CN105553536A - 一种重叠码分复用混合转发协作通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于无线通信技术领域，公开了一种重叠码分复用混合转发协作通信方法。该方法包括以下步骤：一，建立重叠码分复用混合转发协作通信的基本模型，基本模型中设置有一个发送节点、至少一个中继节点和一个目的节点；二，发送节点将符号序列进行重叠码分复用编码形成编码符号序列后发送；三，中继节点接收编码符号序列后，对编码符号序列进行重叠码分复用编码形成二次编码符号序列后转发，或进行放大形成放大编码符号序列后转发；步骤四，目的节点接收发送节点发送的编码符号序列和中继节点发送的放大编码符号序列或二次编码符号序列，并将编码符号序列和放大编码符号序列或/和二次编码符号序列进行合并处理形成合并符号序列后再译码输出。

Description

一种重叠码分复用混合转发协作通信方法

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，特别涉及一种重叠码分复用混合转发协作通信方法。

背景技术

无线网络和相关无线通信技术的发展已经深入到人类社会的方方面面，其应用范围涉及移动通信、蜂窝网、局域网、陆地通信、卫星通信以及无线电台等等，无线通信已经成为近些年信息通信领域发展最快、应用最广的支撑技术。广阔的应用前景使得人们对无线通信系统提出了更高的要求，即更高的数据传输速率和更安全可靠的传输质量。然而频谱资源十分匮乏，如何采用各种先进的技术来有效地提高频谱效率已经成为通信系统实现高速率传输信息的热点之一。

重叠码分复用(OVCDM)技术是一种编码与调制相结合的复数域卷积编码技术。即使采用低阶调制方式，OVCDM编码也可以获得很高的频谱效率。同时，OVCDM编码还能提供一定的编码增益，使系统性能有所提升。

协作分集技术利用协作伙伴形成虚拟多入多出(MIMO)系统以获取分集增益，提高无线通信系统传输的有效性和可靠性。虽然协作通信拥有MIMO技术的众多优点，并且随着协作节点数目的增加，频率效率也会得到相应的提升，但是协作通信系统的性能并不随协作节点数目的增加而呈线性的增长，而是越来越平缓，最终将趋于某一定值。随着协作节点数目的增加，整个系统的复杂度也会相应增加。因此，考虑到协作节点数目不宜设置过多，系统频谱效率的提升受到一定的限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种重叠码分复用混合转发协作通信方法，该通信方法与传统的协作通信相比引入了编码增益，提高了通信的频谱效率；相比与原有的重叠编码放大转发协作系统，降低了通信系统的误码率；提高了通信系统的空间复用增益。

为达到以上目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

一种重叠码分复用混合转发协作通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，建立重叠码分复用混合转发协作通信的基本模型，所述基本模型中设置有一个发送节点、至少一个中继节点和一个目的节点；

步骤二，所述发送节点将符号序列进行重叠码分复用编码形成编码符号序列后发送；

步骤三，所述中继节点接收所述发送节点发送的编码符号序列后，对编码符号序列进行重叠码分复用译码处理；若译码正确形成译码符号序列，则对译码符号序列重新进行重叠码分复用编码形成二次编码符号序列后转发至目的节点；若译码错误，则对原接收的编码符号序列进行放大形成放大编码符号序列后转发至目的节点；

步骤四，所述目的节点接收所述发送节点发送的编码符号序列和所述中继节点发送的放大编码符号序列或二次编码符号序列，并将编码符号序列和放大编码符号序列或/和二次编码符号序列进行合并处理形成合并符号序列后再译码输出。

上述技术方案的特点和进一步改进：

(1)进一步的，在步骤三中，

3a)、将所述中继节点进行编号，编号为i，i＝1，2，3…；

所述中继节点接收到所述发送节点发送的编码符号序列y_sri为

$y_{sri}=h_{sri}\·\sqrt{P_s}\·x_s+n_{sri},$

式中，x_s为源节点的发送信号，

P_s为发送节点的发射功率，

h_sri为发送节点到第i个中继节点信道的衰落系数，

n_sri为发送节点到第i个中继节点信道的噪声；

3b)、若第i个中继节点译码错误，选择放大形成放大编码符号序列后转发，第i个中继节点的放大系数β_i为：

${\mathrm{\β}}_i=\sqrt{\frac{P_{ri}}{P_s{\left|h_{sri}\right|}^2+{\mathrm{\σ}}_{sri}^2}},$

