一種基于交織多址技術(shù)的多用戶雙向中繼通信方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種基于交織多址技術(shù)的多用戶雙向中繼通信方法，屬于無(wú)線通信【技術(shù)領(lǐng)域】。該方法包括：采用不同的交織器來(lái)區(qū)分不同的用戶對(duì)，發(fā)送交織后用戶對(duì)信息序列到中繼節(jié)點(diǎn)，中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到的信息序列進(jìn)行迭代的多用戶檢測(cè)譯碼，然后將用戶對(duì)譯碼后得到的信息序列做異或運(yùn)算，得到中間值；將異或運(yùn)算后得到的中間值廣播給用戶對(duì)，用戶對(duì)中的兩個(gè)用戶接收到中間值后，利用自己的信息序列同中間值進(jìn)行異或運(yùn)算，得到與之通信的對(duì)方用戶信息序列，完成整個(gè)通信過(guò)程。應(yīng)用本申請(qǐng)，可以獲得最大化的編碼增益和信道容量，并可以通過(guò)迭代多用戶檢測(cè)算法有效地消除多接入干擾和多用戶干擾，提高系統(tǒng)的誤碼率性能。
【專利說(shuō)明】—種基于交織多址技術(shù)的多用戶雙向中繼通信方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無(wú)線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于交織多址技術(shù)的多用戶雙向中繼通信方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的蜂窩結(jié)構(gòu)引入中繼的協(xié)作通信方式，在提高邊緣小區(qū)通信質(zhì)量的同時(shí)，還可以增大小區(qū)覆蓋范圍和盲區(qū)覆蓋，單向中繼系統(tǒng)已有大量深入的研究成果，但單向中繼系統(tǒng)由于其半雙工的工作模式會(huì)導(dǎo)致頻譜效率的損失，雙向中繼恰能彌補(bǔ)這種損失。同時(shí)，相對(duì)于傳統(tǒng)的單向中繼，雙向中繼能夠提供更高的頻譜有效性和功率有效性，因而受到了廣泛的關(guān)注。
[0003]雙向中繼是通信中的常見(jiàn)手段，比如用戶之間實(shí)時(shí)文件交互，視頻通信等業(yè)務(wù)，專用監(jiān)控系統(tǒng)等都需要可靠的雙向通信。由于地理位置間隔或直傳信道質(zhì)量惡劣，期望實(shí)現(xiàn)雙向通信的用戶無(wú)法自行組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)可靠通信，此時(shí)可以利用中繼來(lái)協(xié)助完成雙向通信。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)編碼，利用無(wú)線信號(hào)傳輸?shù)膹V播和疊加特性和先進(jìn)的信號(hào)檢測(cè)方法，能夠?yàn)檫@些期望交互信息的用戶對(duì)提供高速可靠的信息傳遞。同時(shí)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)編碼的應(yīng)用能夠有效的提高網(wǎng)絡(luò)整體的頻譜利用率和能量利用率，從而實(shí)現(xiàn)高效、環(huán)保的雙向通信，符合未來(lái)綠色通Ih的需求。
[0004]多址干擾和符號(hào)間干擾是影響多址無(wú)線通信系統(tǒng)性能的兩大限制，近幾年來(lái)Turbo型多用戶檢測(cè)(MUD)被廣泛用來(lái)消除多接入干擾(MAI)和多用戶干擾(MUI)，交織多址接入(IDMA)系統(tǒng)沿用了 MUD，接收端采用碼片到碼片的迭代多用戶檢測(cè)結(jié)構(gòu)，在發(fā)送端對(duì)不同的用戶使用不同的交織器，以此來(lái)區(qū)分用戶。其中交織器映射規(guī)則的產(chǎn)生是隨機(jī)和獨(dú)立的，交織器打亂了原來(lái)編碼序列的順序。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，交織多址接入系統(tǒng)有更高的頻譜利用率，更好的性能和更低的接收端復(fù)雜度。
[0005]目前無(wú)線網(wǎng)絡(luò)編碼已經(jīng)逐漸受到學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注，其中應(yīng)用在雙向通信中無(wú)線網(wǎng)絡(luò)編碼主要基于部分譯碼轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)編碼。其通信協(xié)議如下:兩個(gè)希望進(jìn)行雙向通信的用戶(即用戶對(duì))利用相同的時(shí)頻資源完成其上行傳輸，基站端將重疊的或相互干擾的信號(hào)直接映射為網(wǎng)絡(luò)編碼的符號(hào)，然后利用一定的時(shí)頻率資源將該網(wǎng)絡(luò)編碼后的符號(hào)廣播到該用戶對(duì)，用戶在接收到網(wǎng)絡(luò)編碼的符號(hào)后，利用自己已有的信息進(jìn)行干擾消除后，獲得來(lái)自對(duì)方的有用信息。網(wǎng)絡(luò)編碼具有高的能量利用率，符合未來(lái)通信的需求。
