CN102025458A - 多输入多输出中继系统的协作传输方法、节点及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信技术领域，为了解决现有技术中无法确保采用的传输方式能获得的传输速率更大问题，本发明提供了一种多输入多输出中继系统的协作传输方法、节点及系统，该方法包括：源节点根据采用直接传输方式传输的等效信道质量参数值，和采用译码转发传输方式传输的等效信道质量参数值的比较结果，判断传输时所采用的传输方式，若采用直接传输方式传输的等效信道质量参数值大于采用译码转发传输方式传输的等效信道质量参数值，源节点则采用直接传输方式传输，否则采用译码转发传输方式传输，由于采用等效信道质量参数值比较，进而进行传输方式的选择，确保采用的传输方式能获得的传输速率更大。

Description

多输入多输出中继系统的协作传输方法、节点及系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种多输入多输出中继系统的协作传输方法、节点及系统。

背景技术

中继技术通过在发节点和收节点附近部署若干个中继节点来提高无线链路的传输速率及传输可靠性，并且可以增加系统的覆盖范围和鲁棒性。该技术通过充分利用无线信道的广播特性，在不增加系统复杂度的情况下不仅降低了终端节点的功耗、带宽、还可以明显提高系统的频谱效率、吞吐率、以及容量。中继技术在无线传感器网络、无线Ad Hoc网、无线Mesh网、以及蜂窝网等系统中有着广泛的应用前景，并将成为下一代无线通信系统融合多种异构网络的关键技术。在中继系统中，比较常见的中继协议有放大转发(AF)协议和译码转发(DF)。其中，AF协议的中继节点不用译码，只需对接收信号进行放大转发即可。而DF协议的中继节点需要对接收信号进行译码和重新编码。为了避免错误传播，中继节点译码后需要对数据进行循环冗余校验校验。如果校验成功，则该中继参加协作传输，否则不参加。

Alamouti提出了两天线正交空时分组码(OSTBC)的编译码方法。随后，Tarokn等人在Alamouti工作的基础之上，提出了OSTBC的设计准则。研究结论显示，OSTBC不但可以获得全分集增益而且可以实现最小复杂度译码，即单符号的ML译码。同时证明，如果发送信号采用实星座调制，可设计出任意发射天线数目的速率为1的OSTBC。但如果发送信号采用复星座调制时，只有两天线的OSTBC的速率可达1，即Alamouti STBC。不过速率为1/2的OSTBC，对于任意数目的天线都存在。

为了解决OSTBC采用复星座调制时传输速率比较低的问题。Jafarkhani提出了准正交空时分组码(QOSTBC)。由于QOSTBC只要求编码矩阵满足准正交特性，因此我们可以设计出任意发射天线数目的速率为1的QOSTBC。这种QOSTBC虽然获得了全速率传输，但只能获得全分集增益且译码无法实现单符号的ML译码。于是将星座旋转应用到QOSTBC的编码中，提出的这种QOSTBC可以获得全分集增益。另外，针对QOSTBC译码复杂度比较高的问题，提出了QOSTBC译码的简化算法。

最近，现有技术中提出将OSTBC应用到中继协作传输中。在慢衰落信道中，多个单天线的通信节点组成分布式的MIMO系统通过OSTBC来获取空间分集增益。指出如果协作传输的终端节点都使用多个发送或接收天线，那么通信系统的性能可以得到进一步的提升。因此，有必要对多天线的中继协作传输系统进行研究，通常将其称为MIMO中继系统。

现有的关于MIMO中继系统的协作传输方法中，并不对采用DF协作传输和直接传输进行优选判决，无法确保采用的传输方式能获得的传输速率更大。

发明内容

为了解决现有技术中无法确保采用的传输方式能获得的传输速率更大问题，本发明提供了一种多输入多输出中继系统的协作传输方法、节点及系统。

本发明实施例提供的一种多输入多输出中继系统的协作传输方法，包括：源节点根据采用直接传输方式传输的等效信道质量参数值，和采用译码转发传输方式传输的等效信道质量参数值的比较结果，判断传输时所采用的传输方式；