式中，h_sri为发送节点到第i个中继节点信道的衰落系数，

为发送节点到第i个中继节点信道的噪声方差，

P_s和P_ri分别表示发送节点和第i个中继节点的发射功率；

第i个中继节点对编码符号序列放大后输出的放大编码符号序列为：

$y_{rdi}^{AF}=h_{rdi}\·{\mathrm{\β}}_i\·y_{sri}+n_{rdi},$

式中，h_rdi为第i个中继节点到目的节点信道的衰落系数，

n_rdi为第i个中继节点到目的节点信道的噪声，

若第i个中继节点译码正确，选择对译码符号序列重新进行重叠码分复用编码形成二次编码符号序列后转发，第i个中继节点对译码符号序列重新进行重叠码分复用编码后输出的二次编码符号序列为：

$y_{rdi}^{DF}=h_{rdi}\·\sqrt{P_{ri}}\·x_s+n_{rdi},$

式中，x_s为源节点的发送信号；

3c)、所述中继节点将放大编码符号序列或二次编码符号序列发送给所述目的节点。

(2)进一步的，在步骤四中，

4a)、所述目的节点接收所述发送节点发送的编码符号序列和所述中继节点发送的放大编码符号序列或/和二次编码符号序列，

所述目的节点接收所述发送节点发送的编码符号序列y_sd为：

$y_{sd}=h_{sd}\·\sqrt{P_s}\·x_s+n_{sd},$

式中，h_sd为发送节点到目的节点信道的衰落系数，

n_sd为发送节点到目的节点信道的噪声；

4b)、在所述目的节点采用最大比合并方式将接收到的编码符号序列和放大编码符号序列或/和二次编码符号序列进行合并，

发送节点到目的节点信道的合并系数a_sd为

$a_{sd}=\frac{\sqrt{P_s}\·h_{sd}^{*}}{{\mathrm{\σ}}_{sd}^2},$

修正系数为

如果，在第i个中继节点对编码符号序列进行放大形成放大编码符号序列，则第i个中继节点到目的节点信道的合并系数为

$a_{rdi}^{AF}=\frac{{\mathrm{\β}}_i\·\sqrt{P_s}\·h_{sri}^{*}\·h_{rdi}^{*}}{{\mathrm{\β}}_i^2\·{\left|h_{rdi}\right|}^2\·{\mathrm{\σ}}_{sri}^2+{\mathrm{\σ}}_{rdi}^2},$

式中，h_sri ^*、h_sd ^*、h_rdi ^*分别为h_sri、h_sd、h_rdi的共轭值；

分别为发送节点到第i个中继节点信道的噪声方差、发送节点到目的节点信道的噪声方差、第i个中继节点到目的节点信道的噪声方差；

修正系数为 ${\mathrm{\γ}}_{opti}^{AF}=\sqrt{P_s}{\mathrm{\β}}_i\·a_{rdi}\·h_{sri}\·h_{rdi},$

如果，在第i个中继节点对译码符号序列进行重叠码分复用编码形成二次编码符号序列，则第i个中继节点到目的节点信道的合并系数为

$a_{rdi}^{DF}=\frac{\sqrt{P_{ri}}\·h_{rdi}^{*}}{{\mathrm{\σ}}_{rdi}^2},$

修正系数为 ${\mathrm{\γ}}_{opti}^{DF}=\sqrt{P_{ri}}{a}_{rdi}\·h_{rdi},$

采用最大比合并方式合并后的合并符号序列y为

$y=a_{sd}\·y_{sd}+(a_{rd1}^{AF}\·y_{rd1}^{AF}+...+a_{rdi}^{AF}\·y_{rdi}^{AF})+(a_{rd1}^{DF}\·y_{rd1}^{DF}+...+a_{rdi}^{DF}\·y_{rdi}^{DF}),$