[0006]目前對(duì)基于碼分多址(CDMA)的多用戶雙向中繼通信方法有一定的研究成果，該方法一般分為兩個(gè)階段:第一階段，不同的用戶對(duì)將需要進(jìn)行通信的信息加載到不同的正交擴(kuò)頻碼字上，傳輸給中繼節(jié)點(diǎn)，中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到的信息進(jìn)行譯碼，將用戶對(duì)的信息做異或運(yùn)算:第二階段，將異或運(yùn)算后的信息廣播給用戶對(duì)，用戶接收到進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼后的信息，利用自己已有的信息進(jìn)行異或運(yùn)算，得到與之通信的對(duì)方用戶信息，完成整個(gè)通信過(guò)程。在第一階段中，不同的用戶對(duì)以不同的正交擴(kuò)頻碼字來(lái)區(qū)分，傳輸?shù)街欣^節(jié)點(diǎn)時(shí)，經(jīng)過(guò)線性濾波器恢復(fù)各個(gè)用戶對(duì)發(fā)送的信息。這種方法引入了擴(kuò)頻冗余卻沒(méi)有帶來(lái)編碼增益，在實(shí)際系統(tǒng)中，由于擴(kuò)頻碼字不能理想同步而引入多接入干擾(MAI)，并且隨著用戶數(shù)的增多，多用戶干擾(MUI)問(wèn)題更加嚴(yán)重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是用于解決基于碼分多址(CDMA)的多用戶雙向中繼通信多接入干擾和多用戶干擾問(wèn)題，提出了一種基于交織多址技術(shù)的多用戶雙向中繼通信方法，該方法具有最大化的編碼增益和信道容量，并可以通過(guò)迭代多用戶檢測(cè)算法消除多接入干擾和多用戶干擾，從而獲得顯著的性能增益。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0009]一種基于交織多址技術(shù)的多用戶雙向中繼通信方法，用于在碼分多址(CDMA)系統(tǒng)中，靈活地實(shí)現(xiàn)多用戶的雙向中繼通信，其特征在于，所述方法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程分為兩個(gè)階段:
[0010]第一階段，采用不同的交織器來(lái)區(qū)分不同的用戶對(duì)，多用戶對(duì)發(fā)送交織后的用戶對(duì)信息序列到中繼節(jié)點(diǎn)，中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到的信息序列進(jìn)行迭代的多用戶檢測(cè)譯碼，然后將譯碼后得到的各用戶對(duì)信息序列做異或運(yùn)算，得到中間值；
[0011]第二階段，中繼節(jié)點(diǎn)將異或運(yùn)算后得到的中間值廣播給用戶對(duì)，用戶對(duì)中的兩個(gè)用戶接收到中間值后，利用自己已有的信息序列同中間值進(jìn)行異或運(yùn)算，得到與之通信的對(duì)方用戶信息序列，完成整個(gè)通信過(guò)程。
[0012]所述的第一階段實(shí)現(xiàn)過(guò)程具體包括:
[0013]采用不同的交織器來(lái)區(qū)分不同的用戶對(duì)，采用相同的擴(kuò)頻序列對(duì)各用戶對(duì)中相互通信的兩個(gè)用戶的信息序列進(jìn)行擴(kuò)頻處理，將擴(kuò)頻后的信息序列經(jīng)過(guò)相同的交織器后傳輸?shù)街欣^節(jié)點(diǎn)；
[0014]同時(shí)，在發(fā)送端插入訓(xùn)練序列用于在接收端進(jìn)行信道估計(jì)；
[0015]中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到的經(jīng)過(guò)擴(kuò)頻序列和交織器后的信息序列進(jìn)行迭代的多用戶檢測(cè)譯碼、解交織、解擴(kuò)，得到用戶對(duì)中兩個(gè)用戶的估計(jì)信息序列后進(jìn)行異或運(yùn)算，經(jīng)計(jì)算得到中間值。
[0016]所述的第二階段實(shí)現(xiàn)具體包括:
[0017]中繼節(jié)點(diǎn)將第一階段所得的中間值加載到正交的擴(kuò)頻碼字后廣播至用戶對(duì)；
[0018]用戶利用自己已有的信息序列和接收到的與之通信的對(duì)方用戶的估計(jì)信息序列進(jìn)行異或運(yùn)算，得到與之通信的對(duì)方用戶信息序列，完成整個(gè)通信過(guò)程。
[0019]本發(fā)明的特點(diǎn)及有益效果:
[0020]本發(fā)明提出的技術(shù)方案采用不同的交織器區(qū)分不同用戶對(duì)，以實(shí)現(xiàn)同一時(shí)隙內(nèi)多用戶同時(shí)通信，具有最大化的編碼增益和信道容量；同時(shí)在每一數(shù)據(jù)前端插入訓(xùn)練訓(xùn)練以通過(guò)信道估計(jì)獲得各個(gè)用戶到基站的信道信息，并在接收端進(jìn)行迭代的多用戶檢測(cè)譯碼，從而有效地消除多接入干擾和多用戶干擾，獲得顯著的性能增益。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為使本申請(qǐng)的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下舉實(shí)例對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。[0022]以一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)、16個(gè)用戶，即8個(gè)用戶對(duì)為例，一個(gè)用戶對(duì)中的兩個(gè)用戶有進(jìn)行通信的需求。
