CN113315621B

CN113315621B - 一种自适应协同节点数目的全双工译码转发协作通信方法

Info

Publication number: CN113315621B
Application number: CN202110582002.6A
Authority: CN
Inventors: 卜智勇; 刘立刚; 周斌
Original assignee: Chengdu Zhongke Micro Information Technology Research Institute Co Ltd
Current assignee: Chengdu Zhongke Micro Information Technology Research Institute Co Ltd
Priority date: 2021-05-26
Filing date: 2021-05-26
Publication date: 2022-07-15
Anticipated expiration: 2041-05-26
Also published as: CN113315621A

Abstract

本发明提供一种自适应协同节点数目的全双工译码转发协作通信方法，包括：步骤S1，通过信道测量获得协作簇内源通信节点与目的通信节点的信噪比；步骤S2，根据协作簇内源通信节点与目的通信节点的信噪比，确定最优的协作源通信节点数；步骤S3，通过信道探测估计源通信节点间的信道参数；步骤S4，根据步骤S2确定的协作源通信节点数，相应地确定需要的时隙结构；步骤S5，根据步骤S4时隙规划的时隙结构进行数据传输，完成协同共享；步骤S6，目的通信节点将信道状态信息反馈给协作簇内各源通信节点。本发明通过在不同信道条件下采用不同的源通信节点数，能够提高协作传输效率，解决了传统协同通信系统中无线资源浪费、网络能耗高、信道容量过低的问题。

Description

一种自适应协同节点数目的全双工译码转发协作通信方法

技术领域

本发明涉及信息技术领域，具体而言，涉及一种自适应协同节点数目的全双工译码转发协作通信方法。

背景技术

物联网(IoT，Internet of Things)是万物互联的网络，是互联网的延伸，其网络节点不仅仅局限于人与人之间，而是扩展到了任何物体与物体之间，并在之间进行通信。物联网的提出和应用使得人与物以及物与物之间的有效通信成为可能，最终有望实现整个生态系统高度的智能特性的愿景。物联网已成为当前世界新一轮经济和科技发展的战略制高点，是下一个推动世界高速发展的重要生产力。

在物联网中，经常需要多个终端节点向位于网络边缘目的节点发送数据。典型的场景包括：远程监测、数字化战场、灾害救助等。由于无线信道广泛存在多径衰落、路径损耗和阴影衰落等多种不利因素，这些因素导致信道的特性在时间、频率和空间等范围内随机变化，使得利用无线信道进行高速并且可靠的通信成为非常棘手的问题。多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)技术由于具有良好的抗衰落性能、能提升信道容量以及传输速率快等特点，已经成为现阶段被广泛运用的技术。然而，在实际环境中，受到设备大小的限制，无线物联网终端往往无法部署多个天线，难以利用MIMO的技术优势。

协同通信技术，为物联网终端提供了利用MIMO性能增益的技术手段。在一个协同通信系统中，多个距离相近的通信节点之间会按照某种协议构成一个协作簇，处于协作簇内的通信节点之间可以进行直接通信，他们共享信息、相互协同。簇内节点与目的节点共同构成虚拟MIMO系统，完成信息的传输。协作簇内的通信节点采用协同分集技术进行数据传输，可以使得配备单天线的通信源节点之间获得空间分集增益，使得接收端能够收到多个携带相同信息的信号，这些信号在时间、频率或者空间范围内具备独立统计特性，将这些信号进行适当的合并，可以降低衰落的影响，从而改善无线通信系统的性能，大大提高数据传输的可靠性，提高数据的传输速率。

协同通信传输过程一般分为两个阶段：共享阶段和传输阶段。在共享阶段，协作簇内各个通信节点会向其他节点发送数据，实现簇内节点间的数据全共享；在传输阶段，协作簇内的通信节点与目的节点进行通信，完成数据的传输。

在协同传输过程中，协作簇内必须要首先进行通信节点之间的数据传输，以实现簇内节点之间数据共享。该共享阶段的通信传输过程会占据一定时隙，这些时隙没有进行源节点到目的节点之间的数据传输，并不是“有效的”通信过程，造成了频谱资源的浪费，同时会提高通信节点能耗。