对于同一个中继节点，的值不为0时的值为0，相反，的值为0时的值不为0；

整体修正系数为

$\begin{array}{c}{\mathrm{\γ}}_{opt}^{HDAF}=\sqrt{P_s}\·a_{sd}\·h_{sd}+\\ (\sqrt{P_{r1}}\·a_{rd1}\·h_{rd1}+...+\sqrt{P_{ri}}\·a_{rdi}\·h_{rdi})+(\sqrt{P_{r1}}\·{\mathrm{\β}}_1\·a_{rd1}\·h_{sr1}\·h_{rd1}+...+\sqrt{P_{ri}}\·{\mathrm{\β}}_i\·a_{rdi}\·h_{sri}\·h_{rdi})\end{array},$

4c)、在所述目的节点将合并符号序列采用维特比译码后输出。

本发明的有益效果是：

(1)重叠码分复用与协作通信的结合，取消了并行传输是信道之间必须拥有独立性或不相关性的限制，与传统的协作通信相比引入了编码增益，提高了通信的频谱效率。

(2)采用混合转发协作，信噪比好的情况采用DF，信噪比不好的情况采用AF，相比与原有的重叠编码放大转发协作系统，降低了通信系统的误码率。

(3)采用多个中继节点，在低信噪比的条件下，与一个中继节点相比，提高了通信系统的空间复用增益。

附图说明

图1是本发明的重叠码分复用混合转发协作通信方法的流程示意图；

图2是本发明的重叠码分复用混合转发协作通信方法的实施例二模型图；

图3是本发明采用单中继节点对信号不同的处理方式的仿真系统的误码率的结果图；

图4是本发明采用不同重叠重数的编码矩阵的混合转发协作结合系统仿真图；

图5是本发明采用双中继节点对不同的信号处理方式仿真系统的误码率结果图；

图6是本发明重叠码分复用混合转发协作结合采用不同中继节点的比较仿真图。

图中：S、发送节点；R、中继节点；D、目的节点。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

参照图1，是本发明的重叠码分复用混合转发协作通信方法的流程示意图；本发明的重叠码分复用混合转发协作通信方法，包括以下步骤：

步骤一，建立重叠码分复用混合转发协作通信的基本模型，基本模型中设置有一个发送节点S、至少一个中继节点R和一个目的节点D。

步骤二，发送节点S将符号序列进行重叠码分复用编码形成编码符号序列后发送。

步骤三，中继节点R接收发送节点S发送的编码符号序列后，对编码符号序列进行重叠码分复用译码处理；若译码正确形成译码符号序列，则对译码符号序列重新进行重叠码分复用编码形成二次编码符号序列后转发至目的节点D；若译码错误，则对原接收的编码符号序列进行放大形成放大编码符号序列后转发至目的节点D。

步骤四，目的节点D接收发送节点S发送的编码符号序列和中继节点R发送的放大编码符号序列或二次编码符号序列，并将编码符号序列和放大编码符号序列或/和二次编码符号序列进行合并处理形成合并符号序列后再译码输出。

具体从下面两个实施例来说明。

实施例一：

步骤一，建立重叠码分复用混合转发协作通信的基本模型，基本模型中设置有一个发送节点S、一个中继节点R和一个目的节点D。

步骤二，发送节点S将符号序列进行重叠码分复用编码形成编码符号序列后分别发送到中继节点R和目的节点D。

步骤三，中继节点R接收发送节点S发送的编码符号序列后，对编码符号序列进行重叠码分复用译码处理；若译码正确形成译码符号序列，则对译码符号序列重新进行重叠码分复用编码形成二次编码符号序列后转发至目的节点D；若译码错误，则对原接收的编码符号序列进行放大形成放大编码符号序列后转发至目的节点D，因此中继节点R有两种转发方式。

步骤三的具体步骤如下：

3a)、将中继节点R进行编号，编号为i，i＝1；

中继节点R接收到发送节点S发送的编码符号序列y_sri为

$y_{sr1}=h_{sr1}\·\sqrt{P_s}\·x_s+n_{sr1},$

式中，x_s为源节点的发送信号，

P_s为发送节点S的发射功率，

h_sr1为发送节点S到中继节点R信道的衰落系数，

n_sr1为发送节点S到中继节点R信道的噪声。

3b)、若中继节点R译码错误，选择放大形成放大编码符号序列后转发，中继节点R的放大系数β_i为：

${\mathrm{\β}}_1=\sqrt{\frac{P_{r1}}{P_s{\left|h_{sr1}\right|}^2+{\mathrm{\σ}}_{sr1}^2}},$

