CN102014085B - 双向多输入多输出中继信道中物理层网络编码的检测方法 - Google Patents

双向多输入多输出中继信道中物理层网络编码的检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102014085B
CN102014085B CN 201010600025 CN201010600025A CN102014085B CN 102014085 B CN102014085 B CN 102014085B CN 201010600025 CN201010600025 CN 201010600025 CN 201010600025 A CN201010600025 A CN 201010600025A CN 102014085 B CN102014085 B CN 102014085B
Authority
CN
China
Prior art keywords
information
via node
information source
node
source node
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN 201010600025
Other languages
English (en)
Other versions
CN102014085A (zh
Inventor
蔡跃明
颜伟
杨炜伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PLA University of Science and Technology
Original Assignee
PLA University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by PLA University of Science and Technology filed Critical PLA University of Science and Technology
Priority to CN 201010600025 priority Critical patent/CN102014085B/zh
Publication of CN102014085A publication Critical patent/CN102014085A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102014085B publication Critical patent/CN102014085B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Radio Transmission System (AREA)

Abstract

一种双向多输入多输出中继信道中物理层网络编码的检测方法，分初步检测和二次检测两阶段。在初步检测阶段，采用迫零检测或联合迫零检测算法，得到中继节点信息的判决初始值。在二次检测阶段，若判决初始值为+1，那么对两个信源节点信息的和进行检测，检测结果为+1，确认初始判决，检测结果为-1，再对两个信源节点信息的差进行检测，检测结果为-1，纠正初始判决，检测结果为+1，维持初始判决，更新过程结束；若判决初始值为-1，那么对两个信源节点信息的差进行检测，检测结果为-1，确认初始判决，检测结果为+1，再对两个信源节点信息的和进行检测，检测结果为+1，纠正初始判决，检测结果为-1，维持初始判决，更新过程结束。

Description

双向多输入多输出中继信道中物理层网络编码的检测方法
技术领域
本发明涉及的是一种双向多输入多输出中继信道中的检测方法。
背景技术
将中继引入无线通信网络，可取得提高频谱效率、增大覆盖面积和节省无线资源等诸多优势。双向中继信道是一种典型的传输信道，其简单模型为两个源节点通过中继节点交换信息。传统上，在时分双工系统(time division duplex，TDD)中完成一次数据交换需要四个阶段。为了提高资源利用率，人们引入网络编码来提高频谱效率。利用数字网络编码(digital network coding，DNC)，可以只需要三个阶段完成一次信息交换。如果采用模拟网络编码(analognetwork coding，ANC)或物理层网络编码(physical-layer network coding，PNC)，那么仅在两个阶段内就可以完成一次信息交换。数字网络编码采用译码转发，需要对两个信源节点信息分别进行完全译码，而模拟网络编码采用放大转发，源节点需要利用自干扰消除获得各自已知信息。
将物理层网络编码应用到新一代无线通信系统中，中继节点不需要对两个源节点信息分别进行完全译码，仅需要将接收到的混合信号进行检测并映射成可表示两个信源节点信息逻辑关系的中继节点信息。从网络角度来看，人们已经证明物理层网络编码技术可以以固定因子来提高网络容量。另外，在网络信息论框架下，现有研究表明物理层网络编码无论在低信噪比和高信噪比区域都接近于双向中继信道的容量。在中继节点配置单天线的情况下，物理层网络编码的研究受到了广泛的关注。但是，采用最大似然检测方法对两个信源节点信息进行检测，系统误码率仍较高，在实际中难以得以应用。在新一代无线通信系统中，多输入多输出(multiple input multiple output，MIMO)技术已经作为移动通信标准，具有提高系统容量的优点。在两个源节点多接入阶段，可以通过MIMO技术来提高物理层网络编码检测信号的准确性。同时，在中继节点广播中继节点检测信号阶段，可以通过MIMO技术来保证信源节点接收物理层网络编码检测信号的可靠性。因此，结合物理层网络编码和MIMO技术成为了新一代无线通信系统中新的研究热点。