出现上述问题的原因，在于传统协同通信系统的各个通信节点普遍采用半双工通信模式。半双工模式是指通信节点可以进行接收或者收发的双向传输，但是在某个时刻或某个频段只能进行接收或者发射。半双工模式下，根据收发信道的不同配置方法，无线通信网络可相应地分为时分双工(TDD)和频分双工(FDD)两类。TDD的接收和发送是使用同一频率的不同时隙，在时间维度上是互不重叠的。而FDD是在不同的频率上分别进行接收和发送。从信息论的角度考虑，半双工双向通信没有充分逼近双向信道的理论容量上限。

综上所述，传统协同通信系统存在如下问题：

(1)传统协同通信系统的源节点普遍采用半双工节点，从而不能进行同时同频传输；

(2)传统协同通信系统在信息共享阶段，簇内的某一通信节点向其他通信节点发送数据时，为了避免干扰，其他通信节点必须保持静默。也就是说，在一个时隙内，协同通信系统中只能有一个通信节点发送码字，其他节点都处于接收状态；

(3)传统协同通信系统在信息共享阶段只完成了簇内各个通信节点之间的信息共享，并没有形成有效的协同通信，这是对频谱资源的浪费。

同时同频全双工(CCFD，Co-time and Co-frequency Full Duplex)技术是解决以上技术问题的重要技术手段。同时同频全双工技术，是能在相同的频率资源、相同的时刻发射和接收信号的技术，它能将现有的频谱效率增加一倍，具有广泛的应用价值和研究意义。为实现同频同时信号发射和接收操作，通信节点配备有两组天线，分别用于信号的发射和接收。相对于传统的TDD或者FDD，CCFD可以使频谱效率提高一倍，实现整个系统容量的大幅提升，能减少通信系统的端到端的时延，同时能够使频率的利用模式更加灵活。

在协同通信系统中，利用CCFD技术，可以在数据共享阶段通过更少的时隙实现多个节点的待传输数据在簇内的共享，从而提升协同通信的传输效率。基于此设想，文献“王爽.基于空时编码的MIMO协作通信方法研究[D].上海微系统与信息技术研究所.2021”提出了多种基于正交空时码的信源间全双工译码转发协同通信传输方案，所提方案分别具有两个、三个和四个源通信节点。

一种二源全双工译码转发协同通信传输方案的编码矩阵设计为：

其中，x_i表示经过星座映射后的符号。

表示符号x的共轭，-x表示符号x取反。该矩阵行向量表示某一通信节点发射的码字，列向量表示某一时隙发射的码字。矩阵C_2FD的第i行第j列元素表示源通信节点S_i在第j个时隙发送的符号。且由上式可以很容易证明：

即，码字矩阵的行向量是相互正交的，其中I₂表示二阶单位矩阵。该码字符合复正交设计矩阵的要求，为正交空时码(OSTBC)，OSTBC具有译码简单且可实现满分集增益两大优点。且从上式可发现该码字在两个传输时隙中传输了两个符号，速率达到了1，达到了满速率。

一种三源全双工译码转发协同通信传输方案的编码矩阵设计为：

其中，矩阵C_3FD的第i行第j列元素表示源通信节点S_i在第j个时隙发送的符号。0表示该源节点的发射天线保持静默，不发射任何信息。由上式可以很容易得到：

其中，I₃表示3×3的单位矩阵，即码字矩阵的行向量是相互正交的，各通信源节点发送的码字正交，证明该码字为OSTBC，且从上式可发现该协同通信传输方案在4个时隙中传输了3个符号，速率达到了3/4。

一种四源全双工译码转发协同通信传输方案的编码矩阵设计为：

其中，行向量表示某一通信源节点发射的码字，列向量表示在某一时隙所发射的码字，矩阵C_4FD中的第i行第j列元素表示为通信源节点S_i在第j个时隙发射出去的符号。0表示该通信源节点的发射天线保持静默，不发射任何信息。且由上式可以很容易证明：

