论值其中，cr(n,τ)＝E{r(n)r*(n+τ)}，E{·}表示数学期望；通过对比合并信号的循环自相关函数估计值与合并信号的循环自相关函数理论值间的差距，找到使两者差距最小的循环延时量τ，得到目标循环延时量估计值根据目标循环延时量估计值解映射出中继发送的额外信息。于本专利技术的一实施例中，在步骤S3中，从合并信号解调出中继信号中的额外信息方法具体包括：计算观察窗内的合并信号的循环自相关函数估计值其中L表示观察窗长度，τ表示循环延时变量，M＝子载波数+循环前缀长度，(·)*表示共轭运算；通过寻找最大化的循环延时变量τ，得到目标循环延时量估计值根据目标循环延时量估计值解映射出中继发送的额外信息。本专利技术还提供了一种基于信号循环平稳特征的嵌入转发系统，其创新点在于，包括中继和目的节点；所述中继和所述目的节点分别接收源节点信号；所述中继先将额外信息映射为循环延时量，再对接收到的源节点信号循环移位并转发给目的节点；所述目的节点将接收到的源节点信号和中继信号合并获得合并信号，从合并信号解调出中继信号中的额外信息。如上所述，本专利技术的基于信号循环平稳特征的嵌入转发方法、嵌入转发系统，具有以下有益效果：在本专利技术中，中继将从源节点接收到的信号进行循环延时操作，再转发给目的节点，使得信号的循环平稳特征携带了中继需要发送给目的节点的信息，从而在不增加时频资源开销的情况下实现了中继与网络节点间的信息交互，进一步提升系统性能。附图说明图1显示为本专利技术的基于信号循环平稳特征的嵌入转发方法的流程图。图2显示为本专利技术的基于信号循环平稳特征的嵌入转发系统的传输场景。图3显示为第一实施例的中继传输场景示意图。元件标号说明S1-S3步骤具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于信号循环平稳特征的嵌入转发方法，其特征在于，所述嵌入转发方法包括以下步骤：步骤S1，中继和目的节点分别接收源节点信号；步骤S2，中继先将额外信息映射为循环延时量△，再对接收到的源节点信号循环移位并转发给目的节点；步骤S3，目的节点将接收到的源节点信号和中继信号合并获得合并信号，从合并信号解调出中继信号中的额外信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于信号循环平稳特征的嵌入转发方法，其特征在于，所述嵌入转发方法包括以下步骤：步骤S1，中继和目的节点分别接收源节点信号；步骤S2，中继先将额外信息映射为循环延时量△，再对接收到的源节点信号循环移位并转发给目的节点；步骤S3，目的节点将接收到的源节点信号和中继信号合并获得合并信号，从合并信号解调出中继信号中的额外信息。2.根据权利要求1所述的基于信号循环平稳特征的嵌入转发方法，其特征在于，假设源节点信号发射信号s(n)，其中n是时域采样序号，则，中继接收到的信号可以表示为rSR(n)＝hSRs(n)+vR(n)，其中hSR是源节点与中继之间的信道状态，vR(n)是中继的加性高斯白噪声；目的节点接收到的信号可以表示为rSD(n)＝hSDs(n)+vD(n)，其中hSD是源节点与目的节点之间的信道状态，vR(n)是目的节点的加性高斯白噪声。3.根据权利要求2所述的基于信号循环平稳特征的嵌入转发方法，其特征在于，在步骤S2中，在所述中继除对接收到的源节点信号循环移位操作后，再进行放大处理，转发给目的节点，则目的节点接收到的中继信号为其中α是中继的放大因子，hRD是中继与目的节点之间的信道状态，N表示子载波总数，是目的节点的总噪声分量。4.根据权利要求2所述的基于信号循环平稳特征的嵌入转发方法，其特征在于，在步骤S2中，在所述中继除对接收到的源节点信号循环移位操作后，再进行解码处理，转发给目的节点，则目的节点接收到的中继信号为其中hRD是中继与目的节点之间的信道状态，是目的节点的加性高斯白噪声。5.根据权利要求3所述的基于信号循环平稳特征的嵌入转发方法，其特征在于，在步骤S3中，目的节点将从源节点和中继接收到的信号rSD(n)和rRD(n)进行合并，合并信号可以表示为r(n)＝hs(n)+v(n)，其中s(n)＝[s(n),s(n)e-j2π△/N]T，v(n)表示噪声分量。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张梦莹，徐天衡，王浩文，
申请(专利权)人：上海无线通信研究中心，
类型：发明
国别省市：上海,31