目前，已有一些学者对双向MIMO中继信道中基于物理层网络编码的检测问题进行了研究。一方面，在两个信源节点已知信道状态信息情况下，信源节点在同时传输各自信息的第一阶段通过预编码来达到在中继节点具有相同相位和接收功率的目的，人们提出了基于迫零(zero-forcing，ZF)的预编码、基于一般Schur分解的预编码等方案。但是，在实际应用中信源节点获知上行信道状态信息实现复杂，特别是对于多天线情况。另一方面，在两个信源节点未知信道状态信息情况下，人们开展了基于物理层网络编码的最大似然(maximum-likelihood，ML)检测和最大后验概率检测。但是，这些方法复杂度随着星座大小和中继节点天线数指数增长，具有较高的复杂度。在实际中，线性检测具有较低的复杂度，例如，迫零检测和最小均方误差(minimum meansquare error，MMSE)检测。S.Zhang等人在“Physical layer network coding withmultiple antennas.in Proc.of IEEE WCNC，April.2010，pp.1-6.”一文中，针对双向MIMO中继信道，提出了一种基于物理层网络编码的线性检测方法，不是单独对两个信源节点信息线性检测，而是对两个信源节点信息的和与差线性检测再进行联合似然比判决。对比单独对两个信源节点信息线性检测，该方法可以明显提高检测性能。但是，相对于迫零检测，该方法需要已知系统的噪声方差信息，给迫零检测方法带来了额外的开销，记为联合迫零检测；相对于最小均方误差检测，该方法由于引入似然比函数复杂度较高，记为联合最小均方误差检测。因此，针对双向MIMO中继信道，在迫零检测方法上设计检测方法进一步提高中继节点的检测性能，而不需要已知系统的噪声方差信息，或增加较低复杂度来进一步提高中继节点的检测性能将更符合实际应用，但这样的研究及方法却未有出现过。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种双向多输入多输出中继信道中物理层网络编码的检测方法，所有节点调制方式为正交相移键控调制(quadrature phase shift keying，QPSK)或二进制相移键控调制(binary phaseshift keying，BPSK)，分初步检测和二次检测两阶段，通过联合两个信源节点信息的和与差进行二次检测，可以在初步检测上进一步提高检测性能。对于传统迫零检测方法，本发明能兼顾性能优化和复杂度保证，而对于联合迫零检测方法，本发明以增加较低的复杂度来获得检测性能较大的提高。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种双向多输入多输出中继信道中物理层网络编码的检测方法，其特征在于：
第一步：在一个双向多输入多输出中继信道中，信源节点A和信源节点B分别借助中继节点R将各自的信息传输给对方信源节点，其中信源节点A和信源节点B均配置单天线，中继节点R配置多天线，天线个数为NR，所有节点调制方式为正交相移键控调制或二进制相移键控调制，并且，信源节点A和信源节点B同时传输信息给中继节点R，在中继节点R处的接收信号表示为
Figure BDA0000039912640000031
其中n是中继节点R处的噪声，表示为
Figure BDA0000039912640000032
N0是单个天线的噪声方差，I是单位矩阵；H＝[hA，hB]，H为信道系数矢量，hA是信源节点A到中继节点R的信道系数矢量，hB是信源节点B到中继节点R的信道系数矢量；x＝[xA，xB]T，x为信源节点传输符号，xA是信源节点A的传输符号，xB是信源节点B的传输符号，每个符号的传输功率为P；
第二步：中继节点对接收信号进行初步检测，得到中继节点信息xR的实部
Figure BDA0000039912640000033
和虚部
Figure BDA0000039912640000034
的初始值，具体采用如下方法之一：
a.方法一：传统迫零检测
迫零检测器表示为D1，D1＝(HHH)-1HH，那么两个信源节点信息的估计值为
Figure BDA0000039912640000035
其中
Figure BDA0000039912640000036
是信源节点A的信息xA的估计值，
Figure BDA0000039912640000037
是信源节点B的信息xB的估计值，对两个信源节点信息的估计值判断，i∈{A，B}，如果
Figure BDA0000039912640000038
那么
Figure BDA0000039912640000039
如果那么
Figure BDA00000399126400000311
如果
Figure BDA00000399126400000312
那么如果
Figure BDA00000399126400000314
那么
Figure BDA00000399126400000315
得到两个信源节点信息的判决值
Figure BDA00000399126400000316
如果
Figure BDA00000399126400000317
那么xR的实部判定为
Figure BDA00000399126400000318
如果
Figure BDA00000399126400000319
那么xR的实部判定为
Figure BDA00000399126400000320
同样的，如果
Figure BDA00000399126400000321
那么xR的虚部判定为
Figure BDA00000399126400000322
如果
Figure BDA00000399126400000323
那么xR的虚部判定为
Figure BDA00000399126400000324
b.方法二：联合迫零检测
联合迫零检测器表示为D2，D2＝((HM-1)H(HM-1))-1(HM-1)H，进一步简化为D2＝D1M或D2＝MD1，其中
Figure BDA0000039912640000041
那么两个信源节点信息的和与差的估计值为
Figure BDA0000039912640000042
其中
Figure BDA0000039912640000043
是信源节点A的信息xA与信源节点B的信息xB的和xA+xB的估计值，是信源节点A的信息xA与信源节点B的信息xB的差xA-xB的估计值，利用似然比函数作为判决准则，
中继节点信息xR的实部
Figure BDA0000039912640000045
的似然比判决函数具体表示为：
其中，
Figure BDA0000039912640000047
j∈{1，2}；
中继节点信息xR的虚部
Figure BDA0000039912640000048
的似然比判决函数具体表示为：
Figure BDA0000039912640000049
其中，
Figure BDA00000399126400000410
i∈{1，2}，
根据似然比检测，中继节点信息xR的实部
Figure BDA00000399126400000411
和虚部
Figure BDA00000399126400000412
分别通过下面的判决得到
Figure BDA00000399126400000413
和
Figure BDA00000399126400000414
第三步：中继节点将第二步检测出的中继节点信号实部和虚部作为初始值，进行二次检测，分实部和虚部两个模块并行处理，获得中继节点信息xR的实部
Figure BDA00000399126400000415
和虚部
Figure BDA00000399126400000416
的最终判决值，具体的二次检测更新过程如下：
A.对中继节点信息xR的实部
Figure BDA00000399126400000417
进行二次检测，如果在第二步中中继节点信息xR的实部初始值