即编码矩阵的行向量是相互正交的，那么可以证明码字为OSTBC。同时从该编码矩阵可以发现在8个时隙中传输了4个符号，数据传输速率达到了1/2。

综上，针对同时同频全双工无线协同通信问题，上述方法设计了源节点数目为两个、三个和四个时，对应的最优传输速率的编码矩阵，并验证了在全双工场景下协同通信的性能相对于传统半双工系统的性能有大幅度的提升。

然而，在无线通信系统中，由于传输环境相对复杂，无线信道的质量会随着传输环境的变化而发生变化，多源全双工协同通信的性能也会发生变化。例如，在某些环境中，两个源节点协同传输能获得最优的传输效率，而在其他环境中，三个源节点或者四个源节点组成的协作传输能获得更优的传输性能。上述方案并没有提供如何选择协作源节点的数目，以及如何确定源节点的组合，才能达到最优的传输效率。

发明内容

本发明旨在提供一种自适应协同节点数目的全双工译码转发协作通信方法，该方法考虑了具有两个、三个和四个信源通信节点的译码转发协同通信场景，从而在不同信道条件下，实现不同数目信源通信节点的信源间协同通信译码转发协同的最优配置。通过该方法能够降低通信节点能耗，提高协同通信系统的吞吐量和可靠性。

本发明提供的一种自适应协同节点数目的全双工译码转发协作通信方法，包括如下步骤：

步骤S1，分析协作簇信道条件：通过信道测量获得协作簇内源通信节点与目的通信节点的信噪比；

步骤S2，确定协作源通信节点数：根据所述协作簇内源通信节点与目的通信节点的信噪比，确定最优的协作源通信节点数；

步骤S3，源通信节点间信道探测：通过信道探测估计源通信节点间的信道参数；

步骤S4，时隙规划：根据步骤S2确定的协作源通信节点数，相应地确定需要的时隙结构；

步骤S5，数据传输，完成协同共享：根据步骤S4时隙规划的时隙结构，在共享兼传输阶段使源通信节点之间互相发送数据，进行信息共享，同时也使源通信节点向目的通信节点D发送数据；在协同传输阶段，使源通信节点向目的节点发送数据，完成协同传输；

步骤S6，信道状态反馈：在步骤S5完成协同传输后，目的通信节点将信道状态信息反馈给协作簇内各源通信节点。

进一步的，步骤S2包括：

首先，判断源通信节点与目的通信节点的信噪比SNR是否大于第一阈值，如果源通信节点与目的通信节点的信噪比SNR大于第一阈值，则认定为处于高信噪比区域，协作源通信节点数选择为2，采用双源模式；

否则，判断源通信节点与目的通信节点的信噪比SNR是否小于第二阈值，如果源通信节点与目的通信节点的信噪比SNR小于第二阈值，则认定为处于低信噪比区域，协作源通信节点数选择为4，采用四源模式；

否则，认定处于中信噪比区域，协作源通信节点数选择为3，采用三源模式。

进一步的，所述第一阈值为22dB；所述第二阈值为14dB。

进一步的，步骤S3通过信道探测估计源通信节点间的信道参数的方法为，定义协作簇内从源通信节点S_i到源通信节点S_j的信道参数为h_ij，源通信节点S_i向源通信节点S_j发送导频信号P_ij，源通信节点S_j根据导频信号P_ij估计信道参数h_ij。

进一步的，步骤S4中对于双源模式的时隙规划如下：双源模式即为协同传输系统中有两个源通信节点S₁和S₂；双源模式的全双工协同传输过程分为两个阶段：共享兼传输阶段和协同传输阶段；在共享兼传输阶段和协同传输阶段，源通信节点S₁和源通信节点S₂均采用一个时隙完成数据发送；并且在共享传输阶段，源通信节点S₁和源通信节点S₂利用步骤S3中探测到的信道参数h_ij实现彼此数据的解码。

