[发明专利]一种自适应协同节点数目的全双工译码转发协作通信方法

说明书

本发明提供一种自适应协同节点数目的全双工译码转发协作通信方法，包括：步骤S1，通过信道测量获得协作簇内源通信节点与目的通信节点的信噪比；步骤S2，根据协作簇内源通信节点与目的通信节点的信噪比，确定最优的协作源通信节点数；步骤S3，通过信道探测估计源通信节点间的信道参数；步骤S4，根据步骤S2确定的协作源通信节点数，相应地确定需要的时隙结构；步骤S5，根据步骤S4时隙规划的时隙结构进行数据传输，完成协同共享；步骤S6，目的通信节点将信道状态信息反馈给协作簇内各源通信节点。本发明通过在不同信道条件下采用不同的源通信节点数，能够提高协作传输效率，解决了传统协同通信系统中无线资源浪费、网络能耗高、信道容量过低的问题。

技术领域

本发明涉及信息技术领域，具体而言，涉及一种自适应协同节点数目的全双工译码转发协作通信方法。

背景技术

物联网(IoT，Internet of Things)是万物互联的网络，是互联网的延伸，其网络节点不仅仅局限于人与人之间，而是扩展到了任何物体与物体之间，并在之间进行通信。物联网的提出和应用使得人与物以及物与物之间的有效通信成为可能，最终有望实现整个生态系统高度的智能特性的愿景。物联网已成为当前世界新一轮经济和科技发展的战略制高点，是下一个推动世界高速发展的重要生产力。

在物联网中，经常需要多个终端节点向位于网络边缘目的节点发送数据。典型的场景包括：远程监测、数字化战场、灾害救助等。由于无线信道广泛存在多径衰落、路径损耗和阴影衰落等多种不利因素，这些因素导致信道的特性在时间、频率和空间等范围内随机变化，使得利用无线信道进行高速并且可靠的通信成为非常棘手的问题。多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)技术由于具有良好的抗衰落性能、能提升信道容量以及传输速率快等特点，已经成为现阶段被广泛运用的技术。然而，在实际环境中，受到设备大小的限制，无线物联网终端往往无法部署多个天线，难以利用MIMO的技术优势。

协同通信技术，为物联网终端提供了利用MIMO性能增益的技术手段。在一个协同通信系统中，多个距离相近的通信节点之间会按照某种协议构成一个协作簇，处于协作簇内的通信节点之间可以进行直接通信，他们共享信息、相互协同。簇内节点与目的节点共同构成虚拟MIMO系统，完成信息的传输。协作簇内的通信节点采用协同分集技术进行数据传输，可以使得配备单天线的通信源节点之间获得空间分集增益，使得接收端能够收到多个携带相同信息的信号，这些信号在时间、频率或者空间范围内具备独立统计特性，将这些信号进行适当的合并，可以降低衰落的影响，从而改善无线通信系统的性能，大大提高数据传输的可靠性，提高数据的传输速率。

协同通信传输过程一般分为两个阶段：共享阶段和传输阶段。在共享阶段，协作簇内各个通信节点会向其他节点发送数据，实现簇内节点间的数据全共享；在传输阶段，协作簇内的通信节点与目的节点进行通信，完成数据的传输。

在协同传输过程中，协作簇内必须要首先进行通信节点之间的数据传输，以实现簇内节点之间数据共享。该共享阶段的通信传输过程会占据一定时隙，这些时隙没有进行源节点到目的节点之间的数据传输，并不是“有效的”通信过程，造成了频谱资源的浪费，同时会提高通信节点能耗。

出现上述问题的原因，在于传统协同通信系统的各个通信节点普遍采用半双工通信模式。半双工模式是指通信节点可以进行接收或者收发的双向传输，但是在某个时刻或某个频段只能进行接收或者发射。半双工模式下，根据收发信道的不同配置方法，无线通信网络可相应地分为时分双工(TDD)和频分双工(FDD)两类。TDD的接收和发送是使用同一频率的不同时隙，在时间维度上是互不重叠的。而FDD是在不同的频率上分别进行接收和发送。从信息论的角度考虑，半双工双向通信没有充分逼近双向信道的理论容量上限。

综上所述，传统协同通信系统存在如下问题：

(1)传统协同通信系统的源节点普遍采用半双工节点，从而不能进行同时同频传输；