專利名稱：一種基于隨機酉矩陣調(diào)制的協(xié)作分集傳輸方法
一種基于隨機酉矩陣調(diào)制的協(xié)作分集傳輸方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于多天線無線通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于隨機酉矩陣調(diào)制的協(xié)作分集傳輸方法。
背景技術(shù)：
在無線網(wǎng)絡(luò)中利用多個節(jié)點互相協(xié)作通信的協(xié)作分集技術(shù)，由于可以獲得空間分集有效提升系統(tǒng)性能，近年來獲得了廣泛關(guān)注。
文獻[I]提出的分布式空時編碼(DSTC)，采用網(wǎng)絡(luò)中中繼節(jié)點無信道信息的協(xié)作設(shè)計方法，在每根中繼天線處獨立處理接收到的信號。在DSTC的基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了許多DSTC編碼設(shè)計方法，文獻[2]是基于DSTC的差分傳輸方案，該方案是在中繼節(jié)點和目的節(jié)點無信道信息情況下的差分傳輸方案。文獻[3]是基于DSTC的正交和準(zhǔn)正交編碼設(shè)計，可以獲得更好的誤碼性能并具有更低的解碼復(fù)雜度。但在上述DSTC的編碼方案中，由于每根中繼天線都獨立處理接收到的信息，在中繼節(jié)點具有多根天線的情況下系統(tǒng)性能無法達到最優(yōu)，為了解決這一問題，文獻[4]提出的DSTC最大比合并(MRC-DSTC)方案是在中繼節(jié)點利用信道信息對接收信號進行最大比合并，從而改善無線中繼網(wǎng)絡(luò)的性能。但是此方案依據(jù)正交設(shè)計理論來構(gòu)造中繼節(jié)點的處理矩陣，其中存在零矩陣，這使得中繼節(jié)點沒有對接收到的信號進行有效轉(zhuǎn)發(fā)；此外，為了滿足正交設(shè)計的條件，此方案還要求傳輸時隙數(shù)不小于中繼天線數(shù)，這就使得傳輸時隙數(shù)受到中繼天線數(shù)目的限制。
上述涉及的文獻如下:
[I]JING Yindi, HASSIBI B.Distributed space-time coding in wireless relaynetworks[J].1EEE Transactions Wireless Communication, 2006，5(12):3524-3536。
[2]JING Yindi,JAFARKHANI H.Using orthogonal and quas1-orthogonaldesigns in wireless relay networks[J].1EEE Transactions Inf.Theory,2007，53(11):4106-4118.
[3]JING Yindi, JAFARKHANI H.Distributed differential space-time codingin wireless relay networks[J].1EEE Trans.0n Communication, 2008, 56(7):1092-4118
[4]JING Yind1.Combination of MRC and Distributed Space-Time Coding inNetworks with Multiple-Antenna Relays[J].1EEE Transactions On Wireless Communication, 2010, 9(8):2550-2559.發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題在于提供一種基于隨機酉矩陣調(diào)制的協(xié)作分集傳輸方法，在中繼節(jié)點利用隨機生成的酉矩陣對中繼節(jié)點各個天線上的信號進行轉(zhuǎn)發(fā)，這就克服了MRC-DSTC中處理矩陣為零的不足。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
1、一種基于隨機酉矩陣調(diào)制的協(xié)作分集傳輸方法，其特征在于，包括以下操作:
I)源節(jié)點將信號發(fā)送至中繼節(jié)點；
2)中繼節(jié)點對接收到的信號，利用隨機酉矩陣對中繼節(jié)點各個天線上的信號進行轉(zhuǎn)發(fā)，并通過正交擴頻碼序列將多個時隙的信號線性合并；隨后再通過共軛處理使得中繼發(fā)送的信號占用有限個時隙傳輸；
3)目的節(jié)點利用復(fù)信號特性進行解碼，將接收的信號實部和虛部的獨立解碼。
所述的隨機酉矩陣是采用對隨機向量作Cayley變換的方法生成，首先用各元素都服從CN(0，I)分布的LX I維隨機向量Y來生成Hermitian矩陣Q= Y Y H，其中L=TK,再對矩陣Q作Cayley變換得到LXL維酉矩陣U= (IfjQr1 (IfjQ);按照Cayley變換分別生成兩個隨機酉矩陣Ua和UB，令Ua= [A1, A2,-, Ak]，Ub= [B1, B2,...，BJ，從Ua和Ub中按列分離出LXT維處理矩陣Ai和Bi (i=l, 2，…，K)，再對中繼節(jié)點接收到的經(jīng)過MRC合并的信號r和F進行如下的處理，得到信號bf 和b<2)