式中，h_sr1为发送节点S到中继节点R信道的衰落系数，

为发送节点S到中继节点R信道的噪声方差，

P_s和P_r1分别表示发送节点S和中继节点R的发射功率；

中继节点R对编码符号序列放大后输出的放大编码符号序列为：

$y_{rd1}^{AF}=h_{rd1}\·{\mathrm{\β}}_i\·y_{sr1}+n_{rd1},$

式中，h_rd1为中继节点R到目的节点D信道的衰落系数，

n_rd1为中继节点R到目的节点D信道的噪声，

若中继节点R译码正确，中继节点R对译码符号序列重新进行重叠码分复用编码形成二次编码符号序列为：

$y_{rd1}^{DF}=h_{rd1}\·\sqrt{P_{r1}}\·x_s+n_{rd1},$

式中，x_s为源节点的发送信号。

中继节点R通过训练序列是否正确接收来选择放大转发或译码后重新进行重叠码分复用编码转发方式。若正确接收，在下一个训练序列到来之前均译码后重新进行重叠码分复用编码转发方式，若不能正确接收，则用放大转发方式。

3c)、中继节点R将放大编码符号序列或二次编码符号序列发送给目的节点D。

步骤四，目的节点D接收发送节点S发送的编码符号序列和中继节点R发送的放大编码符号序列或二次编码符号序列，并将编码符号序列和放大编码符号序列或二次编码符号序列进行合并处理形成合并符号序列后再译码输出。

步骤四的具体步骤如下：

4a)、目的节点D接收发送节点S发送的编码符号序列和中继节点R发送的放大编码符号序列或二次编码符号序列，

目的节点D接收发送节点S发送的编码符号序列y_sd为：

$y_{sd}=h_{sd}\·\sqrt{P_s}\·x_s+n_{sd},$

式中，h_sd为发送节点S到目的节点D信道的衰落系数，

n_sd为发送节点S到目的节点D信道的噪声。

4b)、在目的节点D采用最大比合并方式将接收到的编码符号序列和放大编码符号序列或二次编码符号序列进行合并，

发送节点S到目的节点D信道的合并系数a_sd为

$a_{sd}=\frac{\sqrt{P_s}\·h_{sd}^{*}}{{\mathrm{\σ}}_{sd}^2},$

修正系数为 $\sqrt{P_s}\·a_{sd}\·h_{sd},$

如果，在中继节点R对编码符号序列进行放大形成放大编码符号序列，则中继节点R到目的节点D信道的合并系数为

$a_{rd1}^{AF}=\frac{{\mathrm{\β}}_1\·\sqrt{P_s}\·h_{sr1}^{*}\·h_{rd1}^{*}}{{\mathrm{\β}}_1^2\·{\left|h_{rd1}\right|}^2\·{\mathrm{\σ}}_{sr1}^2+{\mathrm{\σ}}_{rd1}^2},$

式中，h_sr1 ^*、h_sd ^*、h_rd1 ^*分别为h_sr1、h_sd、h_rd1的共轭值；

分别为发送节点S到中继节点R信道的噪声方差、发送节点S到目的节点D信道的噪声方差、中继节点R到目的节点D信道的噪声方差；

修正系数为 ${\mathrm{\γ}}_{opt1}^{AF}=\sqrt{P_s}{\mathrm{\β}}_1\·a_{rd1}\·h_{sr1}\·h_{rd1},$

如果，在中继节点R对译码符号序列进行重叠码分复用编码形成二次编码符号序列，则中继节点R到目的节点D信道的合并系数为

$a_{rd1}^{DF}=\frac{\sqrt{P_{r1}}\·h_{rd1}^{*}}{{\mathrm{\σ}}_{rd1}^2},$

修正系数为 ${\mathrm{\γ}}_{opt1}^{DF}=\sqrt{P_{r1}}{a}_{rd1}\·h_{rd1},$

采用最大比合并方式合并后的合并符号序列y为

$y=a_{sd}\·y_{sd}+a_{rd1}^{AF}\·y_{rd1}^{AF}$ 或 $y=a_{sd}\·y_{sd}+a_{rd1}^{DF}\·y_{rd1}^{DF},$

