[发明专利]一种联合正交投影和天线选择的非对称双向中继通信方法

说明书

本发明公开了一种联合正交投影和天线选择的非对称双向中继通信方法，包括以下步骤：1)在无线传感器网中建立非对称TWR通信网络模型；2)根据非对称TWR通信网络模型设计基于OP和ANC理论的非对称TWR通信网络的传输方案；3)计算非对称TWR通信网络中多天线中继站RS的最优天线集合，然后再基于多天线中继站RS的最优天线集合完成联合正交投影和天线选择的非对称双向中继通信，该方法能够基于非对称TWR通信网络中中继天线选择有效提升网络传输性能。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种联合正交投影和天线选择的非对称双向中继通信方法。

背景技术

在无线协作通信网络中多个无线节点之间能够相互协作，彼此共享天线与无线信道，从而可以获得空间分集，提升信息传输的可靠性和吞吐量。双向中继(Two-Way Relay，TWR)通信网络是无线协作通信中的一种新型网络架构，也是近年来无线协作通信研究的热点领域。在基本的TWR通信网络中，包含两个源节点和一个中继节点，两个源节点之间没有直达无线链路，它们通过中继节点同时进行双向信息交互。整个信息交互过程分为两阶段——多向接入(Multiple Access，MA)和广播(Broadcast，BC)，最终两个源节点均可获得对方发送的信息。因此，TWR网络具有较高的传输效率和信道利用率，同时也能够有效克服两个源节点之间由于通信距离过长、衰减过大而导致的传输可靠性降低的问题。

目前研究人员在基本TWR网络的基础上提出多用户TWR通信网络。该网络系统将TWR技术与MIMO技术相结合，充分利用空间资源，能够实现多对用户节点通过中继节点同时进行双向信息交互，具有较高的传输效率。在无线传感器网络中，存在一种特殊的多用户TWR通信网络——非对称多用户TWR通信网络，简称非对称TWR网络。在该网络中，一个汇聚(Sink Node,SN)节点通过一个多天线中继站(Relay Station,RS)同时与多个用户节点进行双向信息交互。在已有的非对称TWR网络通信方案中，通常直接采用多用户MIMO(Multi-User MIMO,MU-MIMO)技术对SN节点、RS和用户节点的信号进行联合编码，以实现多用户之间的双向信息交互。但是在无线传感器网络的应用场景中，通信节点的设计和结构相对简单，用户节点通常只具有单根收发天线，无法进行信号编码，SN节点即使装备多根天线也不适宜采用复杂度较高的信号编码方案。因此，在这种应用场景中，非对称TWR网络不适合直接采用传统的MU-MIMO技术实现多用户之间的双向信息交互，其信息传输方案有待深入研究。同时，在非对称TWR网络的信息传输过程中，对中继节点的收发天线进行合理的选择，可以有效提升网络传输性能，但是非对称TWR网络的中继天线选择方法还没有被深入研究。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种联合正交投影和天线选择的非对称双向中继通信方法，该方法能够基于非对称TWR通信网络中中继天线选择有效提升网络传输性能。

为达到上述目的，本发明所述的联合正交投影和天线选择的非对称双向中继通信方法包括以下步骤：

1)在无线传感器网中建立非对称TWR通信网络模型；

2)根据非对称TWR通信网络模型设计基于OP(Orthogonal Projection，正交投影)和ANC(Analog Network Coding，模拟网络编码)理论的非对称TWR通信网络的传输方案；

3)计算非对称TWR通信网络中多天线中继站RS的最优天线集合，然后再基于多天线中继站RS的最优天线集合完成联合正交投影和天线选择的非对称双向中继通信。

步骤1)的具体操作为：