进一步的，步骤S4中对于三源模式的时隙规划如下：三源模式即为协同传输系统中有三个源通信节点S₁、S₂和S₃。三源模式的全双工协同传输过程分为两个阶段：共享兼传输阶段和协同传输阶段；在共享兼传输阶段，源通信节点S₁、源通信节点S₂和源通信节点S₃采用一组OSTBC码字的第1到第2个时隙完成数据发送；并且在共享兼传输阶段，源通信节点S₁、源通信节点S₂和源通信节点S₃利用步骤S3中探测到的信道参数h_ij，实现彼此数据的解码；在第二个阶段即协同传输阶段，源通信节点S₁、源通信节点S₂和源通信节点S₃采用一组OSTBC码字的第3到第4个时隙完成数据发送。

进一步的，步骤S4中对于四源模式的时隙规划如下：四源模式即为协同传输系统中有四个源通信节点S₁、S₂、S₃和S₄。四源模式的全双工协同传输过程分为两个阶段：共享兼传输阶段和协同传输阶段；在共享兼传输阶段，源通信节点S₁、源通信节点S₂、源通信节点S₃和源通信节点S₄采用一组OSTBC码字的第1到第3个时隙完成数据发送；并且在共享兼传输阶段，源通信节点S₁、源通信节点S₂、源通信节点S₃和源通信节点S₄；在协同传输阶段，源通信节点S₁、源通信节点S₂、源通信节点S₃和源通信节点S₄采用一组OSTBC码字的第4到第8个时隙完成数据发送。

进一步的，步骤S6中目的通信节点将信道状态信息反馈给协作簇内各源通信节点的方法为，目的通信节点，根据收到的导频信号进行源通信节点到目的通信节点的信道估计，将估计得到的信道状态信息通过下行信令反馈给源通信节点。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明的自适应协同节点数目的全双工译码转发协作通信方法，通过在不同信道条件下采用不同的源通信节点数，能够提高协作传输效率，部分解决了传统协同通信系统中无线资源浪费、网络能耗高、信道容量过低的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为分布式的配对全双工协同无线传输系统结构示意图。

图2为基于正交空时码的二源、三源、四源全双工译码转发协同传输方案在不同信道条件下进行仿真得到的吞吐量仿真结果展示图。

图3为本发明实施例的自适应协同节点数目的全双工译码转发协作通信方法的流程图。

图4为本发明实施例的双源模式协同通信系统结构示意图。

图5为双源模式的全双工协同传输过程中时隙结构示意图。

图6为本发明实施例的三源模式协同通信系统结构示意图。

图7为三源模式的全双工协同传输过程中时隙结构示意图。

图8为本发明实施例的四源模式协同通信系统结构示意图。

图9为四源模式的全双工协同传输过程中时隙结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

设计原理：

分布式的配对全双工协同无线传输系统如图1所示，该系统由k个源通信节点S₁、S₂…S_k和一个目的节点D组成。源通信节点是具备自干扰消除能力的同时同频全双工通信节点。由于是面向物联网与传感网的应用场景，通信节点之间通常是静止的，无线信道变化很慢，假设是准静态信道，既在一个传输块的多个时隙内，信道响应为常数。

根据文献“王爽.基于空时编码的MIMO协作通信方法研究[D].上海微系统与信息技术研究所.2021”提出的基于正交空时码的二源、三源、四源全双工译码转发协同传输方案，本发明在不同信道条件下对该方案进行仿真，得出如图2所示的吞吐量仿真结果。图2中，横坐标为协作簇与目的通信节点间的信道质量，以信噪比(SNR)衡量。图2中SNR从高到低逐步降低，在大尺度上，这对应着协作簇与目的通信节点间的距离由近到远。图2中纵坐标为协作簇内源通信节点到目的节点的吞吐量。图2中对比了协作源通信节点数为2、3和4的吞吐量变化。从图2中可以看到，SNR较高时(对应协作簇与目的节点间的距离较近)，吞吐量最高；随着SNR的下降(对应协作簇与目的节点间的距离增加)，三种组合的吞吐量都会逐步下降。

