[发明专利]一种双向非正交协作传输方法及系统

说明书

本发明属于无线通信技术领域，公开了一种双向非正交协作传输方法及系统，所述双向非正交协作传输方法包括：将信道增益较强的用户与信道增益较弱的两名用户分为一组；每个双向中继根据同组中两名用户的信道状态信息设计预编码向量；选出最优中继R_n*；用户使用预编码向量v_u或v_u′对自己的信号进行预处理；中继R_n*依据接收到的信号设计预编码矩阵P，并对接收信号进行解调，获得用户原始信号；中继R_n*使用预编码矩阵P对待转发信号进行预处理；用户使用各自的预编码向量v_u或v_u′对接收信号进行处理，使用串行干扰消除技术进行解调，获得目标信号。本发明通过将信号对齐预编码方案引入传统双向非正交方法中，提高用户分集增益，使得用户获得更高的接收可靠性。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种双向非正交协作传输方法及系统。

背景技术

目前，随着移动通信网络技术的不断发展，无线电频谱资源逐渐陷入了日益短缺的局面。因此，作为最新的多址接入技术，非正交多址接入技术可有效缓解这一问题。

相较于前几代多址接入技术，非正交多址接入技术使得用户可以共享时域或频域资源，而从功率域对用户进行区分，因此得到了业界的广泛关注而成为未来移动通信网络中的备选技术。对于下行链路而言，发射端发送多名用户的叠加信号，并为不同的用户信号分配不同的功率，通常来讲会叠加两名信道条件相差较大用户的信号，且信道条件较好的用户会分到较少的功率，信道条件较差的用户会分到较多的功率。接收端接收到信号后采用串行干扰消除技术对信号进行解调，即功率较强的信号会被优先解调出来，在将其从接收到的叠加信号中移除后，再解调功率较弱的信号，若接收端的目标信号为功率较强的信号，那么通过一次解调即可结束该过程。对于上行链路而言，各用户使用相同的资源传输各自的信号，接收端将会接收到叠加信号，并同样使用串行干扰消除技术进行解调。

功率域的引入使得非正交多址接入技术不仅有着较高的频谱效率，而且使其易于与现有的技术相结合，例如协作通信技术。

一种典型的协作通信方式为利用中继来辅助端到端的通信，即一端的节点在第一个时隙中首先将信号发送给中继，中继对信号进行解码重调制或直接对信号进行放大，继而在第二个时隙中将信号转发给另一节点，这也是所谓的单向中继，因此两个节点借由单项中继完成一次信息交换总共需要4个传输时隙，而双向中继有着更高的效率。对于使用双向中继的场景而言，两端的节点在第一时隙中将各自的信号发送给中继，中继在第二时隙中将双方的信号转发给对方，因此两个节点完成一次信息交换共需要2个传输时隙，相较于单向中继减少了一半。

Xinwei Yue等人于2018年在“IEEE TRANSACTION ON COMMUNICATION”(《国际电气电子工程师协会通信学报》)上提出了一种双向非正交传输方法，有效地将两种技术进行了结合，提升了双向中继的频谱效率。然而，该系统中的用户分集增益为0，换句话说，用户的中断概率最终不会随着传输信噪比的增加而下降，而是趋于一个固定值。因此，就用户的接收可靠性来讲，该系统仍然有改进的空间。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有双向非正交传输方法中，用户的中断概率会随着传输信噪比的增加最终趋于固定值，分集增益为0，用户的接收可靠性处于较低水平。

解决以上问题及缺陷的难度为：根据非正交多址接入技术的上行链路工作原理，远端用户的信号势必会在解调近处用户信号时对其造成干扰，影响其解调效果。

解决以上问题及缺陷的意义为：本发明提供的双向非正交协作传输方法，通过将信号对齐预编码方案引入传统双向非正交方法中，信道增益较差的用户获得了和同组中信道增益较好用户同等的信道增益，从而提升了其传输速率的上限，同时本发明对多个中继进行选择，极大地提升了传输可靠性。本发明可以有效降低传统双向非正交方法的中断概率，解决用户中断概率随着传输信噪比的增加最终趋于固定值的问题，提高用户的分集增益，使得用户获得更高的接收可靠性。