Figure BDA00000399126400000418
进行下面的更新过程：
(1)计算其中y为中继节点R处的接收信号，判断
Figure BDA00000399126400000421
是否大于1，如果那么将中继节点信息xR的实部最终判定为
Figure BDA0000039912640000051
如果
Figure BDA0000039912640000052
进入下一步更新过程；
(2)计算
Figure BDA0000039912640000053
其中
Figure BDA0000039912640000054
y为中继节点R处的接收信号，判断
Figure BDA0000039912640000055
是否大于1，如果
Figure BDA0000039912640000056
那么将中继节点信息xR的实部最终判定为如果
Figure BDA0000039912640000058
那么将中继节点信息xR的实部最终判定为
Figure BDA0000039912640000059
更新过程结束；
如果在第二步中中继节点信息xR的实部初始值进行下面的更新过程：
(1)计算其中
Figure BDA00000399126400000512
y为中继节点R处的接收信号，判断
Figure BDA00000399126400000513
是否大于1，如果
Figure BDA00000399126400000514
那么将中继节点信息xR的实部最终判定为
Figure BDA00000399126400000515
如果进入下一步更新过程；
(2)计算
Figure BDA00000399126400000517
其中y为中继节点R处的接收信号，判断
Figure BDA00000399126400000519
是否大于1，如果
Figure BDA00000399126400000520
那么将中继节点信息xR的实部最终判定为
Figure BDA00000399126400000521
如果
Figure BDA00000399126400000522
那么将中继节点信息xR的实部最终判定为
Figure BDA00000399126400000523
更新过程结束；
B.对中继节点信息xR的虚部
Figure BDA00000399126400000524
进行二次检测，如果在第二步中中继节点信息xR的虚部初始值
Figure BDA00000399126400000525
进行下面的更新过程：
(1)计算
Figure BDA00000399126400000526
其中
Figure BDA00000399126400000527
y为中继节点R处的接收信号，判断
Figure BDA00000399126400000528
是否大于1，如果
Figure BDA00000399126400000529
那么将中继节点信息xR的虚部最终判定为
Figure BDA00000399126400000530
如果
进入下一步更新过程；
(2)计算其中y为中继节点R处的接收信号，判断
Figure BDA0000039912640000064
是否大于1，如果
Figure BDA0000039912640000065
那么将中继节点信息xR的虚部最终判定为
Figure BDA0000039912640000066
如果
Figure BDA0000039912640000067
那么将中继节点信息xR的虚部最终判定为
Figure BDA0000039912640000068
更新过程结束；
如果在第二步中中继节点信息xR的虚部初始值
Figure BDA0000039912640000069
进行下面的更新过程：
(1)计算
Figure BDA00000399126400000610
其中y为中继节点R处的接收信号，判断
Figure BDA00000399126400000612
是否大于1，如果
Figure BDA00000399126400000613
那么将中继节点信息xR的虚部最终判定为
Figure BDA00000399126400000614
如果
Figure BDA00000399126400000615
进入下一步更新过程；
(2)计算
Figure BDA00000399126400000616
其中
Figure BDA00000399126400000617
y为中继节点R处的接收信号，判断
Figure BDA00000399126400000618
是否大于1，如果
Figure BDA00000399126400000619
那么将中继节点信息xR的虚部最终判定为
Figure BDA00000399126400000620
如果那么将中继节点信息xR的虚部最终判定为
Figure BDA00000399126400000622
更新过程结束。
与现有技术相比，本发明具有如下优点及显著效果：
本发明的适用范围是双向多输入多输出中继信道场景，其中两个信源节点和中继节点均采用正交相移键控调制或二进制相移键控调制，在初步检测的方法上，联合两个信源节点信息的和与差进行二次检测，以提高中继节点的检测性能为目的。对比传统迫零检测方法，本方法在传统迫零检测的基础上，引入联合两个信源节点信息的和与差的二次检测，可以进一步提高检测性能，在不需要已知系统噪声方差信息的条件下，可以获得与传统最小均方误差检测和联合迫零检测方法的近似性能。对比联合迫零检测，本方法在联合迫零检测的基础上，引入联合两个信源节点信息的和与差的二次检测，利用增加二次检测模块来获得较大性能的提高。本发明从实际应用考虑，二次检测模块中中继节点信息的实部和虚部的二次检测可以并行处理，基本判断模块可以共用，硬件实现简单，实用性强。
附图说明
图1是一个典型的时分双工系统下双向多输入多输出中继信道示意图，信源节点A和信源节点B分别借助中继节点R将各自的信息传输给对方信源节点，其中信源节点A和信源节点B均配置单天线，中继节点R配置多天线。
图2是本发明中继节点信息检测的总体流程图。
图3是本发明中继节点信息的实部二次检测算法流程图。
图4是本发明中继节点信息的虚部二次检测算法流程图。
图5是在中继节点天线数NR＝2情况下，双向多输入多输出中继信道中所有节点采用二进制相移键控调制下，本发明初步检测采用迫零检测，第二步采用二次检测，与迫零检测、联合迫零检测和最小均方误差检测的误比特率性能比较。
图6是在中继节点天线数NR＝4情况下，双向多输入多输出中继信道中所有节点采用二进制相移键控调制下，本发明初步检测采用迫零检测，第二步采用二次检测，与迫零检测、联合迫零检测和最小均方误差检测的误比特率性能比较。
图7是在中继节点天线数NR＝2情况下，双向多输入多输出中继信道中所有节点采用二进制相移键控调制下，本发明初步检测采用联合迫零检测，第二步采用二次检测，与迫零检测和联合迫零检测的误比特率性能比较。
