一种基于选择软消息转发的物理层编码优化天线选择方法技术

一种基于选择软消息转发的物理层编码优化天线选择方法。本发明专利技术公开了一种物理层编码优化天线选择的方法，包括：S1.将待发送的信号经信道传输至中继节点；S2.中继节点信号采用和差线性变换方法获得和信号和差信号；S3.中继节点采用迫零检测方法处理获得的和信号和差信号中由信道引入的失真，得到信号；S4.中继节点筛选信号，并对信号采用对数似然比映射方法映射为对数似然形式；S5.中继节点基于互信息的天线集预选择方法删除一部分天线获得初始天线集；S6.中继节点基于最大最小互信息准则的天线选择方法，选取所需的天线集，并将发射功率平均分配给选取的天线；S7.中继节点通过选取的天线将映射得到的信号广播发送至用户节点；S8.用户节点采用基于门限判决的译码方式，对接收到的信号进行译码，得到最终结果。

A physical layer coding optimization antenna selection method based on selecting soft message forwarding

【技术实现步骤摘要】
一种基于选择软消息转发的物理层编码优化天线选择方法
本专利技术涉及数字通信工程
，尤其涉及一种基于选择软消息转发的物理层编码优化天线选择方法。
技术介绍
在现有技术中，对PNC的探讨主要基于等距离模型，即两源节点到中继节点之间距离相等。但在实际无线通信中，两源节点到中继节点之间的距离并不总是相等的，这将引起远近效应(Near-FarEffects,NFE)(见“Y.Huang,T.Tan,S.PengandC.Cheng.Atotaladaptivepowerallocationforphysicallayernetworkcodinginwirelessnetworks[J].2013SeventhInternationalConferenceonComplex,Intelligent,andSoftwareIntensiveSystems,Taichung,2013,pp.320-324.”)。并且，即使两源节点到中继节点之间的距离相等，由于路径损耗、阴影衰落和多径衰落等影响，中继节点接收到来自两源节点的信号强度将不同，从而降低系统误码率(BitErrorRatio,BER)性能。因此无论多址接入(MultipleAccess,MA)还是广播(Broadcast,BC)阶段的功率分配都显得至关重要。目前，关于PNC功率分配的研究主要以BER和中断概率等为目标函数。同时，基于两种最主要的协作方法，即放大转发(Amplify-and-Forward,AF)和译码转发(Decode-and-Forward,DF)协作(见“Q.Yu,Y.Li,W.MengandW.Xiang.Uniquelydecodablecodesforphysical-layernetworkcodinginwirelesscooperativecommunications[J].IEEESystemsJournal.”)。选择软消息转发(SelectiveSoft-Message-Forward,SSMF)协作充分结合了AF、DF协作优点，可进一步提高系统性能。但目前还没有基于SSMF协作的物理层编码功率分配研究。因此，本专利技术基于最大最小互信息(Max-MinMutualInformation,MMMI)准则，提出了一种优化天线选择和自适应功率分配(AdaptivePowerAllocation,APA)方法解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种基于选择软消息转发的物理层编码优化天线选择方法，方便了各区网络基站运用大规模天线传输技术，同时与现有物理层编码方法相比，具有更优误码率性能和更低计算复杂度。故该专利技术方法具有较好实用价值，可有效用于第五代移动通信等下一代无线通信。为了实现以上目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于选择软消息转发的物理层编码优化天线选择方法，包括步骤：S1.用户节点Si将待发送的信号xi经信道传输至中继节点R；S2.所述中继节点R将接收到信号xi采用和差线性变换方法获得和信号和差信号；S3.所述中继节点R采用迫零检测方法处理所述获得的和信号和差信号中由信道引入的失真，得到处理后的信号S4.所述中继节点R筛选所述得到的处理后的信号并对筛选出的信号采用对数似然比映射方法映射为对数似然形式；S5.所述中继节点R基于互信息的天线集预选择方法删除一部分天线，获得初始天线集；S6.所述中继节点R基于最大最小互信息准则的天线选择方法，从获得的初始天线集中选取所需的天线集，并将发射功率平均分配给选取的所需天线集中的天线；S7.所述中继节点R通过选取的所需天线集中的天线将映射得到的信号广播发送至所述用户节点Si；S8.所述用户节点Si采用基于门限判决的译码方式，对接收到的信号进行译码，得到最终结果。进一步的，所述步骤S1中，所述用户节点Si包括S1和S2；所述待发送的信号xi包括x1和x2。进一步的，所述步骤S2中，中继节点R接收到信号xi表示为：其中，分别表示中继节点R第1副、第2副天线接收到的信号；分别表示用户节点S1、S2的发射功率；h11,1、h12,1、h21,1、h22,1分别表示用户节点S1、S2到中继节点R第1副、第2副天线之间链路的信道系数；n1,1、n2,1分别表示中继节点R第1副、第2副天线处的加性高斯白噪声；x1、x2分别表示用户节点S1、S2发送的信号；所述步骤S2中，中继节点R接收到的信号用矩阵形式表示为：XR＝HX+N其中，H、X、N表示矩阵或向量；所述步骤S2还包括所述中继节点R将接收到信号采用和差线性变换获得和信号和差信号，并对所述获得的和信号和差信号进行检测，所述中继节点R接收到信号表示为：其中，表示和信号；表示差信号。进一步的，所述步骤S3中，中继节点R采用迫零检测方法校正所述获得的和信号和差信号中有信道引入的失真，表示为：其中，表示迫零检测方法的均衡矩阵；表示的共轭转置矩阵；表示的逆矩阵；在步骤S3中，得到校正后的信号表示为：其中，表示校正后的信号；分别表示经迫零检测方法放大后的第1副、第2副天线处的噪声。进一步的，所述步骤S4中，对筛选出的信号采用对数似然比映射方法映射为对数似然形式，表示为：其中，表示信号变量x1、x2的异或；表示方差；其中，将上式整理为：在步骤S4中，还包括在映射后的数据中加入1比特标志，表示为：其中，sign表示标志。进一步的，所述步骤S5包括：S51.中继节点R采用信道估计方法获得各天线到源节点S1和S2的信道状态信息；S52.判断中继节点R的第k根天线到源节点S1和S2的信道状态信息是否满足删除条件，若否，则中继节点R将第k根天线加入初始天线集中；其中删除条件表示为：其中，N表示中继节点R拥有的天线数目，N为正整数；hij,2表示中继节点R第i根天线到源节点Sj之间链路的信道系数。进一步的，所述步骤S6包括：S61.中继节点R计算所有初始天线集中的天线均参与转发时源节点S1和S2获得的互信息量；S62.中继节点R计算源节点S1和S2初始最小互信息量；S63.中继节点R从初始天线集中逐一选择天线删除，获得新天线集，并计算新天线集源节点S1和S2的最小互信息量；S64.判断新天线集的最小互信息量是否大于等于初始天线集，若是，则将新天线集和最小互信息量作为初始天线集和初始互信息量，并执行步骤S63；若否，则结束执行。进一步的，所述步骤S61获得的互信息量表示为：其中，和分别表示源节点S1和S2在天线集Ri条件下获得的互信息量；表示中继节点R第j根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于选择软消息转发的物理层编码优化天线选择方法，其特征在于，包括步骤：/nS1.用户节点S

