时变信道双向中继系统的Alamouti编码的译码方法技术方案

本发明专利技术属于无线通信技术领域，公开了一种时变信道双向中继系统的Alamouti编码的译码方法，包括：两源节点分别对调制后的信号进行Alamouti编码，得到发送信号矩阵；两源节点分别按照一定的规则同时向中继节点发送各自的信号矩阵；中继节点将两源节点发来的信息进行放大处理后，广播给两源节点；两源节点分别根据相应的等效信道矩阵计算出译码矩阵；两源节点分别将译码矩阵左乘以中继节点接收到的信号，得到判决统计量；对判决统计量计算欧式距离，得到期望的信号。本发明专利技术具有能够提高系统误码率性能、计算复杂度低、实现简单的优点，尤其适用于节点运动的双向中继通信系统。

Alamouti encoding decoding method for two-way relay system of time varying channel

The invention belongs to the technical field of wireless communication and discloses a decoding method, Alamouti encoding a time-varying channel two-way relay system includes: two source nodes were Alamouti encoding of the modulated signal, sending signal matrix; two source nodes respectively according to certain rules and to relay their signal relay matrix; the node will be the two source node to the information processing after amplification, broadcast to the two source nodes; two source nodes respectively according to the equivalent channel matrix to calculate the corresponding decoding matrix; two source nodes respectively received signal decoding matrix left multiplied by the relay nodes, a decision statistic; calculating the Euclidean distance of decision statistics, signal expected. The invention has the advantages of improved system error rate performance, low calculation complexity and simple realization, and is especially suitable for two-way relay communication system of node movement.