整体修正系数为

${\mathrm{\γ}}_{opt}^{HDAF}=\sqrt{P_s}\·a_{sd}\·h_{sd}+\sqrt{P_{r1}}\·a_{rd1}\·h_{rd1}$ 或 ${\mathrm{\γ}}_{opt}^{HDAF}=\sqrt{P_s}\·a_{sd}\·h_{sd}+\sqrt{P_{r1}}\·{\mathrm{\β}}_1\·a_{rd1}\·h_{sr1}\·h_{rd1}.$

4c)、在目的节点D将合并符号序列采用维特比译码后输出。

实施例二：

步骤一，建立重叠码分复用混合转发协作通信的基本模型，基本模型中设置有一个发送节点S、两个中继节点R和一个目的节点D。

步骤二，发送节点S将符号序列进行重叠码分复用编码形成编码符号序列后分别发送到中继节点R和目的节点D。

步骤三，中继节点R接收发送节点S发送的编码符号序列后，对编码符号序列进行重叠码分复用译码处理；若译码正确形成译码符号序列，则对译码符号序列重新进行重叠码分复用编码形成二次编码符号序列后转发至目的节点D；若译码错误，则对原接收的编码符号序列进行放大形成放大编码符号序列后转发至目的节点D。

步骤三的具体步骤如下：

3a)、将中继节点R进行编号，编号为i，i＝1，2；

中继节点R接收到发送节点S发送的编码符号序列y_sri为

$y_{sri}=h_{sri}\·\sqrt{P_s}\·x_s+n_{sri},$

式中，x_s为源节点的发送信号，

P_s为发送节点S的发射功率，

h_sri为发送节点S到第i个中继节点R信道的衰落系数，

n_sri为发送节点S到第i个中继节点R信道的噪声。

3b)、若第i个中继节点R译码错误，选择放大形成放大编码符号序列后转发，第i个中继节点R的放大系数β_i为：

${\mathrm{\β}}_i=\sqrt{\frac{P_{ri}}{P_s{\left|h_{sri}\right|}^2+{\mathrm{\σ}}_{sri}^2}},$

式中，h_sri为发送节点S到第i个中继节点R信道的衰落系数，

为发送节点S到第i个中继节点R信道的噪声方差，

P_s和P_ri分别表示发送节点S和第i个中继节点R的发射功率；

第i个中继节点R对编码符号序列放大后输出的放大编码符号序列为：

$y_{rdi}^{AF}=h_{rdi}\·{\mathrm{\β}}_i\·y_{sri}+n_{rdi},$

式中，h_rdi为第i个中继节点R到目的节点D信道的衰落系数，

n_rdi为第i个中继节点R到目的节点D信道的噪声，

若第i个中继节点R译码正确，选择对译码符号序列重新进行重叠码分复用编码形成二次编码符号序列后转发，第i个中继节点R对译码符号序列重新进行重叠码分复用编码后输出的二次编码符号序列为：

$y_{rdi}^{DF}=h_{rdi}\·\sqrt{P_{ri}}\·x_s+n_{rdi},$

式中，x_s为为源节点的发送信号；

中继节点R通过训练序列是否正确接收来选择放大转发或译码后重新进行重叠码分复用编码转发方式。若正确接收，在下一个训练序列到来之前均译码后重新进行重叠码分复用编码转发方式，若不能正确接收，则用放大转发方式。

3c)、中继节点R将放大编码符号序列或二次编码符号序列发送给所述目的节点D。

步骤四，目的节点D接收发送节点S发送的编码符号序列和中继节点R发送的放大编码符号序列或二次编码符号序列，并将编码符号序列和放大编码符号序列或/和二次编码符号序列进行合并处理形成合并符号序列后再译码输出。