同时，还可以看到，在高SNR区域(如图2所示的SNR从30dB到22dB)，2源通信节点协作的吞吐量最高，3源通信节点次之，4源通信节点最低，因此，这个区域可称为“2节点性能区域”。这是因为，2源通信节点协作具有最高的数据传输率1，即，在2个时隙传输了2个数据符号；3源通信节点协作的数据传输率为3/4，即，在4个时隙中传输了3个符号；而4源通信节点协作的数据传输率为1/2，即，在8个时隙中传输了4个数据符号。在高SNR区域，数据传输不会受到误码的影响，因此高数据传输率的2源通信节点协作模式具有最高的吞吐量。

随着SNR下降，吞吐量随之下降，2源通信节点下降最快，3源通信节点下降较慢，4源通信节点下降最慢，这从三条曲线的斜率中可以看出。当SNR下降到22dB以下之后，3节点的吞吐量最高，直到SNR下降到14dB。这个区域(22dB与14dB之间)，可称为“3节点性能区域”。当SNR低于14dB之后，4源通信节点的吞吐量最高，这个区域可称为“4节点性能区域”。在此区域内，SNR低于8dB时2源通信节点协作的吞吐量甚至下降至0，即无法有效传输数据。

综合图2所揭示的现象，可以发现，在不同的SNR场景下，采用不同的源通信节点协作方式，能获得最大的吞吐量性能：在高SNR区域，适合采用2源通信节点协作；在低SNR区域，适合采用4源通信节点协作；而在中SNR区域，适宜采用3源通信节点协作。

基于上述设计原理，如图3所示，本实施例提出一种自适应协同节点数目的全双工译码转发协作通信方法，包括如下步骤：

步骤S1，分析协作簇信道条件：

地理位置接近的源通信节点会按照某种原则建立起一个协作簇，彼此之间可以进行点到点直接通信，进行协同传输。由此首先分析协作簇信道条件，通过信道测量获得协作簇内源通信节点与目的通信节点的信噪比。其中，信道测量方法属于本领域公知，在此不作赘述。

步骤S2，确定协作源通信节点数：

根据所述协作簇内源通信节点与目的通信节点的信噪比，确定最优的协作源通信节点数；遵照图2所揭示的现象，基本原则是：在高信噪比区域，适合采用2源通信节点协作；在低信噪比区域，适合采用4源通信节点协作；而在中信噪比区域，适宜采用3源通信节点协作。具体地：

首先，判断源通信节点与目的通信节点的信噪比SNR是否大于第一阈值，如图2所示，所述第一阈值为22dB，如果源通信节点与目的通信节点的信噪比SNR大于第一阈值，则认定为处于高信噪比区域，协作源通信节点数选择为2，采用双源模式；

否则，判断源通信节点与目的通信节点的信噪比SNR是否小于第二阈值，如图2所示，所述第二阈值为14dB，如果源通信节点与目的通信节点的信噪比SNR小于第二阈值，则认定为处于低信噪比区域，协作源通信节点数选择为4，采用四源模式；

否则，认定处于中信噪比区域(即14dB≤SNR≤22dB)，协作源通信节点数选择为3，采用三源模式。

步骤S3，源通信节点间信道探测：

通过信道探测估计源通信节点间的信道参数。定义协作簇内从源通信节点S_i到源通信节点S_j的信道参数为h_ij，源通信节点S_i向源通信节点S_j发送导频信号P_ij，源通信节点S_j根据导频信号P_ij估计信道参数h_ij。其中，信道探测方法属于本领域公知，在此不作赘述。

步骤S4，时隙规划：

根据步骤S2确定的协作源通信节点数，相应地确定需要的时隙结构。在进行时隙规划时，将多源通信节点看成虚拟的MIMO系统，对多源通信节点的码字结构进行空时编码。具体地：

(1)双源模式

如图4所示，双源模式即为协同传输系统中有两个源通信节点S₁和S₂。双源模式的全双工协同传输过程分为两个阶段：共享兼传输阶段和协同传输阶段。在第一个阶段即共享兼传输阶段，源通信节点S₁和源通信节点S₂彼此之间互相发送数据，进行信息共享，同时也会向目的通信节点D发送数据，是整个协同传输过程的一部分；并且在共享兼传输阶段，源通信节点S₁和源通信节点S₂利用步骤S3中探测到的信道参数h_ij，实现彼此发送数据的解码。

