[发明专利]基于IHDAF的协作空间调制系统的工作方法

摘要

基于IHDAF的协作空间调制系统的工作方法，属无线数字传输技术领域。该系统包括信源节点、目的节点和中继节点，系统工作在半双工模式，通信过程分为三个步骤。首先，信源信息比特串并转换为两部分进入空间调制单元，一部分用来激活某根发射天线l，另一部分映射为传统幅度相位调制星座符号x_q；其次，x_q由发射天线l传送到目的节点和中继节点，并通过将直传及中继链路瞬时信噪比与对应链路设定的信噪比门限相比较，选择相应的直接传输、译码前传或放大前传方案；最后目的节点对接收信号进行解调恢复。本发明通过空间调制技术与协作中继技术的结合可有效降低多天线发送信号间的干扰，改善系统性能，提高传输速率。

主权项

1.一种基于IHDAF即增量混合译码放大前传的协作空间调制系统的工作方法，该系统包括一个信源节点，一个目的节点和一个中继节点，信源节点和中继节点配备N_t＝2^m根发射天线，m＝1,2…，中继节点和目的节点配备单根接收天线，系统工作在半双工模式下，其数据传输过程包括三个步骤，首先，信源信息比特经串并转换分为两部分进入信源节点的空间调制单元，其中一部分信息比特激活某根发射天线l，另一部分信息比特映射为传统的M阶幅度相位调制星座符号x_q；其次，幅度相位调制星座符号x_q通过被激活的发射天线传送到中继节点和目的节点，并通过将直传瞬时信噪比γ_SD及中继链路的瞬时信噪比γ_SR与对应链路设定的信噪比门限值SNR_SD及SNR_SR比较，选择相应协作传输方案，即直接传输、译码前传和放大前传；最后目的节点根据传输方案解调恢复得到原始信号，该方法的具体步骤如下：1)信源信息按(log₂(N_t)+log₂(M))个bits分组经串并转换分为两部分进入信源节点的空间调制单元，第一部分log₂(N_t)bits信息用来激活发射天线l，后一部分log₂(M)bits信息映射为M阶的幅度相位调制星座符号x_q，空间调制的发射信号向量表示为x＝[0,0,...,0,x_q,0,...,0]^T，其中x_q位于向量x的第l个位置，T表示向量转置；2)第一通信时隙，信源节点通过被激活的发射天线同时向中继节点和目的节点广播星座符号x_q，目的节点接收到的信号表示为其中h^SD为信源节点到目的节点的信道向量；为信源节点的第l根发射天线到目的节点之间的信道系数；n^SD为信源节点和目的节点之间的信道噪声；中继节点接收到的信号表示为其中hSR为信源节点到中继节点的信道向量；为信源节点的第l根发射天线到中继节点之间的信道系数；n^SR为信源节点和中继节点之间的信道噪声，转入下一步；3)目的节点比较信源节点到目的节点链路上的瞬时信噪比γ_SD与对应链路上设定信噪比门限值SNR_SD的大小，如果γ_SD≥SNR_SD，则转入下一步，否则转入步骤5)；其中另外γ_SR和γ_RD分别表示信源节点到中继节点链路和中继节点到目的节点链路上的瞬时信噪比，分别记为和其中P_S＝δP和P_R＝(1‑δ)P分别表示信源节点和中继节点的发射功率，P为系统总功率，δ为功率分配因子，N₀表示均值为零的高斯随机噪声的方差，和分别表示信源节点的第l根发射天线到目的节点之间，信源节点的第l根发射天线到中继节点之间和中继节点的第根发射天线到目的节点之间的信道系数模值的平方；4)当γ_SD≥SNR_SD时，目的节点正确译码，中继节点不需要参与协作，信源节点采用直接传输的方式，并在下一个通信时隙传输新的信息,目的节点对接收到的信号根据ML(最大似然)检测公式进行解调恢复，其中| |²表示模值的平方，和分别表示目的节点经ML检测估计后得到信源信息比特所映射的发射天线序号和星座符号，表示求有最小值时对应的发射天线序号以及星座符号；5)当γ_SD＜SNR_SD，目的节点不能正确译码，则中继节点参与协作，中继节点继续比较信源节点到中继节点链路上的瞬时信噪比γ_SR与对应链路上设定信噪比门限值SNR_SR的大小，如果γ_SR≥SNR_SR，则转入下一步，否则转入步骤7)；6)当γ_SR≥SNR_SR时，中继节点在第二个通信时隙采用译码前传的方式，目的节点将第一通信时隙和第二通信时隙接收到的信号合并后采用ML检测解调恢复得到原始信号，并在下一个通信时隙传输新的信息，具体过程如下：(1)中继节点对接收到的信号根据ML检测公式进行解调恢复，并将解调恢复的星座符号通过发射天线发送给目的节点，其中和分别表示中继节点经ML检测估计后得到信源信息比特所映射的发射天线序号和星座符号；(2)第二个通信时隙，目的节点接收到的信号表示为其中为中继节点的第根发射天线到目的节点之间的信道系数；n^RD为中继节点和目的节点之间的信道噪声；(3)目的节点将来自信源和中继发送的信号合并后检测，合并后的信号以及ML检测的计算公式分别表示为其中表示中继采用DF协议时的有效信道系数，和分别表示目的节点经ML检测估计后得到信源信息比特所映射的发射天线序号和星座符号；7)当γ_SR＜SNR_SR时，中继节点在第二个通信时隙采用放大前传的方式，目的节点将第一通信时隙和第二通信时隙接收到的信号合并后采用ML检测解调恢复得到原始信号，并在下一个通信时隙传输新的信息，具体过程如下：(1)中继节点放大接收到的信号，并通过中继节点到目的节点链路的信道系数最大的天线发送给目的节点；(2)第二个通信时隙，目的节点接收到的信号表示为其中表示放大因子；此时为中继节点到目的节点链路的最大信道系数；n^RD为中继节点和目的节点之间的信道噪声；为信源节点经中继节点到目的节点之间的信道总噪声；(3)目的节点将来自信源节点和中继节点发送的信号合并后检测，目的节点合并后的信号以及ML检测的计算公式分别表示为及其中表示中继采用AF协议时的有效信道系数，和分别表示目的节点经ML检测估计后得到信源信息比特所映射的发射天线序号和星座符号。