權(quán)利要求
1.一種基于隨機酉矩陣調(diào)制的協(xié)作分集傳輸方法，其特征在于，包括以下操作: 1)源節(jié)點將信號發(fā)送至中繼節(jié)點； 2)中繼節(jié)點對接收到的信號，利用隨機酉矩陣對中繼節(jié)點各個天線上的信號進行轉(zhuǎn)發(fā)，并通過正交擴頻碼序列將多個時隙的信號線性合并；隨后再通過共軛處理使得中繼發(fā)送的信號占用有限個時隙傳輸； 3)目的節(jié)點利用復(fù)信號特性進行解碼，將接收的信號實部和虛部的獨立解碼。
2.如權(quán)利要求1所述的基于隨機酉矩陣調(diào)制的協(xié)作分集傳輸方法，其特征在于，所述的隨機酉矩陣是采用對隨機向量作Cayley變換的方法生成，首先用各元素都服從CN(O，I)分布的LXl維隨機向量Y來生成Hermitian矩陣Q= Y Y H，其中L=TK,再對矩陣Q作Cayley變換得到LXL維酉矩陣U= (IJjQ) 1 (IJjQ);按照Cayley變換分別生成兩個隨機酉矩陣Ua和 Ub,令 Ua= [A1, A2,...，AJ，Ub= [B” B2,...，Bk]，從 Ua 和 Ub 中按列分離出 LXT 維處理矩陣 Ai和Bi (i=l, 2，…，K)，再對中繼節(jié)點接收到的經(jīng)過MRC合并的信號r和F進行如下的處理，得到信號bf>和bf}
3.如權(quán)利要求2所述的基于隨機酉矩陣調(diào)制的協(xié)作分集傳輸方法，其特征在于，當(dāng)在源節(jié)點具有M根發(fā)射天線、目的節(jié)點具有N根接收天線、單個中繼的情況時，記由源節(jié)點到中繼節(jié)點的MXK維信道矩陣為F，第j列用&表示；由中繼節(jié)點到目的節(jié)點的KXN維信道矩陣為g，第j列用gj表示；此時對應(yīng)的功率因子為
4.如權(quán)利要求2所述的基于隨機酉矩陣調(diào)制的協(xié)作分集傳輸方法，其特征在于，當(dāng)源節(jié)點具有M根發(fā)射天線、目的節(jié)點具有N根接收天線、R個中繼，第j個中繼的天線數(shù)為Rj時，中繼節(jié)點的總天線數(shù)
5.如權(quán)利要求2所述的基于隨機酉矩陣調(diào)制的協(xié)作分集傳輸方法，其特征在于，在生成隨機酉矩陣后，再將多個時隙的信號線性合并: 利用空時擴展(STS)生成L個歸一化正交擴頻碼序列CSTS=[Cl(v..CJ分別將b;11和b!2>要在L個時隙轉(zhuǎn)發(fā)的信號進行線性合并，cm之間相互滿足=丨，2，…./山線性合并得到的信號為
6.如權(quán)利要求5所述的基于隨機酉矩陣調(diào)制的協(xié)作分集傳輸方法，其特征在于，在目的節(jié)點首先對接收信號利用擴頻序列Csts進行解擴，得到對應(yīng)兩時隙的接收信號分別為:
7.如權(quán)利要求1所述的基于隨機酉矩陣調(diào)制的協(xié)作分集傳輸方法，其特征在于，所述源節(jié)點發(fā)送信號時為單根天線或多根天線；中繼節(jié)點的天線為單根天線或多根天線。
8.如權(quán)利要求1所述的基于隨機酉矩陣調(diào)制的協(xié)作分集傳輸方法，其特征在于，當(dāng)具有多個中繼節(jié)點時，每個中繼節(jié)點獨立生成隨機酉矩陣并處理轉(zhuǎn)發(fā)接收到的中繼信號，目的節(jié)點接收到的信號是多個中繼節(jié)點發(fā)送信號的疊加。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于隨機酉矩陣調(diào)制的協(xié)作分集傳輸方法，中繼節(jié)點對接收到的信號，利用隨機酉矩陣對中繼節(jié)點各個天線上的信號進行轉(zhuǎn)發(fā)，并通過正交擴頻碼序列將多個時隙的信號線性合并；隨后再通過共軛處理使得中繼發(fā)送的信號占用有限個時隙傳輸；然后利用復(fù)信號特性進行解碼，將接收的信號實部和虛部的獨立解碼。在目的節(jié)點對兩個時隙內(nèi)的接收信號進行適當(dāng)處理可以實現(xiàn)發(fā)送信號實部和虛部的獨立解碼，有效降低了原方案的解碼復(fù)雜度。通過分析成對錯誤率上界進一步驗證了本發(fā)明對系統(tǒng)性能的提升。仿真結(jié)果表明，在系統(tǒng)具有單中繼節(jié)點以及兩個中繼節(jié)點的條件下，本發(fā)明分別比MRC-DSTC算法的誤比特率降低了3dB和5dB左右。
文檔編號H04B7/04GK103166687SQ20131006997
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月5日
發(fā)明者王磊, 張曉陽, 李曉峰 申請人:西安交通大學(xué)