若采用直接传输方式传输的等效信道质量参数值大于采用译码转发传输方式传输的等效信道质量参数值，源节点则采用直接传输方式传输，否则采用译码转发传输方式传输。

本发明实施例还提供了一种多输入多输出中继系统的协作传输源节点，包括：

判断模块，用于根据采用直接传输方式传输的等效信道质量参数值，和采用译码转发传输方式传输的等效信道质量参数值的比较结果，判断传输时所采用的传输方式；

传输模块，用于若采用直接传输方式传输的等效信道质量参数值大于采用译码转发传输方式传输的等效信道质量参数值，则采用直接传输方式传输，否则采用译码转发传输方式传输。

本发明实施例还提供了一种多输入多输出中继系统的协作传输系统，包括：

上述的源节点，用于将需要传输的原始信号进行两维星座旋转准正交空时编码，并发送给目的节点，将需要传输的原始信号进行两维星座旋转准正交空时编码，并同时向中继节点和目的节点发送；

中继节点，用于对接收到的来自源节点的信号进行两维星座旋转准正交空时译码，并且对空时译码后的信号再进行两维星座旋转准正交空时编码后向目的节点发送。

由于本发明实施例提供的方案，由于采用直接传输方式传输的等效信道质量参数值，和采用译码转发传输方式传输的等效信道质量参数值的比较结果，判断传输时所采用的传输方式，确保采用的传输方式能获得的传输速率更大。

附图说明

图1为本发明实施例提供的方法流程图；

图2为本发明实施例提供的源节点结构图；

图3为本发明实施例提供的系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例的技术方案进行详细说明。

本实施方案的一种多输入多输出中继系统的协作传输方法主要流程如图1所示包括：

步骤101：源节点根据采用直接传输方式传输的信噪比和采用译码转发传输方式传输的信噪比的比较结果，判断传输方式采用DF协作传输或直接传输，若源节点判断采用DF协作传输，则进入步骤102，否则进入步骤104。

步骤102：源节点对所需传输的原始信号进行两维星座旋转准正交空时编码，并同时发送给中继节点和目的节点。

步骤103：中继节点对接收到的来自源节点的信号进行两维星座旋转准正交空时译码，并且对空时译码后的信号再进行两维星座旋转准正交空时编码后向目的节点发送，进入步骤105。

步骤104：源节点对所需传输的原始信号进行两维星座旋转准正交空时编码，并向目的节点发送。

步骤105：目的节点对接收到的来自源节点和中继节点的信号进行两维星座旋转准正交联合空时译码，或者对接收到的来自源节点的信号进行两维星座旋转准正交空时译码，传输过程结束。

下面结合实例对上述的步骤进行详细的说明，在一个中继网络中，目标传输速率Γ＝2比特每秒，空时码的码率

在第一实例中，中继节点测量得到γ_SR＝10，并发送给目的节点；目的节点测量得到γ_SD＝3.16以及γ_RD＝6.3，并且获得

经比较，

则目的节点向源节点发送反馈信息为‘0’，则源节点判断传输方式采用直接传输。

源节点一个编码周期内将信号中的第l个符号的复数形式c_l＝x_2l+jx_2l-1转换成实向量x_l＝[x′_2l-1，x′₂₁]^T，其中，l为一个编码周期内信号中符号的个数l＝1，2，L，N′，

N为发送天线数，例如当N＝4时，N′＝4，x_l为第l个符号的实向量，c_l为第l个符号的复数形式，x′_2l为c_l的实部，x′_2l-1为c_l的虚部，j表示虚数单位，[]^T表示向量的转置。