图8是在中继节点天线数NR＝4情况下，双向多输入多输出中继信道中所有节点采用二进制相移键控调制下，本发明初步检测采用联合迫零检测，第二步采用二次检测，与迫零检测和联合迫零检测的误比特率性能比较。
具体实施方式
第一步：在一个双向多输入多输出中继信道中，信源节点A和信源节点B分别借助中继节点R将各自的信息传输给对方信源节点，其中信源节点A和信源节点B均配置单天线，中继节点R配置多天线，天线个数为NR，所有节点调制方式为正交相移键控调制或二进制相移键控调制，并且，信源节点A和信源节点B同时传输信息给中继节点R，在中继节点R处的接收信号表示为
Figure BDA0000039912640000081
其中n是中继节点R处的噪声，表示为N0是单个天线的噪声方差，I是单位矩阵；H＝[hA，hB]，H为信道系数矢量，hA是信源节点A到中继节点R的信道系数矢量，hB是信源节点B到中继节点R的信道系数矢量；x＝[xA，xB]T，x为信源节点传输符号，xA是信源节点A的传输符号，xB是信源节点B的传输符号，每个符号的传输功率为P；
第二步：中继节点对接收信号进行初步检测，得到中继节点信息xR的实部
Figure BDA0000039912640000083
和虚部
Figure BDA0000039912640000084
的初始值，具体采用如下方法之一：
a.方法一：传统迫零检测
迫零检测器表示为D1，D1＝(HHH)-1HH，那么两个信源节点信息的估计值为
Figure BDA0000039912640000085
其中
Figure BDA0000039912640000086
是信源节点A的信息xA的估计值，
Figure BDA0000039912640000087
是信源节点B的信息xB的估计值，对两个信源节点信息的估计值判断，i∈{A，B}，如果
Figure BDA0000039912640000088
那么
Figure BDA0000039912640000089
如果
Figure BDA00000399126400000810
那么
Figure BDA00000399126400000811
如果那么
Figure BDA00000399126400000813
如果那么得到两个信源节点信息的判决值
Figure BDA00000399126400000816
如果那么xR的实部判定为
Figure BDA00000399126400000818
如果
Figure BDA00000399126400000819
那么xR的实部判定为
Figure BDA00000399126400000820
同样的，如果
Figure BDA00000399126400000821
那么xR的虚部判定为
Figure BDA00000399126400000822
如果
Figure BDA00000399126400000823
那么xR的虚部判定为
Figure BDA00000399126400000824
b.方法二：联合迫零检测
联合迫零检测器表示为D2，D2＝((HM-1)H(HM-1))-1(HM-1)H，进一步简化为D2＝D1M或D2＝MD1，其中
Figure BDA00000399126400000825
那么两个信源节点信息的和与差的估计值为
Figure BDA00000399126400000826
其中
Figure BDA00000399126400000827
是信源节点A的信息xA与信源节点B的信息xB的和xA+xB的估计值，
Figure BDA00000399126400000828
是信源节点A的信息xA与信源节点B的信息xB的差xA-xB的估计值，利用似然比函数作为判决准则，
中继节点信息xR的实部
Figure BDA0000039912640000091
的似然比判决函数具体表示为：
Figure BDA0000039912640000092
其中，
Figure BDA0000039912640000093
j∈{1，2}；
中继节点信息xR的虚部
Figure BDA0000039912640000094
的似然比判决函数具体表示为：
Figure BDA0000039912640000095
其中，
Figure BDA0000039912640000096
i∈{1，2}，
根据似然比检测，中继节点信息xR的实部
Figure BDA0000039912640000097
和虚部
Figure BDA0000039912640000098
分别通过下面的判决得到
Figure BDA0000039912640000099
和
Figure BDA00000399126400000910
第三步：中继节点将第二步检测出的中继节点信号实部和虚部作为初始值，进行二次检测，分实部和虚部两个模块并行处理，获得中继节点信息xR的实部和虚部
Figure BDA00000399126400000912
的最终判决值，具体的二次检测更新过程如下：
A.对中继节点信息xR的实部
Figure BDA00000399126400000913
进行二次检测，如果在第二步中中继节点信息xR的实部初始值进行下面的更新过程：
(1)计算
Figure BDA00000399126400000915
其中
Figure BDA00000399126400000916
y为中继节点R处的接收信号，判断
Figure BDA00000399126400000917
是否大于1，如果
Figure BDA00000399126400000918
那么将中继节点信息xR的实部最终判定为
Figure BDA00000399126400000919
如果
Figure BDA00000399126400000920
进入下一步更新过程；
(2)计算
Figure BDA00000399126400000921
其中
Figure BDA00000399126400000922
y为中继节点R处的接收信号，判断
Figure BDA00000399126400000923
是否大于1，如果那么将中继节点信息xR的实部最终判定为
Figure BDA00000399126400000925
如果
Figure BDA00000399126400000926
那么将中继节点信息xR的实部最终判定为
Figure BDA0000039912640000101
更新过程结束；
如果在第二步中中继节点信息xR的实部初始值
Figure BDA0000039912640000102
进行下面的更新过程：
(1)计算
Figure BDA0000039912640000103
其中
Figure BDA0000039912640000104
