一种串行空时重叠协作通信方法技术

本发明专利技术属于无线通信技术领域，公开了一种串行空时重叠协作通信方法。该通信方法包括以下步骤：步骤一，建立串行时空重叠协作通信的基本模型，在基本模型中设置有发送节点、中继节点和目的节点；步骤二，发送节点将符号序列进行串行时域重叠编码形成编码符号序列后发送；步骤三，中继节点接收发送节点发送的编码符号序列进行放大处理形成放大编码符号序列后发送；步骤四，目的节点接收发送节点发送的编码符号序列和中继节点发送的放大编码符号序列，并将编码符号序列和放大编码符号序列进行合并处理形成合并符号序列后再译码输出。该通信方法采用低阶调制就可获得比现有技术更高的频谱效率；且在低信噪比情况下使系统达到更低的误码率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线通信
，特别设及。
技术介绍
无线通信技术是近些年发展最快、应用最广的信息技术。随着智能手机的普及，无 线通信对社会发展的支撑作用显得尤为重要。广阔的应用使得人们对无线通信系统提出了 更高的要求，即更高的数据传输速率和更安全可靠的传输质量。提高频谱效率是通信系统 有效性的重要指标。当前提高通信系统频谱效率的主要技术有： 1.多输入多输出（Multiple I叩Ut and Multiple 0u1:put，MIM0)技术。它是无线 通信系统中的关键技术之一，是指在无线链路两端均设置多根天线，分别同时发送和接收 信号，充分利用空间资源，无需增加频谱资源和发射功率，就可获得空间复用增益和分集增 益，从而提高系统的频谱效率，改善系统性能。但MIMO本身对周围环境的要求非常高，在一 些实际场景中，由于自身体积、实现复杂度与功耗等限制，MIMO技术不能充分发挥其优势。 2.协作通信（Cooperati Ve Communi cat ion)技术。它是 Sendonar is 等人提出的一 种新的空域分集技术，也称协作分集技术。其基本思想是移动终端在通信系统中寻找一个 或多个协作伙伴(Partner),各用户在传输自己信息的同时可W作为协作伙伴的中继节点 帮助协伙伴传输其信息，即单天线的移动终端在多用户情况下通过共享信道资源，从而形 成虚拟的MIMO系统W获取分集增益，提高无线通信系统传输的有效性和可靠性。虽然协作 通信拥有MIMO技术的众多优点，并且随着协作节点数目的增加，频率效率也会得到相应的 提升，但是协作通信系统的性能并不随协作节点数目的增加而呈线性的增长，而是越来越 平缓，最终将趋于某一定值。随着协作节点数目的增加，整个系统的复杂度也会相应增加。 因此，协作节点数目不宜设置过多，系统频谱效率的提升受到一定的限制。 3.高阶调制和复用技术。高阶调制技术和复用技术常被用来改善通信系统的频谱 效率。比如正交幅度调制(M-QAM)技术和正交频分复用技术((FDM)"QAM调制阶数越高，星座 点数越多，信息传输速率就越大，频谱效率就会越大;0抑M技术采用最小间隔的正交子载波 实现信号复用，其频谱效率在理论上比传统的抑M技术至少提高一倍。但随着QAM技术调制 阶数的增加，系统误码率会上升，从而导致系统的可靠性降低，故增加调制阶数来提高频谱 效率的方法其可行性不大;且0抑M技术为适应无线信道传输，需要加上循环前缀、保护频带 等开销，降低了提高频谱效率的能力。 4.重叠时分复用（Overlapped Time Division Multiplexing,0VTDM)技术。重叠 时分复用将符号重叠看成是一种自然形成的编码约束关系，重叠越严重编码增益越高。通 过有意构造符号重叠实现高频谱效率，与相同频谱效率的无符号间干扰高维调制信号相比 误码率具有明显下降。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，该通信方法同时利用了空 间分集优势和重叠编码优势，不但采用低阶调制就可获得高频谱效率，且在频谱效率相同 的条件下，本专利技术在低信噪比情况下比单纯的高阶调制技术和单纯的协作通信技术具有更 低的误码率。 为达到W上目的，本专利技术采用W下技术方案予W实现。 -种串行空时重叠协作通信方法，其特征在于，包括W下步骤： 步骤一，建立串行时空重叠协作通信的基本模型，在所述基本模型中设置有发送 节点、中继节点和目的节点； 步骤二，所述发送节点将符号序列进行串行时域重叠编码形成编码符号序列后发 送； 步骤=，所述中继节点接收所述发送节点发送的编码符号序列进行放大处理形成 放大编码符号序列后发送； 步骤四，所述目的节点接收所述发送节点发送的编码符号序列和所述中继节点发 送的放大编码符号序列，并将编码符号序列和放大编码符号序列进行合并处理形成合并符 号序列后再译码输出。 