一种基于半双工多径协作系统的虚拟全双工中继传输方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于半双工多径协作系统的虚拟全双工中继传输方法，属于无线协作通信技术领域。本发明专利技术包括：通过在信源S和信宿D之间加入N个中继节点建立多径中继信道，在所有能够成功解码源信号的中继节点中，通过相应算法选择一个信道条件最好的中继节点对解码后的信号进行转发，同时，信源产生新的信号，并将其传输给剩余的中继节点。这样，在每一个时隙，信源都能够传输一个新信号，而无需等到上一时隙的信号被中继转发，从而实现了虚拟的全双工中继传输。本发明专利技术通过对中断性能进行仿真分析，与传统的多径中继信道相比，本发明专利技术在保证了分集增益的同时，也提高了多径中继信道的频谱利用率，从而提升了整个系统的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线协作通信
，更具体地，涉及一种基于半双工多径协作系 统的虚拟全双工中继传输方法。
技术介绍
协作中继传输是一种多天线技术，基于该技术获得的分集增益能够显著提高无线 链路的传输可靠性，并且可以有效扩大通信系统的覆盖范围。鉴于此，协作中继传输技术被 认为是能够有效地抵抗无线信道衰落特性的方法。 传统的中继信道是在信源S和信宿D之间加入单个中继节点来改善传输质量。为 了获取更高的分集增益以进一步提升无线通信系统的可靠性及传输质量，在A.BletsaS，H. Shin,andM.Z.Win,"Cooperativecommunicationswithoutage-optimalopportunistic relaying,^IEEETrans.WirelessCommun.，vol. 6,no. 9,pp. 3450 - 3460,Sept. 2007?中作 者提出了协作多径中继信道（Multi-PathRelayChannels，MPRC)，即多个中继节点被用来 协助从信源S到信宿D的数据传输。但是在传统的半双工协作多径中继信道（Half-Duplex MPRC，HD-MPRC)中，每当信源发送完一个信号，都需要等待该信号被中继成功转发给信宿之 后，信源才能发送新的信号。因此，一个信号从被信源发出直到被中继转发给信宿需要占用 两个时隙。换句话说，信源每两个时隙才能传送一个信号给信宿，从而造成了严重的频谱资 源浪费。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供一种基于半双工多径协作系统 的虚拟全双工中继传输方法，在保留分集增益的同时能够显著提高传统半双工多径中继信 道的频谱利用率。 本专利技术提供，包括以下 步骤： 步骤1在t= 1时隙，信源产生信号xs⑴并传输给N个中继节点，中继节点氏接 收信号yjt)，其中，iGr= {1，2,…，N};步骤2所述N个中继节点氏接收到所述信号yi⑴后尝试解码所述信号xs⑴，产 生两种状态，分别是=H1 =至少有一个中继节点成功解码所述信号Xs (t)，Htl =所有的N个 中继节点都不能解码所述信号xs (t)，并将能够解码所述信号xs (t)的中继节点分类到集合 rd； 步骤3在数据传输的下一个时隙t+1，t彡1，如果所述集合C#0，则从中选出 一个信道条件最好的中继节点Rb，通过所述中继节点Rb将解码后的信号传输给信宿，完成 所述信号Xs (t)的传输，同时，所述信源产生一个新信号xs (t+1)并传输给剩余的N-I个中 继节点，所述信宿和所述剩余的中继节点Ri在所述时隙t+1收到的信号分别为yd(t+l)和 yi(t+i);如果所述集合r,=0，则执行步骤5; 步骤4所述信宿和剩余的N-I个中继节点分别对各自接收的信号进行解码； 步骤5所述信源将产生一个新信号Xs (t+1)传输给所述N个中继节点，重复所述 步骤2~4,直至所有信号传输完毕。 总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效 果： 在每一个时隙，信源S都能够产生新的数据传输给信宿D，信源S的数据传输是连 续的，不需要等待上一时隙的数据被中继节点转发给信宿D之后才能发送新的数据。如果 把所有的中继节点看成一个整体，那么这就构成了一个全双工的多径中继信道，即在每一 个时隙信源S都能发送新的数据给信宿D，从而能够更加充分的利用频谱资源。与传统的 半双工协作多径中继信道相比，本专利技术提出的虚拟全双工协作多径中继传输方案既保证了 分集增益，同时也提高了频谱利用率。【附图说明】 图1为本专利技术虚拟全双工多径中继信道的系统模型示意图； 图2为本专利技术基于半双工多径协作系统的虚拟全双工中继传输方法的流程图； 图3为本专利技术中继解码的状态转移示意图； 图4为本专利技术成功解码源信号的中继平均个数示意图； 图5为本专利技术中断性能仿真结果示意图。