全速率多跳无线协作中继传输方案制造技术

本发明专利技术公开了一种能够实现全速率数据传输的多跳无线协作中继方案，适用于分布式无线通信网络。在该方案中，源节点S到目的节点D的数据传输经三条链路完成，每条链路由多个中继节点分组以转发方式构成；每条链路上的数据通信分为若干个基本传输过程，通过对多个基本传输过程的级联可实现远距离的中继通信；每个基本传输过程由三个通信阶段组成，各通信阶段传输的基带信号是经过线性复数域编码后得到的调制符号，各中继节点分组采用循环延迟分集方式完成对接收信号的转发；在实现高可靠信息传输的同时，接收端仅需对三个符号进行联合检测，检测复杂度较低，实用价值强。此外，在中继传输过程中，若为优先级、误码性能要求不同的待传输信息分配通信节点数目不等的中继分组，公开的多跳协作中继方案经调整后可用于实现数据的分级传输，以满足多种无线业务的传输质量要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种全速率多跳无线协作中继传输方案，适用于分布式无线协作通信网络，能够在获得中继节点间潜在分集增益的同时，扩展中继通信距离，接收端检测复杂度较低。
技术介绍
随着无线多媒体业务与应用的迅猛发展，低功耗且具有自组织网络能力的分布式无线通信系统，如无线传感器网络、Ad-hoc、Mesh网络等已被确定为未来建设多功能“无线城市”、“数字城市”网络的主要架构，受到了国内外科研工作者的普遍重视。虽然这些网络采用的具体实施技术略有差异，但却存在诸多类似之处，如在物理层的设计过程中，均可利用分布在不同地理位置的通信节点构造合适的“虚多天线”系统、以协作中继方式实现源节点和目的节点之间的信息传输。近年来，随着协作中继研究工作的持续开展，用于实现传输的网络拓扑结构虽得以日臻完善，但能够满足复杂应用场景通信要求的中继传输策略仍存有许多缺憾。其中，能够实现远距离信息传输的多跳协作中继方案成了新的关注热点，值得深入探讨。研究发现，在现有的多跳协作中继方案中，各跳对应的数据传输在时间上多为顺序转发。该种类型的中继结构不但增加了传输延迟，而且难以实现高速率的数据通信，浪费了宝贵的无线频谱资源。此外，协作中继传输结构复杂度的增加还带来了一系列亟待克服的难题，削弱了协作中继传输技术的优势，延缓了其在低功耗无线网络中推广应用的步伐。已公布的国家专利技术专利《低检测复杂度的全速率无线协作中继传输方案》(申请号201110023040. 4)研究了能够实现低复杂度检测的全速率传输方案，但其工作仅限于两跳模型、源节点发射功率不恒定，通信距离及应用范围均受到较大限制。因此，如何在获得分布式系统潜在分集增益的同时实现全速率多跳协作中继传输，是一个极具理论探索意义和实际应用价值的前瞻性课题。
技术实现思路
本专利技术结合分布式无线网络的中继传输特点，在设计多跳中继传输拓扑结构的基础上，基于循环延迟分集与线性复数域编码技术的优势，专利技术了一种具有低检测复杂度且能够实现高可靠、全速率传输的多跳协作中继方案，为分布式无线协作通信网络的物理层设计提供了参考。为实现以上技术目的，本专利技术的具体技术方案如下I、一种全速率多跳无线协作中继传输方案，适用于在分布式无线通信网络中实现低功耗、远距离通信，传输模型由一个源节点S、三条通信链路及一个目的节点D构成，每条通信链路由多个中继节点分组以转发方式构成，每个通信节点均装配单根发射天线、以半双工模式进行数据交换；每条链路上的数据通信分为若干个基本传输过程，通过对多个基本传输过程的级联可实现远距离的中继通信；每个基本传输在三个时隙内完成，源节点在连续三个时隙内传输的频域符号序列分别为Si、S2, S3，经线性复数域编码后得到的基带调制符号序列分别为Xp x2、X3，采用正交频分复用(OFDM :Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing)方式传送调制符号；在三个时隙内源节点均能发送不同数据，因而能够实现全速率的协作中继传输；每条通信链路上的中继节点分组对接收信号进行恰当的循环延迟后，向后续中继节点转发，直至目的端。Ia)第i条通信链路上第一跳处中继节点分组内第m个通信节点在第ρ个子载波上的接收信号为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全速率多跳无线协作中继传输方案，适用于在分布式无线通信网络中实现低功耗、远距离通信，其特征在于：传输模型由一个源节点S、三条通信链路及一个目的节点D构成，每条通信链路由多个中继节点分组以转发方式构成，每个通信节点均装配单根发射天线、以半双工模式进行数据交换；每条链路上的数据通信分为若干个基本传输过程，通过对多个基本传输过程的级联可实现远距离的中继通信；每个基本传输在三个时隙内完成，源节点在连续三个时隙内传输的频域符号序列分别为S1、S2、S3，经线性复数域编码后得到的基带调制符号序列分别为X1、X2、X3，采用正交频分复用(OFDM：Orthogonal？