上述技术方案的特点和进一步改进： (1)进一步的，在步骤二中， 2a)、所述发送节点将随机双极性两进制符号序列进行无相对移位的重叠时分复 用编码形成无相对移位编码符号序列，设重叠系数为Ki; 化）、所述发送节点将经过无相对移位的重叠时分复用编码的无相对移位编码符 号序列相加，再进行移位的重叠时分复用编码形成移位编码符号序列，重叠系数为K2; 2c)、所述发送节点将经过移位的重叠时分复用编码的移位编码符号序列分别发 送到所述中继节点和目的节点。 (2)进一步的，在步骤S中， 3a)、所述中继节点接收到所述发送节点发送的移位编码符号序列，并对其进行放 大形成放大移位编码符号序列，放大系数e为： 式中，hsR为发送节点到中继节点信道的衰落系数； (64为发送节点到中继节点信道的噪声方差； Ps和Pr分别表示发送节点和中继节点的发射功率； 3b)、所述中继节点将放大移位编码符号序列发送给所述目的节点。 (3)进一步的，在步骤四中， 4a)、所述目的节点接收所述发送节点发送的移位编码符号序列和所述中继节点 发送的放大移位编码符号序列； 4b)、在所述目的节点采用最大比合并方式将接收到的移位编码符号序列和放大 移位编码符号序列进行合并， 发送节点到目的节点信道的合并系数asD为中继节点到目的节点信道的合并系数aRD为[003引式中，hsR、hsD、hRD分别为发送节点到中继节点信道的衰落系数、发送节点到目的节 点信道的衰落系数、中继节点到目的节点信道的衰落系数； hsR*、hsD*、hRD*分别为 hsR、hsD、hRD 的共辆值； (64、0备、心记分别为发送节点到中继节点信道的噪声方差、发送节点到目的 节点信道的噪声方差、中继节点到目的节点信道的噪声方差； 采用最大比合并方式合并后的合并符号序列为 Xopt ^ 々SD + 声.。曲.月SR .月RD )'， 4c)、在所述目的节点将合并符号序列采用Viterbi算法实现译码后输出。 本专利技术的有益效果是： (1)在时空混合域实现重叠协作通信模式，采用低阶调制就可获得比现有高阶调 制技术更高的频谱效率。 (2)在与现有技术频谱效率相同的条件下，本专利技术在低信噪比情况下使系统达到 更低的误码率，即系统较现有技术具有更高的性能增益。【附图说明】 图1是本专利技术的串行空时重叠协作通信方法中建立的基本模型的示意图； 图2、图3是本专利技术仿真结果W及和高阶调制协作通信系统在同频谱效率下的性能 对比图； 图中：S、发送节点;R、中继节点;D、目的节点。【具体实施方式】 下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术进行详细说明。 参照图1，是本专利技术的串行空时重叠协作通信方法中建立的基本模型示意图；本发 明的串行空时重叠协作通信方法，包括W下步骤： 步骤一，建立串行时空重叠协作通信的基本模型，在基本模型中设置有发送节点 S、中继节点R和目的节点D。 步骤二，发送节点S将符号序列进行串行时域重叠编码形成编码符号序列后发送。 步骤二的具体步骤如下： 2a)、发送节点S将随机双极性两进制符号序列进行无相对移位的重叠时分复用 编码（Pure-Overla卵ed Time Division Multiplexing,P-0VTDM)形成无相对移位编码符 号序列，设重叠系数为Ki。 化）、发送节点S将经过无相对移位的重叠时分复用编码的无相对移位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种串行空时重叠协作通信方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，建立串行时空重叠协作通信的基本模型，在所述基本模型中设置有发送节点(S)、中继节点(R)和目的节点(D)；步骤二，所述发送节点(S)将符号序列进行串行时域重叠编码形成编码符号序列后发送；步骤三，所述中继节点(R)接收所述发送节点(S)发送的编码符号序列进行放大处理形成放大编码符号序列后发送；步骤四，所述目的节点(D)接收所述发送节点(S)发送的编码符号序列和所述中继节点(R)发送的放大编码符号序列，并将编码符号序列和放大编码符号序列进行合并处理形成合并符号序列后再译码输出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张红，马伟苹，张静，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61