在第二个阶段即协同传输阶段，源通信节点S₁和源通信节点S₂形成虚拟MIMO系统协同发送数据。如图5所示的双源模式的全双工协同传输过程中时隙结构，由于源通信节点S₁和源通信节点S₂为具有白干扰消除功能的全双工通信节点，因此，在共享兼传输阶段和协同传输阶段，源通信节点S₁和源通信节点S₂均采用一个时隙完成数据发送。

(2)三源模式

如图6所示，三源模式即为协同传输系统中有三个源通信节点S₁、S₂和S₃。三源模式的全双工协同传输过程分为两个阶段：共享兼传输阶段和协同传输阶段。在第一个阶段即共享兼传输阶段，源通信节点S₁、源通信节点S₂和源通信节点S₃彼此之间互相发送数据，进行信息共享，同时也会向目的通信节点D发送数据，是整个协同传输过程的一部分；并且在共享兼传输阶段，源通信节点S₁、源通信节点S₂和源通信节点S₃利用步骤S3中探测到的信道参数h_ij实现彼此发送数据的解码。

在第二个阶段即协同传输阶段，源通信节点S₁、源通信节点S₂和源通信节点S₃形成虚拟MIMO系统协同发送数据。如图7所示的三源模式的全双工协同传输过程中时隙结构，其中从左到右依次为一组OSTBC码字的第1到第4个时隙，因此在共享兼传输阶段，源通信节点S₁、源通信节点S₂和源通信节点S₃采用一组OSTBC码字的第1到第2个时隙完成数据发送。在第二个阶段即协同传输阶段，源通信节点S₁、源通信节点S₂和源通信节点S₃采用一组OSTBC码字的第3到第4个时隙完成数据发送。

(3)四源模式

如图8所示，四源模式即为协同传输系统中有四个源通信节点S₁、S₂、S₃和S₄。四源模式的全双工协同传输过程分为两个阶段：共享兼传输阶段和协同传输阶段。在第一个阶段即共享兼传输阶段，源通信节点S₁、源通信节点S₂、源通信节点S₃和源通信节点S₄彼此之间互相发送数据，进行信息共享，同时也会向目的通信节点D发送数据，是整个协同传输过程的一部分；并且在共享兼传输阶段，源通信节点S₁、源通信节点S₂、源通信节点S₃和源通信节点S₄利用步骤S3中探测到的信道参数h_ij实现彼此发送数据的解码。

在第二个阶段即协同传输阶段，源通信节点S₁、源通信节点S₂、源通信节点S₃和源通信节点S₄形成虚拟MIMO系统协同发送数据。如图9所示的四源模式的全双工协同传输过程中时隙结构，其中从左到右依次为一组OSTBC码字的第1到第8个时隙，因此在共享兼传输阶段，源通信节点S₁、源通信节点S₂、源通信节点S₃和源通信节点S₄采用一组OSTBC码字的第1到第3个时隙完成数据发送；在协同传输阶段，源通信节点S₁、源通信节点S₂、源通信节点S₃和源通信节点S₄采用一组OSTBC码字的第4到第8个时隙完成数据发送。

步骤S5，数据传输，完成协同共享：

根据步骤S4时隙规划的时隙结构，在共享兼传输阶段使源通信节点之间互相发送数据，进行信息共享，同时也使源通信节点向目的通信节点D发送数据；在协同传输阶段，使源通信节点向目的节点发送数据，完成协同传输。

步骤S6，信道状态反馈：

在步骤S5完成协同传输后，目的通信节点D将信道状态信息反馈给协作簇内各源通信节点。具体地，在步骤S5完成协同传输后，目的通信节点D，根据收到的导频信号进行源通信节点到目的通信节点的信道估计，将估计得到的信道状态信息通过下行信令反馈给源通信节点。