y为中继节点R处的接收信号，判断
Figure BDA0000039912640000105
是否大于1，如果那么将中继节点信息xR的实部最终判定为
Figure BDA0000039912640000107
如果
Figure BDA0000039912640000108
进入下一步更新过程；
(2)计算
Figure BDA0000039912640000109
其中
Figure BDA00000399126400001010
y为中继节点R处的接收信号，判断
Figure BDA00000399126400001011
是否大于1，如果
Figure BDA00000399126400001012
那么将中继节点信息xR的实部最终判定为如果那么将中继节点信息xR的实部最终判定为
Figure BDA00000399126400001015
更新过程结束；
B.对中继节点信息xR的虚部
Figure BDA00000399126400001016
进行二次检测，如果在第二步中中继节点信息xR的虚部初始值
Figure BDA00000399126400001017
进行下面的更新过程：
(1)计算
Figure BDA00000399126400001018
其中
Figure BDA00000399126400001019
y为中继节点R处的接收信号，判断
Figure BDA00000399126400001020
是否大于1，如果
Figure BDA00000399126400001021
那么将中继节点信息xR的虚部最终判定为
Figure BDA00000399126400001022
如果
Figure BDA00000399126400001023
进入下一步更新过程；
(2)计算其中
Figure BDA00000399126400001025
y为中继节点R处的接收信号，判断
Figure BDA00000399126400001026
是否大于1，如果
Figure BDA00000399126400001027
那么将中继节点信息xR的虚部最终判定为
Figure BDA00000399126400001028
如果
Figure BDA00000399126400001029
那么将中继节点信息xR的虚部最终判定为更新过程结束；
如果在第二步中中继节点信息xR的虚部初始值
Figure BDA0000039912640000112
进行下面的更新过程：
(1)计算其中
Figure BDA0000039912640000114
y为中继节点R处的接收信号，判断
Figure BDA0000039912640000115
是否大于1，如果
Figure BDA0000039912640000116
那么将中继节点信息xR的虚部最终判定为
Figure BDA0000039912640000117
如果
Figure BDA0000039912640000118
进入下一步更新过程；
(2)计算
Figure BDA0000039912640000119
其中
Figure BDA00000399126400001110
y为中继节点R处的接收信号，判断
Figure BDA00000399126400001111
是否大于1，如果那么将中继节点信息xR的虚部最终判定为如果
Figure BDA00000399126400001114
那么将中继节点信息xR的虚部最终判定为
Figure BDA00000399126400001115
更新过程结束。
以下结合附图提供具体的实例：
在一个双向多输入多输出中继信道中，信源节点A和信源节点B分别借助中继节点R将各自的信息传输给对方信源节点，其中信源节点A和信源节点B均配置单天线，中继节点R配置多天线，天线个数为NR＝2或NR＝4，所有节点调制方式为二进制相移键控调制，那么只需要对中继节点信息的实部检测，H＝[hA，hB]，H为信道系数矢量，hA是信源节点A到中继节点R的信道系数矢量，信道系数矢量hA中每个元素都服从
Figure BDA00000399126400001116
hB是信源节点B到中继节点R的信道系数矢量，信道系数矢量hB中每个元素都服从
Figure BDA00000399126400001117
x＝[xA，xB]T，x为信源节点传输符号，xA是信源节点A的传输符号，xB是信源节点B的传输符号，每个符号的传输功率为1，每个信源节点的数据包包括512个比特，每个信源节点发送100个数据包，整个实例的实现过程如下：
第一步：信源节点A和信源节点B同时传输信息给中继节点R，在中继节点R处的接收信号表示为
Figure BDA0000039912640000121
其中n是中继节点R处的噪声，表示为
Figure BDA0000039912640000122
N0是单个天线的噪声方差，I是单位矩阵；
第二步：中继节点对接收信号进行初步检测，具体采用传统迫零检测或联合迫零检测，得到中继节点信息xR的实部
Figure BDA0000039912640000123
的初始值；
第三步：中继节点将第二步检测出的中继节点信号实部作为初始值，进行二次检测，具体的二次检测更新过程如下：
如果在第二步中中继节点信息xR的实部初始值
Figure BDA0000039912640000124
进行下面的更新过程：
(1)计算
Figure BDA0000039912640000125
其中
Figure BDA0000039912640000126
y为中继节点R处的接收信号，判断
Figure BDA0000039912640000127
是否大于1，如果
Figure BDA0000039912640000128
那么将中继节点信息xR的实部最终判定为如果进入下一步更新过程；
(2)计算
Figure BDA00000399126400001211
其中
Figure BDA00000399126400001212
y为中继节点R处的接收信号，判断
Figure BDA00000399126400001213
是否大于1，如果那么将中继节点信息xR的实部最终判定为
Figure BDA00000399126400001215
如果
Figure BDA00000399126400001216
那么将中继节点信息xR的实部最终判定为更新过程结束；
如果在第二步中中继节点信息xR的实部初始值
Figure BDA00000399126400001218
进行下面的更新过程：
(1)计算
Figure BDA00000399126400001219
其中
Figure BDA00000399126400001220
y为中继节点R处的接收信号，判断
Figure BDA00000399126400001221
是否大于1，如果