对x_l进行星座旋转并得到实向量

其中，θ为星座旋转的角度，

其中， 之后利用

重新组合成新的符号

已知源节点发射天线数为N＝4，源节点利用重新组合成新的发送符号

和

并对发送符号

进行空时映射得到编码矩阵

所示，

表示

的共轭，并将空时编码后的信号发送到目的节点。

类似当发送天线数N＝8时，

和

编码矩阵

如

所示。

源节点发射天线数为N＝4时，在一个编码周期内，目的节点将第k个接收天线接收到的第l个符号y_k，l转换成实向量形式

k＝1，2，L，K，K表示接收天线的个数，其中

表示为

且

n＝1，2，L，4，y_k，l，n表示第k个接收天线接收第n个发送天线发送的第l个的符号。

目的节点通过(N＝4时

)获取x的估计值

其中，表示为

x表示理想发射信号，

为等效的信道系数矩阵，是等效的噪声实向量。

当天线数为N＝4时，

为：

$H_k^{\%}=\left[\begin{array}{cccccccc}{h}_1^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_7^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_1^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_7^{\%}\cos \mathrm{\θ}& {-h}_2^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_8^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_2^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_8^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_3^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_5^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_3^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_5^{\%}\cos \mathrm{\θ}& {-h}_4^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_6^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_4^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_6^{\%}\cos \mathrm{\θ}\\ h_2^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_8^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_2^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_8^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_1^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_7^{\%}\sin \mathrm{\θ}& -h_1^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_7^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_4^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_6^{\%}\sin \mathrm{\θ}& -h_4^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_6^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_3^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_5^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_3^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_5^{\%}\cos \mathrm{\θ}\\ {-h}_3^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_5^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_3^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_5^{\%}\cos \mathrm{\θ}& -h_4^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_6^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_4^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_6^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_1^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_7^{\%}\sin \mathrm{\θ}& -h_1^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_7^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_2^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_8^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_2^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_8^{\%}\cos \mathrm{\θ}\\ {-h}_4^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_6^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_4^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_6^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_3^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_5^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_3^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_5^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_2^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_8^{\%}\sin \mathrm{\θ}& -h_2^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_8^{\%}\cos & {-h}_1^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_7^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_1^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_7^{\%}\cos \mathrm{\θ}\\ h_3^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_5^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_3^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_5^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_4^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_6^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_4^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_6^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_1^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_7^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_1^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_7^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_2^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_8^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_2^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_8^{\%}\sin \mathrm{\θ}\\ h_4^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_6^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_4^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_6^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_3^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_5^{\%}\cos \mathrm{\θ}& -h_3^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_5^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_2^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_8^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_2^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_8^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_1^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_7^{\%}\cos \mathrm{\θ}& -h_1^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_7^{\%}\sin \mathrm{\θ}\\ h_1^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_7^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_1^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_7^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_2^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_8^{\%}\cos \mathrm{\θ}& {-h}_2^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_8^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_3^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_5^{\%}\cos \mathrm{\θ}& {-h}_3^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_5^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_4^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_6^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_4^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_6^{\%}\sin \mathrm{\θ}\\ h_2^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_8^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_2^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_8^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_1^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_7^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_1^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_7^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_4^{\%}{\sin \mathrm{\θ}-h}_6^{\%}\cos \mathrm{\θ}& -h_4^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_6^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_3^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_5^{\%}\cos \mathrm{\θ}& -h_3^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_5^{\%}\sin \mathrm{\θ}\end{array}\right].$

目的节点对等效的信道系数矩阵

进行QR分解，可得其中Q_k是2N×2N′的酉矩阵，而R_k是2N′×2N′(N＝4时R_k是4×4)的块对角矩阵且具有如下的形式：

$R_k=\left[\begin{array}{cccc}{R}_{k,1}& 0_2& L& 0_{\text{2}}\\ 0_2& R_{k,2}& L& 0_2\\ 0_2& 0_2& L& 0_2\\ 0_2& 0_2& L& R_{k,N^{\′}}\end{array}\right]$

