一种基于子载波索引调制的正交协作传输方法技术

本发明专利技术公开了一种基于子载波索引调制的正交协作传输方法，包括以下步骤：S1：源节点在第一时隙将信息比特流分为索引信息、第一星座图信息和第二星座图信息，并将索引信息映射为子载波索引；S2：在第一时隙通过子载波索引激活部分子载波，通过激活子载波将第一星座图信息传输至中继节点和目的节点；S3：在第二时隙通过子载波索引激活剩余的子载波，通过激活子载波将第二星座图信息传输至目的节点；中继节点将接收的第一星座图信息传输至目的节点；S4：目的节点将两个时隙接收的信息进行解调，得到完整的信息比特流；本发明专利技术保证目的节点在第二时隙从源节点与中继节点接收到的信号正交性，有效兼顾了信号的传输速率与传输可靠性。

An Orthogonal Cooperative Transmission Method Based on Subcarrier Index Modulation

The invention discloses an orthogonal cooperative transmission method based on subcarrier index modulation, which includes the following steps: S1: the source node divides the information bit stream into index information, first constellation information and second constellation information in the first slot, and maps the index information into subcarrier index; S2: Activates part of subcarriers through subcarrier index in the first slot, and activates subcarriers through subcarrier index. The first constellation map information is transmitted to the relay node and the destination node; S3: in the second slot, the remaining subcarriers are activated by subcarrier index, and the second constellation map information is transmitted to the destination node by activating subcarriers; the relay node transmits the received first constellation map information to the destination node; S4: the destination node demodulates the received information in the two slots and obtains the complete message. The invention guarantees the orthogonality of the signal received by the destination node from the source node and the relay node in the second slot, and effectively takes into account the transmission rate and reliability of the signal.