【技术特征摘要】
1.一种基于选择软消息转发的物理层编码优化天线选择方法，其特征在于，包括步骤：
S1.用户节点Si将待发送的信号xi经过信道传输至中继节点R；
S2.所述中继节点R将接收到信号xi采用和差线性变换方法获得和信号和差信号；
S3.所述中继节点R采用迫零检测方法处理所述获得的和信号和差信号中由信道引入的失真，得到处理后的信号
S4.所述中继节点R筛选所述得到的处理后的信号并对筛选出的信号采用对数似然比映射方法映射为对数似然形式；
S5.所述中继节点R基于互信息的天线集预选择方法删除一部分天线，获得初始天线集；
S6.所述中继节点R基于最大最小互信息准则的天线选择方法，从获得的初始天线集中选取所需的天线集，并将发射功率平均分配给选取的所需天线集中的天线；
S7.所述中继节点R通过选取的所需天线集中的天线将映射得到的信号广播发送至所述用户节点Si；
S8.所述用户节点Si采用基于门限判决的译码方式，对接收到的信号进行译码，得到最终结果。


2.根据权利要求1所述的一种基于选择软消息转发的物理层编码优化天线选择方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述用户节点Si包括S1和S2；所述待发送的信号xi包括x1和x2。


3.根据权利要求2所述的一种基于选择软消息转发的物理层编码优化天线选择方法，其特征在于，所述步骤S2中，中继节点R接收到信号xi表示为：






其中，分别表示中继节点R第1副、第2副天线接收到的信号；分别表示用户节点S1、S2的发射功率；h11,1、h12,1、h21,1、h22,1分别表示用户节点S1、S2到中继节点R第1副、第2副天线之间链路的信道系数；n1,1、n2,1分别表示中继节点R第1副、第2副天线处的加性高斯白噪声；x1、x2分别表示用户节点S1、S2发送的信号；
所述步骤S2中，中继节点R接收到的信号用矩阵形式表示为：
XR＝HX+N



其中，H、X、N表示矩阵或向量；
所述步骤S2还包括所述中继节点R将接收到信号采用和差线性变换获得和信号和差信号，并对所述获得的和信号和差信号进行检测，所述中继节点R接收到信号表示为：









其中，表示和信号；表示差信号。


4.根据权利要求3所述的一种基于选择软消息转发的物理层编码优化天线选择方法，其特征在于，所述步骤S3中，中继节点R采用迫零检测方法校正所述获得的和信号和差信号中有信道引入的失真，表示为：



其中，表示迫零检测方法的均衡矩阵；表示的共轭转置矩阵；表示的逆矩阵；
在步骤S3中，得到校正后的信号表示为：






其中，表示校正后的信号；分别表示经迫零检测方法放大后的第1副、第2副天线处的噪声。


5.根据权利要求4所述的一种基于选择软消息转发的物理层编码优化天线选择方法，其特征在于，所述步骤S4中，对筛选出的信号采用对数似然比映射方法映射为对数似然形式，表示为：


...

【专利技术属性】
技术研发人员：包建荣，林昀轩，刘超，邸晓飞，姜斌，栾慎吉，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33