【具体实施方式】 为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并 不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要 彼此之间未构成冲突就可以相互组合。 图1所示为本专利技术虚拟全双工多径中继信道（virtualfull-duplexMPRC， VDF-MPRC)的系统模型示意图。如图1所示，其中S表示信源；R1,R2，…，Rn表示N个中继节 点；D表示信宿；Rb表示被选择的信道条件最好的中继节点；xs (t)表示信源S在时隙t产生 的信号，并以目标数据速率Rtl进行传输。假设信源S到信宿D的距离很远，数据不能通过直 接链路进行传输，而必须通过信源S和信宿D之间的N个中继节点（即R1,R2，…，Rn)来协助 传输。在数据传输的时隙t= 1，信源S产生信号^(〇并广播给N个中继节点，在下一个 时隙t= 2,选择信道条件最好的中继节点Rb将上一时隙接收到的信号xs (t-1)转发给信宿 D，同时信源S传输一个新的信号给剩余的N-I个中继节点。如图中虚线所示，信道条件最好 的中继节点Rb转发信号Xs (t-1)给信宿D的时候，也会将信号传输给其它N-I个中继节点， 对其造成产生干扰，因此，中继在解码有用信号时采用连续干扰消除技术来消除干扰。。使 用Uwhi,』分别表示S-Ri,Ri-DJi-Rj相应的信道系数，其中i，jGr= {1，2,… N}并且i辛j。假设所有的节点都是半双工工作模式，并且所有的信道都服从瑞利衰落，那 么信道系数\)<~〔7\^0,〇,^，其中11￡{8，；[}，￥￡{；[，(1}并且11乒￥，（57丨.表示信道11->￥ 的平均功率增益，信道功率增益yuv= |hu，v|2~eXp(Suv)。为了便于分析，假设所有的中 继信道彼此之间是相互独立并且是同分布的，即C=式er且 i辛j。信源S和中继节点Ri的发射功率分别为P3和Pi，假设所有的中继节点都有相同的功 率，即Pi=Pk，其中Pk表示每个中继的发射功率。加性高斯白噪声为ny其中rG{r，d}， 其方差恒为0 2。 图2所示为本专利技术基于半双工多径协作系统的虚拟全双工中继传输方法的流程 图，具体包括以下步骤： 步骤1在t= 1时隙，信源传输信号xs⑴到N个中继节点，中继节点氏接收到信【主权项】1. ，其特征在于，包括： 步骤1在t = 1时隙，信源产生信号Xs (t)并传输给N个中继节点，中继节点Ri接收信 号74)，其中，1￡「= {1，2，···，^; 步骤2所述N个中继节点Ri接收到所述信号y , (t)后尝试解码所述信号xs (t)，产生两 种状态，分别是=H1 =至少有一个中继节点成功解码所述信号X s (t)，Htl =所有的N个中继 节点都不能解码所述信号xs(t)，并将能够解码所述信号&(〇的中继节点分类到集合rd; 步骤3在数据传输的下一个时隙t+1，t彡1，如果所述集合# 0，则从中选出一个信 道条件最好的中继节点Rb，通过所述中继节点Rb将解码后的信号传输给信宿，完成所述信 号xs(t)的传输，同时，所述信源产生一个新信号xs(t+l)并传输给剩余的N-I个中继本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于半双工多径协作系统的虚拟全双工中继传输方法，其特征在于，包括：步骤1在t＝1时隙，信源产生信号xS(t)并传输给N个中继节点，中继节点Ri接收信号yi(t)，其中，i∈Γ＝{1,2,…,N}；步骤2所述N个中继节点Ri接收到所述信号yi(t)后尝试解码所述信号xS(t)，产生两种状态，分别是：H1＝至少有一个中继节点成功解码所述信号xS(t)，H0＝所有的N个中继节点都不能解码所述信号xS(t)，并将能够解码所述信号xS(t)的中继节点分类到集合Γd；步骤3在数据传输的下一个时隙t+1，t≥1，如果所述集合则从中选出一个信道条件最好的中继节点Rb，通过所述中继节点Rb将解码后的信号传输给信宿，完成所述信号xS(t)的传输，同时，所述信源产生一个新信号xS(t+1)并传输给剩余的N‑1个中继节点，所述信宿和所述剩余的中继节点Ri在所述时隙t+1收到的信号分别为yd(t+1)和yi(t+1)；如果所述集合则执行步骤5；步骤4所述信宿和剩余的N‑1个中继节点分别对各自接收的信号进行解码；步骤5所述信源将产生一个新信号xS(t+1)传输给所述N个中继节点，重复所述步骤2～4，直至所有信号传输完毕。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，张蔡霞，余曼丽，葛晓虎，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42