其中，R_k，l是2×2的上三角矩阵并且l＝1，2，L，N′(N＝4时l＝1，2，L，4)，0₂是2×2的零矩阵；

目的节点根据

对

乘以

可得

(N＝4时

)，其中

是等效的噪声实向量。

将一个编码周期内，第k个天线接收的第l个符号表示为

(N＝4时

)，其中，x＝[x₁，L，x_N′]^T(N＝4时x＝[x₁，L，x₄]^T)，x_l是第l个发射符号对应的实向量，

表示

的第l行向量。

将K个天线接收的第l个符号合并为

(N＝4时

)，并得到译码结果为x_l的估计值

表示为

(N＝4时

其中，

当天线数为N＝4时，

为：

$H_k^{\%}=\left[\begin{array}{cccccccc}{h}_1^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_7^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_1^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_7^{\%}\cos \mathrm{\θ}& {-h}_2^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_8^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_2^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_8^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_3^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_5^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_3^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_5^{\%}\cos \mathrm{\θ}& {-h}_4^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_6^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_4^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_6^{\%}\cos \mathrm{\θ}\\ h_2^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_8^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_2^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_8^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_1^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_7^{\%}\sin \mathrm{\θ}& -h_1^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_7^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_4^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_6^{\%}\sin \mathrm{\θ}& -h_4^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_6^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_3^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_5^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_3^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_5^{\%}\cos \mathrm{\θ}\\ {-h}_3^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_5^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_3^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_5^{\%}\cos \mathrm{\θ}& -h_4^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_6^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_4^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_6^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_1^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_7^{\%}\sin \mathrm{\θ}& -h_1^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_7^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_2^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_8^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_2^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_8^{\%}\cos \mathrm{\θ}\\ {-h}_4^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_6^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_4^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_6^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_3^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_5^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_3^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_5^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_2^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_8^{\%}\sin \mathrm{\θ}& -h_2^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_8^{\%}\cos \mathrm{\θ}& {-h}_1^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_7^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_1^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_7^{\%}\cos \mathrm{\θ}\\ h_3^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_5^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_3^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_5^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_4^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_6^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_4^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_6^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_1^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_7^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_1^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_7^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_2^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_8^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_2^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_8^{\%}\sin \mathrm{\θ}\\ h_4^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_6^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_4^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_6^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_3^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_5^{\%}\cos \mathrm{\θ}& -h_3^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_5^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_2^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_8^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_2^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_8^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_1^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_7^{\%}\cos \mathrm{\θ}& -h_1^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_7^{\%}\sin \mathrm{\θ}\\ h_1^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_7^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_1^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_7^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_2^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_8^{\%}\cos \mathrm{\θ}& {-h}_2^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_8^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_3^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_5^{\%}\cos \mathrm{\θ}& {-h}_3^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_5^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_4^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_6^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_4^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_6^{\%}\sin \mathrm{\θ}\\ h_2^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_8^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_2^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_8^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_1^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_7^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_1^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_7^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_4^{\%}{\sin \mathrm{\θ}-h}_6^{\%}\cos \mathrm{\θ}& -h_4^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_6^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_3^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_5^{\%}\cos \mathrm{\θ}& -h_3^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_5^{\%}\sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]$

当天线数为N＝8时，

如

所示；其中

表示第1个发射符号的等效信道响应。与天线数为N＝8时处理类似此处不再赘述。

在第二实例中，中继节点测量得到γ_SR＝25，并发送给目的节点；目的节点测量得到γ_SD＝1.06以及γ_RD＝20.5，并且获得

经比较，则目的节点向源节点发送反馈信息为‘1’，则源节点判断传输方式采用DF协作传输。

采用DF协作传输时和采用直接传输的方法类似，不同点在于源节点将空时编码后的信号发送到目的节点到中继节点和目的节点，而不是像采用直接传输的方法中将空时编码后的信号发送到目的节点。译码时，中继节点执行和直接传输的方法中目的节点执行的处理，同时，采用DF协作传输时，目的节点按照与中继节点相同的方法对来自中继节点和源节点的合并信号进行联合空时译码，得到译码结果传输过程结束。

本发明实施例还提供了一种多输入多输出中继系统的协作传输源节点200，如图2所示包括：

判断模块201，用于根据采用直接传输方式传输的等效信道质量参数值，和采用译码转发传输方式传输的等效信道质量参数值的比较结果，判断传输时所采用的传输方式；

传输模块202，用于若采用直接传输方式传输的等效信道质量参数值大于采用译码转发传输方式传输的等效信道质量参数值，则采用直接传输方式传输，否则采用译码转发传输方式传输。

本发明实施例还提供了一种多输入多输出中继系统的协作传输系统，如图3所示包括：

如前述的源节点200，用于将需要传输的原始信号进行两维星座旋转准正交空时编码，并发送给目的节点，将需要传输的原始信号进行两维星座旋转准正交空时编码，并同时向中继节点和目的节点发送；

中继节点300，用于对接收到的来自源节点的信号进行两维星座旋转准正交空时译码，并且对空时译码后的信号再进行两维星座旋转准正交空时编码后向目的节点发送。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种多输入多输出中继系统的协作传输方法，其特征在于，包括：

源节点根据采用直接传输方式传输的等效信道质量参数值，和采用译码转发传输方式传输的等效信道质量参数值的比较结果，判断传输时所采用的传输方式；

若采用直接传输方式传输的等效信道质量参数值大于采用译码转发传输方式传输的等效信道质量参数值，源节点则采用直接传输方式传输，否则采用译码转发传输方式传输。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，源节点采用直接传输方式传输具体为：

源节点将需要传输的原始信号进行两维星座旋转准正交空时编码，并发送给目的节点；

源节点采用译码转发传输方式传输具体为：

源节点将需要传输的原始信号进行两维星座旋转准正交空时编码，并同时向中继节点和目的节点发送；

中继节点对接收到的来自源节点的信号进行两维星座旋转准正交空时译码，并且对空时译码后的信号再进行两维星座旋转准正交空时编码后向目的节点发送。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，源节点根据采用直接传输方式传输的等效信道质量参数值，和采用译码转发传输方式传输的等效信道质量参数值的比较结果，判断传输时所采用的传输方式具体为：