Figure BDA00000399126400001222
那么将中继节点信息xR的实部最终判定为
如果进入下一步更新过程；
(2)计算其中
Figure BDA0000039912640000134
y为中继节点R处的接收信号，判断
Figure BDA0000039912640000135
是否大于1，如果
Figure BDA0000039912640000136
那么将中继节点信息xR的实部最终判定为
Figure BDA0000039912640000137
如果
Figure BDA0000039912640000138
那么将中继节点信息xR的实部最终判定为
Figure BDA0000039912640000139
更新过程结束。
本发明检测初步检测采用传统迫零检测，图5和图6分别给出了在中继节点天线数NR＝2和NR＝4时本发明检测方法与迫零检测、联合迫零检测和最小均方误差检测的误比特率性能比较，可以看出，本发明检测在不需要已知系统噪声方差信息的条件下，可以获得与传统最小均方误差检测和联合迫零检测的近似性能，而联合迫零检测和最小均方误差检测方法需要系统噪声方差信息，中继节点天线数NR＝2时在误比特率为10-2处，从图5中可以看出，对比迫零检测，本发明检测可以获得近似2dB的增益；中继节点天线数NR＝4时在误比特率为10-3处，从图6中可以看出，对比迫零检测，本发明检测可以获得近似0.5dB的增益。
本发明检测初步检测采用联合迫零检测，图7和图8给出了在中继节点天线数NR＝2和NR＝4时本发明检测方法与迫零检测和联合迫零检测的误比特率性能比较，可以看出，引入联合两个信源信息的和与差的二次检测，利用增加二次检测模块能获得较大性能的提高，中继节点天线数NR＝2时在误比特率为10-2处，从图7中可以看出，对比联合迫零检测，本发明检测可以获得近似2dB的增益；中继节点天线数NR＝4时在误比特率为10-3处，从图8中可以看出，对比联合迫零检测，本发明检测可以获得近似0.5dB的增益。

Claims (1)

1.一种双向多输入多输出中继信道中物理层网络编码的检测方法，其特征在于：
第一步：在一个双向多输入多输出中继信道中，信源节点A和信源节点B分别借助中继节点R将各自的信息传输给对方信源节点，其中信源节点A和信源节点B均配置单天线，中继节点R配置多天线，天线个数为NR，所有节点调制方式为正交相移键控调制或二进制相移键控调制，并且，信源节点A和信源节点B同时传输信息给中继节点R，在中继节点R处的接收信号表示为
Figure FDA0000039912630000011
其中n是中继节点R处的噪声，表示为
Figure FDA0000039912630000012
N0是单个天线的噪声方差，I是单位矩阵；H＝[hA，hB]，H为信道系数矢量，hA是信源节点A到中继节点R的信道系数矢量，hB是信源节点B到中继节点R的信道系数矢量；x＝[xA，xB]T，x为信源节点传输符号，xA是信源节点A的传输符号，xB是信源节点B的传输符号，每个符号的传输功率为P；
第二步：中继节点对接收信号进行初步检测，得到中继节点信息xR的实部
Figure FDA0000039912630000013
和虚部
Figure FDA0000039912630000014
的初始值，具体采用如下方法之一：
a.方法一：传统迫零检测
迫零检测器表示为D1，D1＝(HHH)-1HH，那么两个信源节点信息的估计值为
Figure FDA0000039912630000015
其中
Figure FDA0000039912630000016
是信源节点A的信息xA的估计值，是信源节点B的信息xB的估计值，对两个信源节点信息的估计值判断，i∈{A，B}，如果那么
Figure FDA0000039912630000019
如果
Figure FDA00000399126300000110
那么
Figure FDA00000399126300000111
如果
Figure FDA00000399126300000112
那么
Figure FDA00000399126300000113
如果
Figure FDA00000399126300000114
那么
Figure FDA00000399126300000115
得到两个信源节点信息的判决值如果
Figure FDA00000399126300000117
那么xR的实部判定为
Figure FDA00000399126300000118
如果
Figure FDA00000399126300000119
那么xR的实部判定为
Figure FDA00000399126300000120
同样的，如果
Figure FDA00000399126300000121
那么xR的虚部判定为
Figure FDA00000399126300000122
如果那么xR的虚部判定为
Figure FDA00000399126300000124
b.方法二：联合迫零检测
联合迫零检测器表示为D2，D2＝((HM-1)H(HM-1))-1(HM-1)H，进一步简化为D2＝D1M或D2＝MD1，其中
Figure FDA0000039912630000021
那么两个信源节点信息的和与差的估计值为
Figure FDA0000039912630000022
其中是信源节点A的信息xA与信源节点B的信息xB的和xA+xB的估计值，
Figure FDA0000039912630000024
是信源节点A的信息xA与信源节点B的信息xB的差xA-xB的估计值，利用似然比函数作为判决准则，中继节点信息xR的实部
Figure FDA0000039912630000025
的似然比判决函数具体表示为：
Figure FDA0000039912630000026
其中，
Figure FDA0000039912630000027
j∈{1，2}；
中继节点信息xR的虚部
Figure FDA0000039912630000028
的似然比判决函数具体表示为：
Figure FDA0000039912630000029
其中，i∈{1，2}，
根据似然比检测，中继节点信息xR的实部
Figure FDA00000399126300000211
和虚部
Figure FDA00000399126300000212
分别通过下面的判决得到
Figure FDA00000399126300000213
和
Figure FDA00000399126300000214
第三步：中继节点将第二步检测出的中继节点信号实部和虚部作为初始值，进行二次检测，分实部和虚部两个模块并行处理，获得中继节点信息xR的实部
Figure FDA00000399126300000215
和虚部
Figure FDA00000399126300000216
的最终判决值，具体的二次检测更新过程如下：
