[发明专利]全速率多跳无线协作中继传输方案

摘要

本发明公开了一种能够实现全速率数据传输的多跳无线协作中继方案，适用于分布式无线通信网络。在该方案中，源节点S到目的节点D的数据传输经三条链路完成，每条链路由多个中继节点分组以转发方式构成；每条链路上的数据通信分为若干个基本传输过程，通过对多个基本传输过程的级联可实现远距离的中继通信；每个基本传输过程由三个通信阶段组成，各通信阶段传输的基带信号是经过线性复数域编码后得到的调制符号，各中继节点分组采用循环延迟分集方式完成对接收信号的转发；在实现高可靠信息传输的同时，接收端仅需对三个符号进行联合检测，检测复杂度较低，实用价值强。此外，在中继传输过程中，若为优先级、误码性能要求不同的待传输信息分配通信节点数目不等的中继分组，公开的多跳协作中继方案经调整后可用于实现数据的分级传输，以满足多种无线业务的传输质量要求。

主权项

1.一种全速率多跳无线协作中继传输方案，适用于在分布式无线通信网络中实现低功耗、远距离通信，其特征在于：传输模型由一个源节点S、三条通信链路及一个目的节点D构成，每条通信链路由多个中继节点分组以转发方式构成，每个通信节点均装配单根发射天线、以半双工模式进行数据交换；每条链路上的数据通信分为若干个基本传输过程，通过对多个基本传输过程的级联可实现远距离的中继通信；每个基本传输在三个时隙内完成，源节点在连续三个时隙内传输的频域符号序列分别为S₁、S₂、S₃，经线性复数域编码后得到的基带调制符号序列分别为X₁、X₂、X₃，采用正交频分复用(OFDM：Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式传送调制符号；在三个时隙内源节点均能发送不同数据，因而能够实现全速率的协作中继传输；每条通信链路上的中继节点分组对接收信号进行恰当的循环延迟后，向后续中继节点转发，直至目的端。1a)第i条通信链路上第一跳处中继节点分组内第m个通信节点在第p个子载波上的接收信号为：Ri1m(p)=PiHSRi1m(p)Xi(p)+Ni1m(p),]]>p∈[1，N_F]，i∈[1，3]，m∈[1，M_i1]式中，P_i为源节点向第i条通信链路传输数据时的发射功率，N_F为OFDM载波数，M_i1为当前中继节点分组内的通信节点数，为源节点到第一跳处第m个中继节点的频域复信道衰落系数，X_i(p)为X_i中的第p个传输符号，N_i(p)是均值为0、协方差为N₀的加性复高斯噪声。1b)第i条通信链路上第二跳处中继节点分组内第n个通信节点在第p个子载波上的接收信号为：Ri2n(p)=αPiΣm=1Mi1(HRi1mRi2n(p)HSRi1m(p)ψmp(Xi(p)))+Wi2n(p)]]>Wi2n=αΣm=1Mi1HRi1mRi2n(p)Ni1m(p)+Ni2n(p)]]>p∈[1，N_F]，i∈[1，3]，m∈[1，M_i1]，n∈[1，M_i2]式中，为功率放大系数，P_i1为第一跳处每个中继节点转发接收信号时采用的发射功率，为第一跳处第m个中继节点到第二跳处第n个中继节点的频域复信道衰落系数，为噪声，为第m个中继节点转发接收信号时的等效调制符号，由转发及编码方式决定。1c)若多跳中继传输仅为一个基本传输过程，则第i条通信链路上目的节点的接收信号为：RiD(p)=βαPiΣm=1Mi1Σn=1Mi2(HiSRi1m(p)HiRi1mRi2n(p)HiRi2nDi(p)ψnp(ψmp(p)))+Wid(p)]]>WiD(p)βαΣm=1Mi1Σn=1Mi2HiRi1mRi2n(p)HiRi2nDi(p)Ni1m(p)+βΣn=1Mi2HiRi2nDi(p)Ni2n(p)+Wid(p)]]>p∈[1，N_F]，i∈[1，3]，m∈[1，M_i1]，n∈[1，M_i2]式中，为功率放大系数，P_i2为第二跳处每个中继节点转发接收信号时采用的发射功率，为第二跳处第n个中继节点到目的节点间的频域复信道衰落系数，W_iD(p)为各阶段噪声和，其中W_id(p)为在目的节点处引入的复高斯噪声，为第二跳处第n个中继节点转发接收信号时的等效调制符号。1d)对和R_iD(p)中的噪声进行归一化处理，得到如下传输模型：Ri1m‾(p)ciρHSRi1m(p)Xi(p)+Vi1]]>Ri2n‾(p)=ci1ρΣm=1Mi1(HRi1mRi2n(p)HSRi1m(p)ψmp(Xi(p)))+Vi2]]>RiD‾(p)=ci1ci2ρΣm=1Mi1Σn=1Mi2(HiSRi1m(p)HiRi1mRi2n(p)HiRi2nDi(p)ψnp(ψmp(Xi(p))))+ViD]]>SNR＝P/N₀，P＝P_i+M_i1P_i1+M_i2P_i2ci=PiP,]]>ci1=Pi1Pi2P(Pi+Mi1Pi1+N0)]]>ci2=Pi2(Pi+Mi1Pi1+N0)Pi1Pi2Mi1Mi2+Mi2Pi2(Pi+N0)+(Pi+N0)(Pi1+N0)]]>式中，V_i1、V_i2、V_iD是均值为0、协方差为1的加性复高斯噪声，SNR为信噪比。1e)若中继传输采用多个基本传输过程，可实现远距离的多跳中继通信。