源节点根据源节点到中继节点间的信道的接收信噪比γ_SR、源节点到目的节点间的信道的接收信噪比γ_SD、中继节点到目的节点间的信道的接收信噪比γ_RD，确定采用直接传输方式传输的等效接收信噪比

和采用译码转发传输方式传输的等效接收信噪比并根据等效接收信噪比

和等效接收信噪比

的比较结果，判断传输时所采用的传输方式；或

源节点直接获取采用直接传输方式传输的等效接收信噪比和采用译码转发传输方式传输的等效接收信噪比

并根据等效接收信噪比

和等效接收信噪比

的比较结果，判断传输时所采用的传输方式；或

源节点直接获取等效接收信噪比

和等效接收信噪比

的比较结果，判断传输时所采用的传输方式。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，源节点直接获取等效接收信噪比

和等效接收信噪比

的比较结果，判断传输时所采用的传输方式包括：

中继节点测量得到源节点到中继节点间的信道的接收信噪比γ_SR，并将γ_SR发送给目的节点，目的节点测量得到源节点到目的节点间的信道的接收信噪比γ_SD以及中继节点到目的节点间的信道的接收信噪比γ_RD；

目的节点按照

来获得

和

其中γ_SRD＝min(γ_SR，γ_SD+γ_RD)，g(Γ/Rc)＝2^Γ/Rc-1，g(2Γ/Rc)＝2^2Γ/Rc-1，Γ为目标传输速率，R_C为空时码的码率；

目的节点比较

和若

则向源节点发送用于表示的反馈信息，否则向源节点发送用于表示

的反馈信息；

源节点接收到来自目的节点的反馈信息，若为用于表示

的反馈信息，则传输时采用DF协作传输，否则传输时采用直接传输。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，进行两维星座旋转准正交空时编码包括：

一个编码周期内将信号中的第l个符号的复数形式c_l＝x_2l+jx_2l-1转换成实向量x_l＝[x′_2l-1，x′_2l]^T，其中，l为一个编码周期内信号中符号的个数l＝1，2，L，N′，

N为发送天线数，x_l为第l个符号的实向量，c_l为第l个符号的复数形式，x′_2l为c_l的实部，x′_2l-1为c_l的虚部，j表示虚数单位，[]^T表示向量的转置；

对x_l进行星座旋转并得到实向量

其中，θ为星座旋转的角度，

其中，

利用

重新组合成新的符号

当发送天线数为N时，对新的发送符号

进行空时映射得到编码矩阵

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，利用

重新组合成新的符号

具体为：

当发送天线数N＝4时，

和

当发送天线数N＝8时，

和

当发送天线数为N时，对新的发送符号

进行空时映射得到编码矩阵具体为：

当发送天线数为4时，编码矩阵

如

所示，

表示

的共轭；

当发送天线数为8时，编码矩阵

如

所示。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，若采用直接传输方式还包括：

目的节点接收到的来自源节点的编码后信号进行两维星座旋转准正交空时译码；

若采用译码转发传输方式还包括：

中继节点对接收到的来自源节点的编码后信号进行两维星座旋转准正交空时译码；

目的节点对接收到的来自源节点和中继节点的编码后信号进行两维星座旋转准正交联合空时译码。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，进行两维星座旋转准正交联合空时译码包括：

在一个编码周期内，目的节点将第k个接收天线接收到的第l个符号y_k，l转换成实向量形式

k＝1，2，L，K，K表示接收天线的个数，其中表示为

且

n＝1，2，L，N，_k，l，n表示第k个接收天线接收第n个发送天线发送的第l个的符号；

目的节点通过

获取x的估计值其中，表示为x表示理想发射信号，

为等效的信道系数矩阵，

是等效的噪声实向量。对等效的信道系数矩阵

进行QR分解，可得

其中Q_k是2N×2N′的酉矩阵，而R_k是2N′×2N′的块对角矩阵且具有如下的形式：

$R_k=\left[\begin{array}{cccc}{R}_{k,1}& 0_2& L& 0_{\text{2}}\\ 0_2& R_{k,2}& L& 0_2\\ 0_2& 0_2& L& 0_2\\ 0_2& 0_2& L& R_{k,N^{\′}}\end{array}\right]$