【技术实现步骤摘要】
时变信道双向中继系统的Alamouti编码的译码方法
本专利技术属于无线通信
，尤其涉及一种时变信道双向中继系统的Alamouti编码的译码方法。
技术介绍
随着高速移动业务的不断发展和高品质生活的不断需求，人们对高速移动环境下通信的可靠性和数据速率等要求也越来越高。为了提高系统容量和无线链路的通信质量，人们引入了多输入多输出MIMO技术。相比于单天线通信系统，MIMO通信系统能够显著地提升信道容量，从而增加系统的传输速率和提高传输的可靠性。采用合适的编码并结合多天线阵技术形成的空时编码技术可以提高系统的性能。Alamouti空时编码是一种简单的利用两根天线的发射分集方案，由于其具有相对简单的编码结构和译码算法，同时具有全编码速率等优势，Alamouti空时编码技术得到广泛的应用与研究。如今，使用无线终端的用户数量急剧增加，当用户乘坐高速公共交通工具(例如，轿车，公共汽车，火车，地铁或飞机)时，对处于高速移动的无线终端的信道环境，时间选择性衰落的假设更加合理。在时间选择性衰落信道中，信道矩阵不再是正交的，这意味着发射天线间彼此干扰，Alamouti编码的传统最大似然译码方法不再是最优的。并且，当信道是时间选择性衰落时，最大似然译码方法的复杂度随着信号星座的大小成指数增长。在时间选择性衰落信道中，针对点对点通信，现有的基于最小均方误差的译码方法和基于迫零的译码方法，计算复杂度高，且都没有涉及到双向中继系统。因此，针对时间选择性衰落信道的双向中继系统，提出能够提供良好性能的用于Alamouti编码的低复杂度译码算法是有必要的。综上所述，现有技术存在的问题是：传统的译码方法抗衰落能力低、系统误码率性能差。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种时变信道双向中继系统的Alamouti编码的译码方法。本专利技术是这样实现的，一种时变信道双向中继系统的Alamouti编码的译码方法，所述时变信道双向中继系统的Alamouti编码的译码方法包括：两源节点分别对调制后的信号进行Alamouti编码，得到发送信号矩阵；两源节点分别按照一定的规则同时向中继节点发送各自的信号矩阵；中继节点将两源节点发来的信息进行放大处理后，广播给两源节点；两源节点分别根据相应的等效信道矩阵计算出译码矩阵；两源节点分别将译码矩阵左乘以中继节点接收到的信号，得到判决统计量；对判决统计量计算欧式距离，得到期望的信号；所述发送信号矩阵Xa，Xb分别表示为：所述译码矩阵QA＝[Q1,A,…Ql,A,…QM,A]，QB＝[Q1,B,…Ql,B,…QM,B]；所述判决统计向量分别表示为：其中和为等效噪声。进一步，所述时变信道双向中继系统的Alamouti编码的译码方法包括以下步骤：第一步，对源节点A和源节点B的调制信号分别进行Alamouti编码，得到编码后的发送信号矩阵Xa和Xb；第二步，源节点A和源节点B分别按照一定的规则在两个连续的符号周期内同时向M个中继节点发送信号矩阵Xa和Xb；第三步，中继节点对在两个符号周期内接收到的信号Yr进行放大G倍处理后，广播给两个源节点；第四步，源节点A和源节点B分别根据接收到的信号YA和YB得到等效信道矩阵HA和HB，计算译码矩阵QA和QB，使之满足：QBHB＝diag(ψ1,ψ2)；其中diag(·)表示对角矩阵，和ψ1和ψ2是对角矩阵的对角元素；第五步，用译码矩阵QA和QB分别左乘以信号YA和YB，得到判决统计向量和第六步，源节点A和源节点B分别对判决统计向量计算欧式距离，得到期望的信号，完成信息交互。进一步，所述第一步中对源节点A和源节点B的调制信号分别进行Alamouti编码，步骤如下：(1)源节点A对调制信号xa进行Alamouti编码，得到编码后的发送信号矩阵Xa；其中xa＝[xa,1,xa,2]T，(·)T表示转置运算；(2)源节点B对调制信号xb进行Alamouti编码，得到编码后的发送信号矩阵Xb；其中xb＝[xb,1,xb,2]T，进一步，所述第二步中的发送规则如下：(a)在第一个符号周期内，源节点A的两根天线分别发送符号xa,1和xa,2，源节点B的两根天线分别发送符号xb,1和xb,2；(b)在第二个符号周期内，源节点A的两根天线分别发送符号和源节点B的两根天线分别发送符号和其中*表示共轭运算。进一步，所述第三步中中继节点对在两个符号周期内接收到的信号表示为其中和分别表示第l个中继节点在第一个和第二个符号周期内接收到的信号；所述第三步中的放大增益G＝[g1,g2,…gl,…gM]T，其中和分别表示第l个中继节点在第一个和第二个符号周期内的放大增益，表示为：其中γl,s(τ)＝|hl,s,1(τ)|2+|hl,s,2(τ)|2，s∈{a,b}，τ∈{1,2}，hl,s,1(τ)表示第l个中继节点与源节点s的第1根天线在第τ个符号周期间的信道衰落系数，hl,s,2(τ)表示第l个中继节点与源节点s的第2根天线在第τ个符号周期间的信道衰落系数，PA、PB和PR分别为源节点A、源节点B和中继节点的发送功率，N0为复高斯白噪声的方差，|·|2为向量的模平方。进一步，所述第四步中计算译码矩阵QA，步骤如下：(1)根据源节点A的第i根天线接收的来自第l个中继节点的信号Yl,ia得到等效信道矩阵计算译码矩阵使之满足：其中yl,A,i(τ)，τ∈{1,2}，表示源节点A的第i根天线接收的来自第l个中继节点的信号，和是对角矩阵的对角元素；(2)根据(4a)中的得到源节点A的所有天线接收的来自第l个中继节点的信号的译码矩阵(3)根据(2)中的Ql,A得到所需的译码矩阵QA＝[Q1,A,…Ql,A,…QM,A]；所述第四步中计算译码矩阵QB，步骤如下：1)根据源节点B的第i根天线接收的来自第l个中继节点的信号得到等效信道矩阵计算译码矩阵使之满足：其中yl,B,i(τ)，τ∈{1,2}，表示源节点B的第i根天线接收的来自第l个中继节点的信号，和是对角矩阵的对角元素；2)根据1)中的得到源节点B的所有天线接收的来自第l个中继节点的信号的译码矩阵3)根据(4e)中的Ql,B得到所需的译码矩阵QB＝[Q1,B,…Ql,B,…QM,B]，完成译码矩阵的计算。进一步，所述第五步中的判决统计向量分别表示为：其中和为等效噪声。进一步，所述第六步中的分别对判决统计向量计算欧式距离，得到期望的信号，步骤如下：(1)源节点A将调制星座图中的所有信号点分别与(5)中得到的判决统计向量进行欧式距离比较，找出与和距离最小的信号点，得到源节点B所发符号的译码结果和其中X是星座图中所有信号点的集合，x为集合X中的元素，argmin是使目标函数取最小值时的变量值，d2(·)是欧式距离运算；(2)源节点B将调制星座图中的所有信号点分别与得到的判决统计向量进行欧式距离比较，找出与和距离最小的信号点，得到源节点A所发符号的译码结果和本专利技术的另一目的在于提供一种应用所述时变信道双向中继系统的Alamouti编码的译码方法的双向中继通信系统。本专利技术的优点及其效果为：本专利技术充分考虑了实际通信环境中节点的相互运动，而不局限于节点静止的通信场景，且与现有的基于迫零的译码算法相比，本专利技术只涉及模值的平方运算，不涉及矩阵伪逆等复杂的数学运算，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种时变信道双向中继系统的Alamouti编码的译码方法，其特征在于，所述时变信道双向中继系统的Alamouti编码的译码方法包括：两源节点分别对调制后的信号进行Alamouti编码，得到发送信号矩阵；两源节点分别按照一定的规则同时向中继节点发送各自的信号矩阵；中继节点将两源节点发来的信息进行放大处理后，广播给两源节点；两源节点分别根据相应的等效信道矩阵计算出译码矩阵；两源节点分别将译码矩阵左乘以中继节点接收到的信号，得到判决统计量；对判决统计量计算欧式距离，得到期望的信号；所述发送信号矩阵Xa，Xb分别表示为：

