[发明专利]基于FD-TPSR网络系统的中继节点部分干扰消除与目的节点接收信号检测方法

说明书

本发明公开了一种基于FD‑TPSR网络系统的中继节点部分干扰消除与目的节点接收信号检测方法，包括半双工源节点、第一全双工中继节点、第二全双工中继节点以及半双工目的节点；源节点与第一全双工中继节点、第二全双工中继节点分别无线连接；第一全双工中继节点、第二全双工中继节点之间无线连接，第一全双工中继节点、第二全双工中继节点分别与目的节点无线连接；源节点设置有信道编码模块、二进制相移键控调制模块；中继节点均设置有全双工通信模块、放大转发模块、信道状态信息获取模块、网络同步模块、正交传输模块；目的节点设置有信道状态信息获取模块、匹配滤波模块、并行干扰消除模块。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体地说是一种基于FD-TPSR网络系统的中继节点部分干扰消除与目的节点接收信号检测方法。

背景技术

中继网络是多个无线通信国际标准的备选实现方式之一，能有效扩展通信节点的覆盖范围并改善无线链路质量。但是，在传统的无线中继网络中，中继节点工作于半双工(Half-Duplex,HD)模式，在接收和转发源节点信号时需要使用正交时频资源，导致频谱效率损失。

基于Khojastepour等人导出的半双工中继网络的传输性能上界，业界设计了一种钻石中继(Diamond Relaying)网络结构，由源节点-目的节点对和两个半双工中继节点组成四边形拓扑，中继节点交替接收和广播源节点信号，以弥补半双工中继网络的传输速率损失。

双通路连续中继(Two-Path Successive Relaying,TPSR)网络以钻石中继网络结构为基础，由一个半双工源节点S、一个半双工目的节点D和两个半双工中继节点R1、R2构成。在信号传输过程中，两个中继节点R1、R2依次转发源节点信号，在奇数时隙，中继节点R1接收源节点S的发送信号，中继节点R2向目的节点D转发前一时隙接收的源节点信号；在偶数时隙，R1和R2交换发送和接收状态，中继节点R2接收源节点S的发送信号，中继节点R1向目的节点D转发前一时隙接收的源节点信号。如此往复，目的节点D能在每个时隙接收到一个时隙的转发信号，网络能全速率传输源节点信号，复用增益相比于传统的半双工中继网络提高了一倍。

虽然双通路连续中继网络具有频谱效率方面的显著优势，但是在信号传输过程中，处于接收状态的中继节点会监听到另一个处于发送状态的中继节点的信号，造成中继间干扰(Inter-Relay Interference,IRI)。IRI降低了中继节点处源节点信号的有效信干噪比，并将进一步导致目的节点的误码性能损失。IRI的抑制方法有两类：IRI避免和IRI消除。IRI避免以中继选择为基础，在两个中继节点中选择能够最大化端到端信干噪比的中继节点转发源节点信号，另一个中继节点静默，但需要全局信道状态信息(Channel StateInformation,CSI)，协作开销大，且能量效率低，相比而言，IRI消除更受关注。

对于采用放大转发(Amplify-and-Forward,AF)协议的TPSR网络，一般在目的节点进行IRI消除。目的节点通过协作控制信道获取全局CSI，并根据历史信息消除IRI，但在消除IRI的同时会降低有用信号的信干噪比，造成误码性能损失。而在采用译码转发(Decode-and-Forward,DF)协议的TPSR网络中，中继节点可以利用连续干扰消除(SuccessiveInterference Cancellation,SIC)首先解码干扰信号并将其从接收信号中剔除，从而将无干扰的信源信号转发至目的节点。该方法的主要缺点是中继节点的硬件开销和处理复杂度高，且IRI解码性能依赖于中继间信道质量，若中继间信道质量差，近似于平行中继网络，IRI解码差错会传播到目的节点。针对解调转发(Demodulate-and-Forward,DmF)协议的TPSR网络，Gong等人提出一种混合策略，根据中继间信道质量，中继节点在差分解调和直接解调模式之间动态切换，在每个时隙选择能使目的节点信干噪比最大的解调方式，能有效抑制IRI，但中继节点需要前向信道(中继节点-目的节点信道)的CSI，复杂度和能耗高。综上所述，IRI消除方法是TPSR网络亟待解决的关键问题之一。