Frequency？Division？Multiplexing)方式传送调制符号；在三个时隙内源节点均能发送不同数据，因而能够实现全速率的协作中继传输；每条通信链路上的中继节点分组对接收信号进行恰当的循环延迟后，向后续中继节点转发，直至目的端。1a)第i条通信链路上第一跳处中继节点分组内第m个通信节点在第p个子载波上的接收信号为：Ri1m(p)=PiHSRi1m(p)Xi(p)+Ni1m(p),p∈[1，NF]，i∈[1，3]，m∈[1，Mi1]式中，Pi为源节点向第i条通信链路传输数据时的发射功率，NF为OFDM载波数，Mi1为当前中继节点分组内的通信节点数，为源节点到第一跳处第m个中继节点的频域复信道衰落系数，Xi(p)为Xi中的第p个传输符号，Ni(p)是均值为0、协方差为N0的加性复高斯噪声。1b)第i条通信链路上第二跳处中继节点分组内第n个通信节点在第p个子载波上的接收信号为：Ri2n(p)=αPiΣm=1Mi1(HRi1mRi2n(p)HSRi1m(p)ψmp(Xi(p)))+Wi2n(p)Wi2n=αΣm=1Mi1HRi1mRi2n(p)Ni1m(p)+Ni2n(p)p∈[1，NF]，i∈[1，3]，m∈[1，Mi1]，n∈[1，Mi2]式中，为功率放大系数，Pi1为第一跳处每个中继节点转发接收信号时采用的发射功率，为第一跳处第m个中继节点到第二跳处第n个中继节点的频域复信道衰落系数，为噪声，为第m个中继节点转发接收信号时的等效调制符号，由转发及编码方式决定。1c)若多跳中继传输仅为一个基本传输过程，则第i条通信链路上目的节点的接收信号为：RiD(p)=βαPiΣm=1Mi1Σn=1Mi2(HiSRi1m(p)HiRi1mRi2n(p)HiRi2nDi(p)ψnp(ψmp(p)))+Wid(p)WiD(p)βαΣm=1Mi1Σn=1Mi2HiRi1mRi2n(p)HiRi2nDi(p)Ni1m(p)+βΣn=1Mi2HiRi2nDi(p)Ni2n(p)+Wid(p)p∈[1，NF]，i∈[1，3]，m∈[1，Mi1]，n∈[1，Mi2]式中，为功率放大系数，Pi2为第二跳处每个中继节点转发接收信号时采用的发射功率，为第二跳处第n个中继节点到目的节点间的频域复信道衰落系数，WiD(p)为各阶段噪声和，其中Wid(p)为在目的节点处引入的复高斯噪声，为第二跳处第n个中继节点转发接收信号时的等效调制符号。1d)对和RiD(p)中的噪声进行归一化处理，得到如下传输模型：Ri1m‾(p)ciρHSRi1m(p)Xi(p)+Vi1Ri2n‾(p)=ci1ρΣm=1Mi1(HRi1mRi2n(p)HSRi1m(p)ψmp(Xi(p)))+Vi2RiD‾(p)=ci1ci2ρΣm=1Mi1Σn=1Mi2(HiSRi1m(p)HiRi1mRi2n(p)HiRi2nDi(p)ψnp(ψmp(Xi(p))))+ViDSNR＝P/N0，P＝Pi+Mi1Pi1+Mi2Pi2ci=PiP,ci1=Pi1Pi2P(Pi+Mi1Pi1+N0)ci2=Pi2(Pi+Mi1Pi1+N0)Pi1Pi2Mi1Mi2+Mi2Pi2(Pi+N0)+(Pi+N0)(Pi1+N0)式中，Vi1、Vi2、ViD是均值为0、协方差为1的加性复高斯噪声，SNR为信噪比。1e)若中继传输采用多个基本传输过程，可实现远距离的多跳中继通信。FSA00000742270100012.tif,FSA0000074...

【技术特征摘要】
1.一种全速率多跳无线协作中继传输方案，适用于在分布式无线通信网络中实现低功耗、远距离通信，其特征在于传输模型由一个源节点S、三条通信链路及一个目的节点D构成，每条通信链路由多个中继节点分组以转发方式构成，每个通信节点均装配单根发射天线、以半双工模式进行数据交换；每条链路上的数据通信分为若干个基本传输过程，通过对多个基本传输过程的级联可实现远距离的中继通信；每个基本传输在三个时隙内完成，源节点在连续三个时隙内传输的频域符号序列分别为Sp S2, S3，经线性复数域编码后得到的基带调制符号序列分别为Xp X2> X3，采用正交频分复用(OFDM Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing)方式传送调制符号；在三个时隙内源节点均能发送不同数据，因而能够实现全速率的协作中继传输；每条通信链路上的中继节点分组对接收信号进...

【专利技术属性】
技术研发人员：张红伟，梅小青，鲁帅，李晓辉，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：