步骤四的具体步骤如下：

4a)、目的节点D接收发送节点S发送的编码符号序列和中继节点R发送的放大编码符号序列或/和二次编码符号序列。

目的节点D接收发送节点S发送的编码符号序列y_sd为：

$y_{sd}=h_{sd}\·\sqrt{P_s}\·x_s+n_{sd},$

式中，h_sd为发送节点S到目的节点D信道的衰落系数，

n_sd为发送节点S到目的节点D信道的噪声。

4b)、在目的节点D采用最大比合并方式将接收到的编码符号序列和放大编码符号序列或/和二次编码符号序进行合并，

发送节点S到目的节点D信道的合并系数a_sd为

$a_{sd}=\frac{\sqrt{P_s}\·h_{sd}^{*}}{{\mathrm{\σ}}_{sd}^2},$

修正系数为

如果，在第i个中继节点R对编码符号序列进行放大形成放大编码符号序列，则第i个中继节点R到目的节点D信道的合并系数为

$a_{rdi}^{AF}=\frac{{\mathrm{\β}}_i\·\sqrt{P_s}\·h_{sri}^{*}\·h_{rdi}^{*}}{{\mathrm{\β}}_i^2\·{\left|h_{rdi}\right|}^2\·{\mathrm{\σ}}_{sri}^2+{\mathrm{\σ}}_{rdi}^2},$

式中，h_sri ^*、h_sd ^*、h_rdi ^*分别为h_sri、h_sd、h_rdi的共轭值；

分别为发送节点S到第i个中继节点R信道的噪声方差、发送节点S到目的节点D信道的噪声方差、第i个中继节点R到目的节点D信道的噪声方差；

修正系数为 ${\mathrm{\γ}}_{opti}^{AF}=\sqrt{P_s}{\mathrm{\β}}_i\·a_{rdi}\·h_{sri}\·h_{rdi},$

如果，在第i个中继节点R对译码符号序列进行重叠码分复用编码形成二次编码符号序列，则第i个中继节点R到目的节点D信道的合并系数为

$a_{rdi}^{DF}=\frac{\sqrt{P_{ri}}\·h_{rdi}^{*}}{{\mathrm{\σ}}_{rdi}^2},$

修正系数为 ${\mathrm{\γ}}_{opti}^{DF}=\sqrt{P_{ri}}{a}_{rdi}\·h_{rdi},$

采用最大比合并方式合并后的合并符号序列y为

$y=a_{sd}\·y_{sd}+(a_{rd1}^{AF}\·y_{rd1}^{AF}+...+a_{rdi}^{AF}\·y_{rdi}^{AF})+(a_{rd1}^{DF}\·y_{rd1}^{DF}+...+a_{rdi}^{DF}\·y_{rdi}^{DF}),$

对于同一个中继节点R，译码成功后就不会选择放大，只有在译码失败后才会选择放大，所以，的值不为0时的值为0，相反，的值为0时的值不为0；

整体修正系数为

$\begin{array}{c}{\mathrm{\γ}}_{opt}^{HDAF}=\sqrt{P_s}\·a_{sd}\·h_{sd}+\\ (\sqrt{P_{r1}}\·a_{rd1}\·h_{rd1}+...+\sqrt{P_{ri}}\·a_{rdi}\·h_{rdi})+(\sqrt{P_{r1}}\·{\mathrm{\β}}_1\·a_{rd1}\·h_{sr1}\·h_{rd1}+...+\sqrt{P_{ri}}\·{\mathrm{\β}}_i\·a_{rdi}\·h_{sri}\·h_{rdi})\end{array},$

本实施例中会出现的三种情况如下：

在两个中继节点R处都能正确译码：

$y=a_{sd}\·y_{sd}+a_{rd1}^{DF}\·y_{rd1}^{DF}+a_{rd2}^{DF}\·y_{rd2}^{DF},$

${\mathrm{\γ}}_{opt}^{HDAF}=\sqrt{P_s}\·a_{sd}\·h_{sd}+\sqrt{P_{r1}}\·a_{rd1}\·h_{rd1}+\sqrt{P_{r2}}\·a_{rd2}\·h_{rd2}.$