【技术实现步骤摘要】
一种基于子载波索引调制的正交协作传输方法
本专利技术属于无线通信
，更具体地，涉及一种基于子载波索引调制的正交协作传输方法。
技术介绍
随着无线通信以及互联网的不断发展与融合，社会的信息化与智能化步伐不断加速，科学技术不断发展，通信技术不断提升，为了能够满足更多不同的数据业务需求，对于无线通信系统的传输速率与可靠性提出了更高的要求。多天线系统通过在一个终端设备上布置多个发射或者接收天线，从而形成多输入多输出(Multi-inputandmulti-output，MIMO)系统，以利用天线分集提升传输性能，或者利用天线复用提高系统容量。然而许多网络节点，比如移动终端、部分无线传感网络节点，由于受到尺寸、费用或者是硬件限制，没法布置多根天线，从而没有有效地利用MIMO系统的优势来提高传输可靠性或者传输速率。为了克服单天线终端不能通过布置多个天线获取分集性能，提高单天线终端的通信可靠性的缺陷，研究人员提出了协作网络，其利用分布在空间不同位置的多个用户节点的天线构造“虚拟多天线阵列”，在不明显增加终端复杂度的情况下使得单天线用户能够借助多个中继协作用户天线来实现类似MIMO的空间分集效果，从而提升传输可靠性。然而由于其数据传输在两个时隙内完成，在不考虑传输可靠性的情况，源节点在两个时隙内可以完成两个数据块的传输，然而此时只完成了一个数据块的传输，即造成了一半的数据速率损失。当然在两个时隙上完成数据传输，且通过一个额外的第三方节点的协作，获取空间分集性能，从而提高了传输可靠性，因此协作网络以牺牲传输速率为代价以提高传输可靠性。在此文中将此种方案称为“经典的协作网络”，其结构如图1所示。为了补偿此数据速率的损失，研究人员提出如图2所示的协作传输网络。在此协作传输网络中，源节点在第一时隙发送数据到中继节点与目的节点；在第二个时隙，中继节点转发其在第一时隙接收到的数据到目的节点，且源节点发送额外的信息到目的节点。但在第二时隙，从源节点和中继节点传送到目的节点的信号在相同的子载波上，因此两此部分信号不正交，造成互干扰，会恶化目的节点的符号检测性能。在接收端需要采用复杂度较高的最大似然(Maximumlikelihood，ML)检测，或者采用连续干扰抵消(Successiveinterferencecancellation，SIC)算法以提高符号检测性能，其性能仍然低于经典的协作网络。在此文中将此种方案称为“非正交的协作网络”。非正交的协作网络以一定的传输可靠性为代价，避免了协作网络数据速率的损失。因此，单天线终端节点可以通过采用协作方式形成虚拟的多天线系统，从而获取分集性能提升传输可靠性，但是由于数据传输在两个时隙内完成，造成了数据速率的损失。而非正交的协作传输网络，虽然没有造成数据速率的损失，但是由于第二个时隙目的节点接收到的信号的非正交性，恶化了接收端的解调性能。经典的协作网络通过牺牲一定的传输速率，提高了传输可靠性，非正交的协作网络又通过牺牲一定的传输可靠性，提高数据传输速率。
技术实现思路
针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于子载波索引调制的正交协作传输方法，其目的在于解决现有的协作传输网络无法兼顾传输速率与传输可靠性的问题。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于子载波索引调制的正交协作传输方法，包括以下步骤：S1：源节点在第一时隙将待发送的信息比特流分为索引信息、第一星座图信息和第二星座图信息，并将所述索引信息映射为子载波索引；假定正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)块的子载波数为N，每n个子载波组成一个分组，在第一时隙激活其中k个子载波进行数据传输，星座图调制阶数为M，则索引信息长度为第一星座图信息长度为第二星座图信息长度为因此，可传输的信息总量为由(1)可明显得出，较已有方案，本方法能够传输额外的比特的信息，其中表示向下取整；S2：在第一时隙通过所述子载波索引激活部分子载波，并通过激活子载波将所述第一星座图信息传输至中继节点和目的节点；S3：在第二时隙通过所述子载波索引激活剩余的子载波，通过激活子载波将所述第二星座图信息传输至目的节点；同时中继节点将第一时隙接收的第一星座图信息传输至目的节点；S4：目的节点将第一时隙和第二时隙接收的信息进行解调，得到完整的信息比特流。优选的，上述正交协作传输方法，其步骤S2中包括以下子步骤：S21：对所述第一星座图信息进行星座图调制，得到第一符号向量s1；S22：将所述第一符号向量s1逐一放置在激活子载波，进行逆傅里叶变换与数模转换后传输至中继节点和目的节点。优选的，上述正交协作传输方法，其步骤S3中包括以下子步骤：S31：对所述第二星座图信息进行星座图调制，得到第二符号向量s2；S32：将所述第二符号向量s2逐一放置在第一时隙未激活的子载波上，进行逆傅里叶变换与数模转换后传输至目的节点；S33：中继节点将在第一时隙接收的第一符号向量s1放大后转发到目的节点。优选的，上述正交协作传输方法，还包括分别对所述第一符号向量s1和第二符号向量s2进行LCP处理的步骤：其中，P为预编码矩阵，分别表示经LCP处理后的第一符号向量和第二符号向量。优选的，上述正交协作传输方法，还包括分别对所述第一符号向量s1和第二符号向量s2进行CI处理的步骤：其中，(·)R与(·)I分别表示取实部与虚部，分别表示经CI处理后的第一符号向量和第二符号向量。优选的，上述正交协作传输方法，其步骤S1中将所述索引信息映射为子载波索引具体包括以下子步骤：S11：源节点将索引信息b分解成个子序列，每个子序列包含klog2M比特，并采用查找表或者组合数的方法将klog2M比特映射成为一个子载波组的索引，由第i个子序列映射得到的分组子载波索引表示为其中，N表示OFDM数据块的子载波个数，每个子载波组中包括n个子载波；S12：将个分组子载波索引合并成为整个OFDM数据块的激活子载波索引；S13：根据所述激活子载波索引生成数据排列矩阵，所述数据排列矩阵用于将第一星座图信息或第二星座图信息逐一放置到选择激活的子载波上。优选的，上述正交协作传输方法，其步骤S13中，第一时隙的数据排列矩阵Γ为：第二时隙的数据排列矩阵为：其中，Γ与互为补集，N1表示在第一时隙激活的子载波个数，N2表示在第二时隙激活的子载波个数。优选的，上述正交协作传输方法，在第一时隙，目的节点的接收信号为：中继节点的接收信号为：其中，分别表示的信道增益；与分别表示目的节点和中继节点在第一时隙时的加性高斯白噪声，其功率分别为与是功率补偿因子，用于保证发射信号的平均功率归一化为1。优选的，上述正交协作传输方法，在第二时隙，目的节点的接收信号为：其中，β表示中继节点的增益，其可表示为表示第二时隙时目的节点的加性高斯白噪声。优选的，上述正交协作传输方法，目的节点在两个时隙内接收到的信号为：y＝HS+N优选的，上述正交协作传输方法，其步骤S4之后还包括：目的节点采用ML方法对接收的信息进行检测：其中，∑表示噪声N的协方差矩阵，可表示为总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：(1)本专利技术提供的基于子载波索引调制的正交协作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于子载波索引调制的正交协作传输方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：源节点在第一时隙将待发送的信息比特流分为索引信息、第一星座图信息和第二星座图信息，并将所述索引信息映射为子载波索引；S2：在第一时隙通过所述子载波索引激活部分子载波，并通过激活子载波将所述第一星座图信息传输至中继节点和目的节点；S3：在第二时隙通过所述子载波索引激活剩余的子载波，通过激活子载波将所述第二星座图信息传输至目的节点；同时中继节点将第一时隙接收的第一星座图信息传输至目的节点；S4：目的节点将第一时隙和第二时隙接收的信息进行解调，得到完整的信息比特流。