由此，本发明的自适应协同节点数目的全双工译码转发协作通信方法，通过在不同信道条件下采用不同的源通信节点数，能够提高协作传输效率，解决了传统协同通信系统中无线资源浪费、网络能耗高、信道容量过低的问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种自适应协同节点数目的全双工译码转发协作通信方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S5，数据传输，完成协同共享：根据步骤S4时隙规划的时隙结构，在共享兼传输阶段使源通信节点之间互相发送数据，进行信息共享，同时也使源通信节点向目的通信节点发送数据；在协同传输阶段，使源通信节点向目的节点发送数据，完成协同传输；

步骤S6，信道状态反馈：在步骤S5完成协同传输后，目的通信节点将信道状态信息反馈给协作簇内各源通信节点；

步骤S2包括：

2.根据权利要求1所述的自适应协同节点数目的全双工译码转发协作通信方法，其特征在于，所述第一阈值为22dB；所述第二阈值为14dB。

3.根据权利要求2所述的自适应协同节点数目的全双工译码转发协作通信方法，其特征在于，步骤S3通过信道探测估计源通信节点间的信道参数的方法为，定义协作簇内从源通信节点S_i到源通信节点S_j的信道参数为h_ij，源通信节点S_i向源通信节点S_j发送导频信号P_ij，源通信节点S_j根据导频信号P_ij估计信道参数h_ij。

4.根据权利要求2所述的自适应协同节点数目的全双工译码转发协作通信方法，其特征在于，步骤S4中对于双源模式的时隙规划如下：双源模式即为协同传输系统中有两个源通信节点S₁和S₂；双源模式的全双工协同传输过程分为两个阶段：共享兼传输阶段和协同传输阶段；在共享兼传输阶段和协同传输阶段，源通信节点S₁和源通信节点S₂均采用一个时隙完成数据发送；并且在共享兼传输阶段，源通信节点S₁和源通信节点S₂利用步骤S3中探测到的信道参数h_ij实现彼此数据的解码。

5.根据权利要求2所述的自适应协同节点数目的全双工译码转发协作通信方法，其特征在于，步骤S4中对于三源模式的时隙规划如下：三源模式即为协同传输系统中有三个源通信节点S₁、S₂和S₃；三源模式的全双工协同传输过程分为两个阶段：共享兼传输阶段和协同传输阶段；在共享兼传输阶段，源通信节点S₁、源通信节点S₂和源通信节点S₃采用一组OSTBC码字的第1到第2个时隙完成数据发送；并且在共享兼传输阶段，源通信节点S₁、源通信节点S₂和源通信节点S₃利用步骤S3中探测到的信道参数h_ij实现彼此数据的解码；在第二个阶段即协同传输阶段，源通信节点S₁、源通信节点S₂和源通信节点S₃采用一组OSTBC码字的第3到第4个时隙完成数据发送。

6.根据权利要求1所述的自适应协同节点数目的全双工译码转发协作通信方法，其特征在于，步骤S4中对于四源模式的时隙规划如下：四源模式即为协同传输系统中有四个源通信节点S₁、S₂、S₃和S₄；四源模式的全双工协同传输过程分为两个阶段：共享兼传输阶段和协同传输阶段；在共享兼传输阶段，源通信节点S₁、源通信节点S₂、源通信节点S₃和源通信节点S₄采用一组OSTBC码字的第1到第3个时隙完成数据发送；并且在共享兼传输阶段，源通信节点S₁、源通信节点S₂、源通信节点S₃和源通信节点S₄利用步骤S3中探测到的信道参数h_ij实现彼此数据的解码；在协同传输阶段，源通信节点S₁、源通信节点S₂、源通信节点S₃和源通信节点S₄采用一组OSTBC码字的第4到第8个时隙完成数据发送。

7.根据权利要求1所述的自适应协同节点数目的全双工译码转发协作通信方法，其特征在于，步骤S6中目的通信节点将信道状态信息反馈给协作簇内各源通信节点的方法为，目的通信节点，根据收到的导频信号进行源通信节点到目的通信节点的信道估计，将估计得到的信道状态信息通过下行信令反馈给源通信节点。