【技术特征摘要】
1.一种时变信道双向中继系统的Alamouti编码的译码方法，其特征在于，所述时变信道双向中继系统的Alamouti编码的译码方法包括：两源节点分别对调制后的信号进行Alamouti编码，得到发送信号矩阵；两源节点分别按照一定的规则同时向中继节点发送各自的信号矩阵；中继节点将两源节点发来的信息进行放大处理后，广播给两源节点；两源节点分别根据相应的等效信道矩阵计算出译码矩阵；两源节点分别将译码矩阵左乘以中继节点接收到的信号，得到判决统计量；对判决统计量计算欧式距离，得到期望的信号；所述发送信号矩阵Xa，Xb分别表示为：所述译码矩阵QA＝[Q1,A,…Ql,A,...QM,A]，QB＝[Q1,B,…Ql,B,...QM,B]；所述判决统计向量分别表示为：其中和为等效噪声。2.如权利要求1所述的时变信道双向中继系统的Alamouti编码的译码方法，其特征在于，所述时变信道双向中继系统的Alamouti编码的译码方法包括以下步骤：第一步，对源节点A和源节点B的调制信号分别进行Alamouti编码，得到编码后的发送信号矩阵Xa和Xb；第二步，源节点A和源节点B分别按照一定的规则在两个连续的符号周期内同时向M个中继节点发送信号矩阵Xa和Xb；第三步，中继节点对在两个符号周期内接收到的信号Yr进行放大G倍处理后，广播给两个源节点；第四步，源节点A和源节点B分别根据接收到的信号YA和YB得到等效信道矩阵HA和HB，计算译码矩阵QA和QB，使之满足：QBHB＝diag(ψ1,ψ2)；其中diag(·)表示对角矩阵，和ψ1和ψ2是对角矩阵的对角元素；第五步，用译码矩阵QA和QB分别左乘以信号YA和YB，得到判决统计向量和第六步，源节点A和源节点B分别对判决统计向量计算欧式距离，得到期望的信号，完成信息交互。3.如权利要求2所述的时变信道双向中继系统的Alamouti编码的译码方法，其特征在于，所述第一步中对源节点A和源节点B的调制信号分别进行Alamouti编码，步骤如下：(1)源节点A对调制信号xa进行Alamouti编码，得到编码后的发送信号矩阵Xa；其中xa＝[xa,1,xa,2]T，(·)T表示转置运算；(2)源节点B对调制信号xb进行Alamouti编码，得到编码后的发送信号矩阵Xb；其中xb＝[xb,1,xb,2]T，4.如权利要求2所述的时变信道双向中继系统的Alamouti编码的译码方法，其特征在于，所述第二步中的发送规则如下：(a)在第一个符号周期内，源节点A的两根天线分别发送符号xa,1和xa,2，源节点B的两根天线分别发送符号xb,1和xb,2；(b)在第二个符号周期内，源节点A的两根天线分别发送符号和源节点B的两根天线分别发送符号和其中*表示共轭运算。5.如权利要求2所述的时变信道双向中继系统的Alamouti编码的译码方法，其特征在于，所述第三步中中继节点对在两个符号周期内接收到的信号表示为其中l＝1,…,M，和分别表示第l个中继节点在第一个和第二个符号周期内接收到的信号；所述第三步中的放大增益G＝[g1,g2,…gl,…gM]T，其中l＝1,…,M，和分别表示第l个中继节点在第一个和第二个符号周期内的放大增益，表示为：

【专利技术属性】
技术研发人员：李靖，傅小叶，郑贱平，徐芳芳，葛建华，王勇，宫丰奎，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61