【技术特征摘要】
1.一种基于子载波索引调制的正交协作传输方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：源节点在第一时隙将待发送的信息比特流分为索引信息、第一星座图信息和第二星座图信息，并将所述索引信息映射为子载波索引；S2：在第一时隙通过所述子载波索引激活部分子载波，并通过激活子载波将所述第一星座图信息传输至中继节点和目的节点；S3：在第二时隙通过所述子载波索引激活剩余的子载波，通过激活子载波将所述第二星座图信息传输至目的节点；同时中继节点将第一时隙接收的第一星座图信息传输至目的节点；S4：目的节点将第一时隙和第二时隙接收的信息进行解调，得到完整的信息比特流。2.如权利要求1所述的正交协作传输方法，其特征在于，步骤S2中包括以下子步骤：S21：对所述第一星座图信息进行星座图调制，得到第一符号向量s1；S22：将所述第一符号向量s1逐一放置在激活子载波，进行逆傅里叶变换与数模转换后传输至中继节点和目的节点。3.如权利要求2所述的正交协作传输方法，其特征在于，步骤S3中包括以下子步骤：S31：对所述第二星座图信息进行星座图调制，得到第二符号向量s2；S32：将所述第二符号向量s2逐一放置在第一时隙未激活的子载波上，进行逆傅里叶变换与数模转换后传输至目的节点；S33：中继节点将在第一时隙接收的第一符号向量s1放大后转发到目的节点。4.如权利要求3所述的正交协作传输方法，其特征在于，还包括分别对所述第一符号向量s1和第二符号向量s2进行LCP处理的步骤：其中，P为预编码矩阵，分别表示经LCP处理后的第一符号向量和第二符号向量。5.如权利要求3所述的正交协作传输方法，其特征在于，还包括分别对所述第一符号向量s1和第二符号...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦高奇，王青波，李丽华，张曦，马俊凯，郭云玮，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42