A.对中继节点信息xR的实部
Figure FDA00000399126300000217
进行二次检测，如果在第二步中中继节点信息xR的实部初始值
Figure FDA00000399126300000218
进行下面的更新过程：
(1)计算
Figure FDA00000399126300000219
其中y为中继节点R处的接收信号，判断
Figure FDA00000399126300000221
是否大于1，如果
Figure FDA00000399126300000222
那么将中继节点信息xR的实部最终判定为
Figure FDA00000399126300000223
如果
Figure FDA00000399126300000224
进入下一步更新过程；
(2)计算
Figure FDA0000039912630000031
其中
Figure FDA0000039912630000032
y为中继节点R处的接收信号，判断是否大于1，如果
Figure FDA0000039912630000034
那么将中继节点信息xR的实部最终判定为
Figure FDA0000039912630000035
如果
Figure FDA0000039912630000036
那么将中继节点信息xR的实部最终判定为
Figure FDA0000039912630000037
更新过程结束；
如果在第二步中中继节点信息xR的实部初始值
Figure FDA0000039912630000038
进行下面的更新过程：
(1)计算
Figure FDA0000039912630000039
其中
Figure FDA00000399126300000310
y为中继节点R处的接收信号，判断
Figure FDA00000399126300000311
是否大于1，如果那么将中继节点信息xR的实部最终判定为
Figure FDA00000399126300000313
如果
Figure FDA00000399126300000314
进入下一步更新过程；
(2)计算
Figure FDA00000399126300000315
其中
Figure FDA00000399126300000316
y为中继节点R处的接收信号，判断
Figure FDA00000399126300000317
是否大于1，如果
Figure FDA00000399126300000318
那么将中继节点信息xR的实部最终判定为
Figure FDA00000399126300000319
如果
Figure FDA00000399126300000320
那么将中继节点信息xR的实部最终判定为
Figure FDA00000399126300000321
更新过程结束；
B.对中继节点信息xR的虚部
Figure FDA00000399126300000322
进行二次检测，如果在第二步中中继节点信息xR的虚部初始值
Figure FDA00000399126300000323
进行下面的更新过程：
(1)计算
Figure FDA00000399126300000324
其中
Figure FDA00000399126300000325
y为中继节点R处的接收信号，判断
Figure FDA00000399126300000326
是否大于1，如果
Figure FDA00000399126300000327
那么将中继节点信息xR的虚部最终判定为
Figure FDA00000399126300000328
如果
Figure FDA00000399126300000329
进入下一步更新过程；
(2)计算
Figure FDA0000039912630000041
其中
Figure FDA0000039912630000042
y为中继节点R处的接收信号，判断
Figure FDA0000039912630000043
是否大于1，如果
Figure FDA0000039912630000044
那么将中继节点信息xR的虚部最终判定为
Figure FDA0000039912630000045
如果
Figure FDA0000039912630000046
那么将中继节点信息xR的虚部最终判定为
Figure FDA0000039912630000047
更新过程结束；
如果在第二步中中继节点信息xR的虚部初始值
Figure FDA0000039912630000048
进行下面的更新过程：
(1)计算
Figure FDA0000039912630000049
其中
Figure FDA00000399126300000410
y为中继节点R处的接收信号，判断
Figure FDA00000399126300000411
是否大于1，如果
Figure FDA00000399126300000412
那么将中继节点信息xR的虚部最终判定为
Figure FDA00000399126300000413
如果
Figure FDA00000399126300000414
进入下一步更新过程；
(2)计算其中y为中继节点R处的接收信号，判断是否大于1，如果
Figure FDA00000399126300000418
那么将中继节点信息xR的虚部最终判定为
Figure FDA00000399126300000419
如果
Figure FDA00000399126300000420
那么将中继节点信息xR的虚部最终判定为更新过程结束。
CN 201010600025 2010-12-22 2010-12-22 双向多输入多输出中继信道中物理层网络编码的检测方法 Expired - Fee Related CN102014085B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201010600025 CN102014085B (zh) 2010-12-22 2010-12-22 双向多输入多输出中继信道中物理层网络编码的检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201010600025 CN102014085B (zh) 2010-12-22 2010-12-22 双向多输入多输出中继信道中物理层网络编码的检测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102014085A CN102014085A (zh) 2011-04-13
CN102014085B true CN102014085B (zh) 2013-04-17

Family

ID=43844105