在两个中继节点R处都不能正确译码：

$y=a_{sd}\·y_{sd}+a_{rd1}^{AF}\·y_{rd1}^{AF}+a_{rd2}^{AF}\·y_{rd2}^{AF},$

${\mathrm{\γ}}_{opt}^{HDAF}=\sqrt{P_s}\·a_{ad}\·h_{sd}+\sqrt{P_{r1}}\·{\mathrm{\β}}_1\·a_{rd1}\·h_{sr1}\·h_{rd1}+\sqrt{P_{r2}}\·{\mathrm{\β}}_2\·a_{rd2}\·h_{sr2}\·h_{rd2}.$

一个中继节点R能够正确译码(采用DF协议)，一个中继节点R不能够正确译码(采用AF协议)。假设第一个中继能够正确译码，第二个译码错误。反之亦然。

$y=a_{sd}\·y_{sd}+a_{rd1}^{DF}\·y_{rd1}^{DF}+a_{rd2}^{AF}\·y_{rd2}^{AF},$

${\mathrm{\γ}}_{opt}^{HDAF}=\sqrt{P_s}\·a_{sd}\·h_{sd}+\sqrt{P_{r1}}\·a_{rd1}\·h_{rd1}+\sqrt{P_{r2}}\·{\mathrm{\β}}_2\·a_{rd2}\·h_{sr2}\·h_{rd2}.$

4c)、在目的节点D将合并符号序列采用维特比译码后输出。

本发明的效果可以通过以下仿真进一步说明。

在平坦Rayleigh衰落信道下的仿真。在平坦快衰落Rayleigh信道中，h_sd，h_sri和h_rdi均服从均值为0，方差为1的复高斯分布，即h_sd，h_sri，h_rdi～CN(0,1)；信道间的噪声n_sd，n_sri和n_rdi分别服从均值为0，方差为和复高斯分布。总比特殊为12000，每帧比特数为12000，重叠码分复用与混合转发协作通信结合采用的调制方式是BPSK，单纯的协作通信采用的调制方式是BPSK和8PSK，重叠码分复用与单中继协作结合采用的编码矩阵是B_14c，B_33a，与双中继混合转发协作编码矩阵是B_33a，信噪比(E_b/N₀)_SR＝15dB。

仿真内容及结果

仿真1：源节点与目的间的信道条件(E_b/N₀)_SD＝0～15dB，中继节点R与目的节点D间信道条件(E_b/N₀)_RD＝0～15dB。对重叠码分复用与放大转发协作结合，译码转发协作结合以及混合转发协作结合系统进行仿真。仿真结果如图3显示，在误比特率为10^-3～10^-4时，混合转发的重叠码分复用系统与译码转发的重叠码分系统性能提升3dB左右，与放大转发的重叠码分复用系统性能提升1dB左右。

仿真2：重叠码分复用采用不同的编码矩阵。对重叠码分复用采用编码矩阵B_14c，B_33a与协作通信结合，传统的协作通信采用不同的调制阶数。仿真结果如图4显示，在频谱效率为1bps/Hz(BPSK与B_14c)，误码率10^-3时混合转发的OVCDM系统比传统的混合转发协作系统性能提升6dB左右，在频谱效率为3bps/Hz，误码率10^-2时混合转发的OVCDM系统比传统的混合转发协作系统性能提升2.5dB。

仿真3：采用双中继节点R的协作通信与重叠码分复用的结合。中继节点R采用放大转发，混合转发，译码转发这三种方式对信号进行处理。仿真结果如图5显示，双中继的混合转发比放大转发，译码转发性能都好，这是由于混合转发结合两者的优点，在信道质量不好的情况时，译码转发不能正确译码，造成资源浪费，而混合转发才用放大转发的模式，在信道质量好的情况，采用译码转发,所以在整个传输过程中，混合转发的性能最好。

仿真4：重叠码分复用混合转发协作结合采用不同的中继节点R的比较，以及和单纯的重叠码分复用的比较。仿真结果如图6所示，在相同的条件下，双中继通信系统比单中继通信系统性能提升3dB左右，与单纯的OVCDM相比，在10^-3时性能提升7dB左右。

结合图3，图4，图5，图6可以知道重叠码分与混合转发协作的结合，通信系统的性能得到了改善。

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在说明书的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (3)

