[发明专利]一种高效频谱利用率的协作通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域中的协作通信方法，具体涉及一种高效频谱利用 率的协作通信方法，用于协作通信系统。

背景技术

无线通信发展至今，人们对无线传输的数据速率和服务质量的需求不断提 高，但无线通信中信号传输的多径衰落始终是困扰无线数据传输速率和服务质 量提高的重要瓶颈，如何克服多径效应便成为提高通信质量要解决的首要问题。 虽然多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)技术在抗多径衰落、 提高通信链路的速率和质量方面有着明显的优势，但是由于移动终端和体积的 限制，使在其上安装多个天线有很大的困难，这极大的限制了MIMO技术的发 展。因此人们提出了协作分集技术，即在多用户环境下，每个单天线用户既能 发送自己信息也能帮助伙伴中继信息，这样就形成了虚拟MIMO系统。由于协 作分集技术能够提供空间分集有效对抗衰落、提升系统容量以及降低系统中断 概率，提高系统服务质量，目前已成为蜂窝移动通信系统、Ad hoc网络、无线 局域网和传感器网络的研究热点之一。然而，为了得到分集增益，传统的协作 分集技术需要进行时隙分割，一半时隙用来传输自己的信息，一半时隙用来中 继协作伙伴的信息，这样降低了数据传输速率。于是，Erik G.Larsson等人提出 基于“叠加调制”的协作通信方法来提高系统的频谱利用率。

所谓基于“叠加调制”的协作通信方法，就是改变传统的协作通信系统时隙分 割的方法，在同一时隙中既可以传送自己的信息又可以中继伙伴用户的信息。 当一个用户充当另一个用户的中继的时候，通过功率分配的方式把自己要发送 的信息叠加在需要自己中继的信息上，同时发送出去。这种协作通信方法，在 不改变频谱利用率和系统复杂度的情况下，能够提升系统的误码性能。但是， Erik的基于“叠加调制”的协作通信方法在本地信号中叠加了一个可以看作噪声 的中继信号，在中继信号中也叠加了一个本地信号的噪声，系统的性能并没有 达到最优化。这个问题使得我们得到一种新的高效频谱利用率的协作通信方法， 充分利用星座空间的相位信息，将本地信号和中继信号分别调制到I路和Q路 上，这样得到的一个类似于正交幅度调制的二维符号，两路叠加的信号就有着 一个正交的关系，有利于减小信号间的干扰，提高系统的性能。

另外，由于正交幅度调制符号映射到I路和Q路的比特可靠性具有差异， 如果在多次传输中采用相同的映射方案，经过Chase合并后，比特间的可靠性 差异会累积导致系统的性能下降。通常采用星座重排来均衡比特间的可靠性， 改善系统的性能。考虑到上述高效频谱利用率的协作通信方法将两个用户的调 制符号通过功率分配系数叠加得到一个类似于正交幅度调制的二维符号，那么 正交幅度调制符号映射到I路和Q路的比特可靠性的差异也可以反映在叠加的 两个用户的调制符号中。因此，可以设计一种高效频谱利用率的协作通信方法， 在不增加系统复杂度的情况下，不仅可以提高系统的频谱利用率，还可以大大 地改善系统的误码性能。

发明内容

本发明的目的在于针对传统的协作通信系统进行时隙分割造成频谱利用率 下降的问题，提出了一种高效频谱利用率的协作通信方法，使得用户节点能同 时发送本地信息和中继信息，提高了节点的吞吐量和系统的频谱利用率，而且 同一个用户的信息在不同的节点进行调制时采用的映射方案不同，可以均衡比 特间的可靠性，在不增加系统复杂度的情况下进一步改善协作系统的误码性能， 提高通信质量。

为了实现上述目的，本发明的技术方案包括如下步骤：