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201010600025 Expired - Fee Related CN102014085B (zh) 2010-12-22 2010-12-22 双向多输入多输出中继信道中物理层网络编码的检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102014085B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI479828B (zh) * 2013-05-24 2015-04-01 Univ Nat Chiao Tung 應用於多輸入多輸出通訊系統之雙向中繼傳輸之裝置及方法
CN105516035B (zh) * 2015-11-29 2018-07-27 尚一民 基于高斯波形的物理层网络编码方法
CN105634579A (zh) * 2016-03-04 2016-06-01 北京工业大学 基于解码转发网络编码的多天线双向中继证据理论接收方法
CN106452530B (zh) * 2016-10-25 2019-09-03 北京邮电大学 基于极化斜投影的功放非线性影响下的mimo全双工自干扰消除方法
CN106789778B (zh) * 2016-12-14 2019-10-01 北京邮电大学 一种用于mimo-scma系统的信号似然比计算方法及装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101090304A (zh) * 2007-07-12 2007-12-19 北京航空航天大学 基于联合网络－信道编码的协同传输方法
CN101321004A (zh) * 2008-07-18 2008-12-10 中国人民解放军理工大学 多天线码分多址系统中基于博弈论的功率控制方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8098611B2 (en) * 2009-03-30 2012-01-17 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Relay coded multi-user cooperative communications for uplink 4G wireless networks

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101090304A (zh) * 2007-07-12 2007-12-19 北京航空航天大学 基于联合网络－信道编码的协同传输方法
CN101321004A (zh) * 2008-07-18 2008-12-10 中国人民解放军理工大学 多天线码分多址系统中基于博弈论的功率控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102014085A (zh) 2011-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Aydin et al. Code-index modulation aided quadrature spatial modulation for high-rate MIMO systems
Ye et al. Dynamic asymmetric power splitting scheme for SWIPT-based two-way multiplicative AF relaying
CN102014085B (zh) 双向多输入多输出中继信道中物理层网络编码的检测方法
CN102549935B (zh) 在第一信号源与第二信号源之间传输信号的方法、中继站和系统
CN107872256A (zh) 无线光通信中盲检测及调制星座优化方法、存储介质
CN102983947B (zh) 一种基于双向中继模型的平坦频选衰落信道中物理层网络编码的无线通信方法
CN105940625A (zh) 基站装置、无线通信系统、以及通信方法
Ozden et al. Code index modulation-aided spatial media-based modulation system for future wireless networks
CN109286587B (zh) 一种多有源广义空间调制检测方法
CN102158891B (zh) 一种网络编码的接收检测方法
CN111181607B (zh) 一种基于选择软消息转发的物理层编码优化天线选择方法
CN101958875B (zh) 在移动环境下高阶调制mimo系统的检测方法
CN103516484A (zh) 双向中继信道模型的正交差分空时网络编码方法
CN103401657A (zh) 一种协作通信部分相干非差分分布式空时编码方法
CN103236909A (zh) 瑞利信道中多进制软信息转发方法
Abdulkadir et al. A differential space-time coding scheme for cooperative spectrum sensing in cognitive radio networks
CN108234090A (zh) 一种大规模mimo系统中跨层优化设计方法
CN102546114B (zh) 无线中继系统的符号级网络编码方法
CN107196741B (zh) 一种用于mimo-scma系统的检测方法
Wang et al. Code-rate-optimized differentially modulated near-capacity cooperation
CN103051427B (zh) 基于网络编码的双工无线中继通信方法
Archana et al. Integrated approach for efficient power consumption and resource allocation in MIMO-OFDMA
CN102957516B (zh) 一种数据的自适应重传方法和装置
Madi et al. Cooperative MIMO precoders for energy-efficient transmission in wireless sensor network
CN110944377B (zh) 基于信道统计信息的网络编码协议功率的分配方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130417

Termination date: 20151222

EXPY Termination of patent right or utility model