[0023]本申請(qǐng)中基于交織多址技術(shù)的多用戶雙向中繼通信方法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程包括:
[0024]第一階段，采用不同的8個(gè)交織器來(lái)區(qū)分8個(gè)用戶對(duì)，發(fā)送交織后的8個(gè)用戶對(duì)信息序列到中繼節(jié)點(diǎn)，中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到的信息序列進(jìn)行迭代的多用戶檢測(cè)譯碼，然后將用戶對(duì)譯碼后得到的信息序列做異或運(yùn)算，得到中間值。具體包括以下步驟:
[0025]I)用戶對(duì)中相互通信的兩個(gè)用戶的信息序列均經(jīng)過(guò)擴(kuò)頻序列和相同的交織器后傳輸?shù)街欣^節(jié)點(diǎn):設(shè)第k個(gè)用戶對(duì)的用戶為Iq和k2，其中k e {I, 8}，用戶Ic1和k2的信息序列分別為dk,^dkj2 e {-1，+1}，且為等概率出現(xiàn)，長(zhǎng)度均為256bits，dka和dk,2通過(guò)相同的擴(kuò)頻序列s’ s = {-1, +1}，經(jīng)過(guò)擴(kuò)頻后的信息序列為Cu和ck,2，長(zhǎng)度均為512bits,然后經(jīng)過(guò)同一個(gè)交織器后的信息序列記為xk,i和xk,2,長(zhǎng)度均為512bits不變；將Xk,!和Xu發(fā)送給中繼節(jié)點(diǎn)；
[0026]2)中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到的經(jīng)過(guò)擴(kuò)頻序列和交織器后的信息序列送入基本信號(hào)檢測(cè)器，采用對(duì)數(shù)似然譯碼，得到用戶h交織后信息序列的對(duì)數(shù)似然值L (Xu)和用戶k2交織后信息序列的對(duì)數(shù)似然值L(Xk,2)。具體包括: [0027]2-1)在t時(shí)刻，從用戶Ic1到中繼節(jié)點(diǎn)的信道系數(shù)為hu，用戶k2到中繼節(jié)點(diǎn)的信
道系數(shù)為hk,2，設(shè)定hu和hk,2已知,則中繼節(jié)點(diǎn)接收到的信息r為
【權(quán)利要求】
1.一種基于交織多址技術(shù)的多用戶雙向中繼通信方法，用于在碼分多址(CDMA)系統(tǒng)中，靈活地實(shí)現(xiàn)多用戶的雙向中繼通信，其特征在于，所述方法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程分為兩個(gè)階段: 第一階段，采用不同的交織器來(lái)區(qū)分不同的用戶對(duì)，多用戶對(duì)發(fā)送交織后的用戶對(duì)信息序列到中繼節(jié)點(diǎn)，中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到的信息序列進(jìn)行迭代的多用戶檢測(cè)譯碼，然后將譯碼后得到的各用戶對(duì)信息序列做異或運(yùn)算，得到中間值； 第二階段，中繼節(jié)點(diǎn)將異或運(yùn)算后得到的中間值廣播給用戶對(duì)，用戶對(duì)中的兩個(gè)用戶接收到中間值后，利用自己已有的信息序列同中間值進(jìn)行異或運(yùn)算，得到與之通信的對(duì)方用戶信息序列，完成整個(gè)通信過(guò)程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的第一階段實(shí)現(xiàn)過(guò)程具體包括: 采用不同的交織器來(lái)區(qū)分不同的用戶對(duì)，采用相同的擴(kuò)頻序列對(duì)各用戶對(duì)中相互通信的兩個(gè)用戶的信息序列進(jìn)行擴(kuò)頻處理，將擴(kuò)頻后的信息序列經(jīng)過(guò)相同的交織器后傳輸?shù)街欣^節(jié)點(diǎn)； 同時(shí)，在發(fā)送端插入訓(xùn)練序列用于在接收端進(jìn)行信道估計(jì)； 中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到的經(jīng)過(guò)擴(kuò)頻序列和交織器后的信息序列進(jìn)行迭代的多用戶檢測(cè)譯碼、解交織、解擴(kuò)，得到用戶對(duì)中兩個(gè)用戶的估計(jì)信息序列后進(jìn)行異或運(yùn)算，經(jīng)計(jì)算得到中間值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的第二階段實(shí)現(xiàn)具體包括: 中繼節(jié)點(diǎn)將第一階段所得的中間值加載到正交的擴(kuò)頻碼字后廣播至用戶對(duì)； 用戶利用自己已有的信息序列和接收到的與之通信的對(duì)方用戶的估計(jì)信息序列進(jìn)行異或運(yùn)算，得到與之通信的對(duì)方用戶信息序列，完成整個(gè)通信過(guò)程。
【文檔編號(hào)】H04B1/7107GK103973357SQ201410190680
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月7日
【發(fā)明者】粟欣, 曾捷, 李澤嬌, 許希斌, 劉強(qiáng) 申請(qǐng)人:清華大學(xué)