1.一种重叠码分复用混合转发协作通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，建立重叠码分复用混合转发协作通信的基本模型，所述基本模型中设置有一个发送节点(S)、至少一个中继节点(R)和一个目的节点(D)；

步骤二，所述发送节点(S)将符号序列进行重叠码分复用编码形成编码符号序列后发送；

步骤三，所述中继节点(R)接收所述发送节点(S)发送的编码符号序列后，对编码符号序列进行重叠码分复用译码处理；若译码正确形成译码符号序列，则对译码符号序列重新进行重叠码分复用编码形成二次编码符号序列后转发至目的节点(D)；若译码错误，则对原接收的编码符号序列进行放大形成放大编码符号序列后转发至目的节点(D)；

步骤四，所述目的节点(D)接收所述发送节点(S)发送的编码符号序列和所述中继节点(R)发送的放大编码符号序列或二次编码符号序列，并将编码符号序列和放大编码符号序列或/和二次编码符号序列进行合并处理形成合并符号序列后再译码输出。

2.如权利要求1所述的一种重叠码分复用混合转发协作通信方法，其特征在于：在步骤三中，

3a)、将所述中继节点(R)进行编号，编号为i，i＝1，2，3…；

所述中继节点(R)接收到所述发送节点(S)发送的编码符号序列y_sri为

式中，x_s为源节点的发送信号，

P_s为发送节点的发射功率，

h_sri为发送节点到第i个中继节点(R)信道的衰落系数，

n_sri为发送节点(S)到第i个中继节点(R)信道的噪声；

3b)、若第i个中继节点(R)译码错误，选择放大形成放大编码符号序列后转发，第i个中继节点(R)的放大系数β_i为：

式中，h_sri为发送节点到第i个中继节点(R)信道的衰落系数，

为发送节点到第i个中继节点(R)信道的噪声方差，

P_s和P_ri分别表示发送节点和第i个中继节点(R)的发射功率；

第i个中继节点(R)对编码符号序列放大后输出的放大编码符号序列为：

式中，h_rdi为第i个中继节点(R)到目的节点(D)信道的衰落系数，

n_rdi为第i个中继节点(R)到目的节点(D)信道的噪声，

若第i个中继节点(R)译码正确，选择对译码符号序列重新进行重叠码分复用编码形成二次编码符号序列后转发，第i个中继节点(R)对译码符号序列重新进行重叠码分复用编码后输出的二次编码符号序列为：

式中，x_s为源节点的发送信号；

3c)、所述中继节点(R)将放大编码符号序列或二次编码符号序列发送给所述目的节点(D)。

3.如权利要求2所述的一种重叠码分复用混合转发协作通信方法，其特征在于：在步骤四中，

4a)、所述目的节点(D)接收所述发送节点发送的编码符号序列和所述中继节点(R)发送的放大编码符号序列或/和二次编码符号序列，

所述目的节点(D)接收所述发送节点发送的编码符号序列y_sd为：

式中，h_sd为发送节点到目的节点(D)信道的衰落系数，

n_sd为发送节点到目的节点(D)信道的噪声；

4b)、在所述目的节点(D)采用最大比合并方式将接收到的编码符号序列和放大编码符号序列或/和二次编码符号序列进行合并，

发送节点到目的节点(D)信道的合并系数a_sd为

修正系数为

如果，在第i个中继节点(R)对编码符号序列进行放大形成放大编码符号序列，则第i个中继节点(R)到目的节点(D)信道的合并系数为

式中，h_sri ^*、h_sd ^*、h_rdi ^*分别为h_sri、h_sd、h_rdi的共轭值；

分别为发送节点到第i个中继节点(R)信道的噪声方差、发送节点到目的节点(D)信道的噪声方差、第i个中继节点(R)到目的节点(D)信道的噪声方差；

修正系数为

如果，在第i个中继节点(R)对译码符号序列进行重叠码分复用编码形成二次编码符号序列，则第i个中继节点(R)到目的节点(D)信道的合并系数为

修正系数为

采用最大比合并方式合并后的合并符号序列y为

对于同一个中继节点(R)，的值不为0时的值为0，相反，的值为0时的值不为0；

整体修正系数为

4c)、在所述目的节点(D)将合并符号序列采用维特比译码后输出。