其中，R_k，l是2×2的上三角矩阵并且l＝1，2，L，N′，0₂是2×2的零矩阵；

根据

对

乘以可得

其中

是等效的噪声实向量；

将一个编码周期内，第k个天线接收的第l个符号表示为

其中，x＝[x₁，L，x_N′]^T，x_l是第l个发射符号对应的实向量，

表示

的第l行向量；

将K个天线接收的第l个符号合并为并得到译码结果为x_l的估计值表示为

其中，

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，当天线数为N＝4时，

如

$H_k^{\%}=\left[\begin{array}{cccccccc}{h}_1^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_7^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_1^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_7^{\%}\cos \mathrm{\θ}& {-h}_2^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_8^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_2^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_8^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_3^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_5^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_3^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_5^{\%}\cos \mathrm{\θ}& {-h}_4^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_6^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_4^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_6^{\%}\cos \mathrm{\θ}\\ h_2^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_8^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_2^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_8^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_1^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_7^{\%}\sin \mathrm{\θ}& -h_1^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_7^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_4^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_6^{\%}\sin \mathrm{\θ}& -h_4^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_6^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_3^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_5^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_3^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_5^{\%}\cos \mathrm{\θ}\\ {-h}_3^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_5^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_3^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_5^{\%}\cos \mathrm{\θ}& -h_4^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_6^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_4^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_6^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_1^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_7^{\%}\sin \mathrm{\θ}& -h_1^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_7^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_2^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_8^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_2^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_8^{\%}\cos \mathrm{\θ}\\ {-h}_4^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_6^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_4^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_6^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_3^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_5^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_3^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_5^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_2^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_8^{\%}\sin \mathrm{\θ}& -h_2^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_8^{\%}\cos \mathrm{\θ}& {-h}_1^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_7^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_1^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_7^{\%}\cos \mathrm{\θ}\\ h_3^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_5^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_3^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_5^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_4^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_6^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_4^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_6^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_1^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_7^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_1^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_7^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_2^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_8^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_2^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_8^{\%}\sin \mathrm{\θ}\\ h_4^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_6^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_4^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_6^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_3^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_5^{\%}\cos \mathrm{\θ}& -h_3^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_5^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_2^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_8^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_2^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_8^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_1^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_7^{\%}\cos \mathrm{\θ}& -h_1^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_7^{\%}\sin \mathrm{\θ}\\ h_1^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_7^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_1^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_7^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_2^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_8^{\%}\cos \mathrm{\θ}& {-h}_2^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_8^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_3^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_5^{\%}\cos \mathrm{\θ}& {-h}_3^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_5^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_4^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_6^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_4^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_6^{\%}\sin \mathrm{\θ}\\ h_2^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_8^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_2^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_8^{\%}\sin \mathrm{\θ}& h_1^{\%}\sin \mathrm{\θ}+h_7^{\%}\cos \mathrm{\θ}& h_1^{\%}\cos \mathrm{\θ}-h_7^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_4^{\%}{\sin \mathrm{\θ}-h}_6^{\%}\cos \mathrm{\θ}& -h_4^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_6^{\%}\sin \mathrm{\θ}& {-h}_3^{\%}\sin \mathrm{\θ}-h_5^{\%}\cos \mathrm{\θ}& -h_3^{\%}\cos \mathrm{\θ}+h_5^{\%}\sin \mathrm{\θ}\end{array}\right].$

所示；

当天线数为N＝8时，

如

所示；其中

表示第l个发射符号的等效信道响应。

10.一种多输入多输出中继系统的协作传输源节点，其特征在于，包括：

判断模块，用于根据采用直接传输方式传输的等效信道质量参数值，和采用译码转发传输方式传输的等效信道质量参数值的比较结果，判断传输时所采用的传输方式；

传输模块，用于若采用直接传输方式传输的等效信道质量参数值大于采用译码转发传输方式传输的等效信道质量参数值，则采用直接传输方式传输，否则采用译码转发传输方式传输。

11.一种多输入多输出中继系统的协作传输系统，其特征在于，包括：

如权利要求1所述的源节点，用于将需要传输的原始信号进行两维星座旋转准正交空时编码，并发送给目的节点，将需要传输的原始信号进行两维星座旋转准正交空时编码，并同时向中继节点和目的节点发送；

中继节点，用于对接收到的来自源节点的信号进行两维星座旋转准正交空时译码，并且对空时译码后的信号再进行两维星座旋转准正交空时编码后向目的节点发送。

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