基于中繼協(xié)作空時塊碼傳輸?shù)娜脩粜畔⒐蚕矸椒?br>【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于無線通信領域，涉及空時塊碼的傳輸方法，特別涉及一種基于中繼協(xié) 作的分布式空時塊碼的編碼方法，可用于由三個單天線用戶和一個多天線中繼構成的中繼 協(xié)作系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 中繼協(xié)作通信能夠有效增強無線通信鏈路的穩(wěn)健性，并擴大無線通信的覆蓋范 圍。對于由兩個用戶和單個或多個中繼構成的協(xié)作網(wǎng)絡，目前已經(jīng)有很多學者進行了深 入研宄，如 2006 年YindiJing等人在"DistributedSpace-TimeCodinginWireless RelayNetworks"中研宄了兩用戶單向多中繼網(wǎng)絡，2009年TaoCui等人在"Distributed Space-TimeCodingforTwo-WayWirelessRelayNetworks" 中研宄了兩用戶雙向多中 繼網(wǎng)絡，2012 年Feng-KuiGong等人在"DistributedConcatenatedAlamoutiCodesfor Two-WayRelayNetworks"中研宄了中繼節(jié)點配置兩根天線的兩用戶雙向通信網(wǎng)絡。
[0003] 然而，這些方法都只考慮了兩用戶的中繼協(xié)作網(wǎng)絡，對于含有兩個以上用戶的中 繼協(xié)作網(wǎng)絡并不適用，例如在無線傳感器網(wǎng)絡定位中，多個終端節(jié)點需要通過衛(wèi)星或者融 合中心來共享采集到的信息，以確定目標的位置。另外，相比于多用戶中繼協(xié)作網(wǎng)絡，兩用 戶中繼協(xié)作網(wǎng)絡的系統(tǒng)分集度不高，傳輸誤比特性能較差。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的在于針對已有技術的不足，提出一種基于中繼協(xié)作空時塊碼傳輸?shù)?三用戶信息共享方法，以提高系統(tǒng)的分集度，降低傳輸誤比特率。
[0005] 實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案是：通過三個相互獨立的用戶，同時向一個中繼節(jié)點 發(fā)送數(shù)據(jù)，中繼節(jié)點將收到的信號進行線性處理，并通過多根天線將處理后的信號廣播給 每個用戶，每個用戶在收到中繼節(jié)點廣播的信號后，進行獨立的解調(diào)，同時得到其他兩個用 戶共享的信息。其具體實現(xiàn)步驟如下：
[0006] 1)用戶節(jié)點選擇待發(fā)送符號并發(fā)送給中繼節(jié)點：
[0007] la)三個用戶節(jié)點均從星座集合S中選取兩個星座符號作為自己的兩個待發(fā)送符 號，即第一戶用節(jié)點1\選取第一個待發(fā)送符號sn和第二待發(fā)送符號s12，第二用戶節(jié)點T2 選取第一待發(fā)送符號s21和第二待發(fā)送符號s22，第三用戶節(jié)點T3選取第一待發(fā)送符號s31和 第二待發(fā)送符號s32;
[0008] lb)三個用戶節(jié)點分別利用兩個符號周期同時將自己的待發(fā)送符號發(fā)送至中繼節(jié) 占.
[0009] 2)中繼節(jié)點通過四根天線在兩個符號周期內(nèi)接收信號，并根據(jù)接收的信號得到一 個組合接收信號向量r:
[0010] r= [rn,r12,r13,r14,r21,r22,r23,r24]T,
[0011] 其中，1'11、1'12、1'13、1' 14分別表示中繼節(jié)點在第一個符號周期內(nèi)獲得的第一根天線、 第二根天線、第三根天線、第四根天線的接收信號；1'21、1'22、1' 23、1'24分別表示中繼節(jié)點在第二 個符號周期內(nèi)獲得的第一根天線、第二根天線、第三根天線、第四根天線的接收信號，上標T 表示轉(zhuǎn)置運算；
[0012] 3)中繼節(jié)點根據(jù)組合接收信號向量r，得到四個待廣播信號向量&4243和％，分 別表示為：
[0013] t:= [tn,t12, t13, t14]T= Ajr+Bir*,
[0014] t2= [t21,t22, t23, t24]T= A2r+B2r*,
[0015] t3= [t31,t32, t33, t34]T= A3r+B3r*,
[0016] t4= [t41,t42, t43, t44]T= A4r+B4r*,
[0017]其中，tn，t12,t13,t14分別表示第一個待廣播信號向量ti的第一、第二、第三和第四 分量，
[0018] t21，t22,t23,t24分別表示第二個待廣播信號向量t2的第一、第二、第三和第四分量，
[0019] t31，t32,t33,t34分別表示第三個待廣播信號向量13的第一、第二、第三和第四分量，
[0020] t41，t42,t43,t44分別表示第四個待廣播信號向量t4的第一、第二、第三和第四分量，
[0021] &和Bi為用于生成第一個待廣播信號向量ti的兩個編碼矩陣，
[0022] ^和B2為用于生成第二個待廣播信號向量12的兩個編碼矩陣，
[0023] 八3和B3為用于生成第三個待廣播信號向量13的兩個編碼矩陣，
[0024] 八4和B4為用于生成第四個待廣播信號向量14的兩個編碼矩陣，
[0025] 上標*為取共軛操作；
[0026] 4)中繼節(jié)點在四個符號周期內(nèi)，通過四根天線將四個待廣播信號向量廣播到三個 用戶節(jié)點；
[0027] 5)三個用戶節(jié)點在四個符號周期內(nèi)各自通過一根天線接收中繼節(jié)點廣播的信號， 即第一用戶節(jié)點獲得接收信號向量Zl，第二用戶節(jié)點獲得接收信號向量z2，第三用戶節(jié)點 獲得接收信號向量z3;
[0028] 6)用戶節(jié)點對接收信號進行譯碼：
[0029] 6a)第i個用戶節(jié)點凡根據(jù)接收信號向量Zi和自己發(fā)送的符號Si= [sn，si2]T， 得到用戶節(jié)點凡的待譯碼向量$，其中i= 1，2, 3 ;
[0030] 6b)第i個用戶節(jié)點Ti對待譯碼向量果進行譯碼，得到第j個用戶節(jié)點L的發(fā)送 符號的估計值七1和心，其中j= 1，2, 3且j乒i。
[0031] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點：
[0032] 1)本發(fā)明考慮了三個用戶的信息共享場景，拓展了兩用戶雙向中繼通信系統(tǒng)；
[0033] 2)本發(fā)明采用空時塊碼的編碼方式，提高了系統(tǒng)的分集度；
[0034] 3)本發(fā)明采用多天線中繼協(xié)作的傳輸方式，進一步增加了系統(tǒng)的分集度，降低了 系統(tǒng)傳輸誤比特率。
【附圖說明】
[0035] 圖1是本發(fā)明的實現(xiàn)流程圖；
[0036] 圖2是本發(fā)明仿真使用的場景圖；
[0037]圖3是本發(fā)明的系統(tǒng)平均誤比特率性能仿真圖。
【具體實施方式】
[0038] 下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方法作進一步的描述。
[0039] 參照圖2,本發(fā)明使用的通信系統(tǒng)由三個用戶節(jié)點和一個中繼節(jié)點構成；其中，第 一用戶節(jié)點、第二用戶節(jié)點T2、第三用戶節(jié)點T3分別配置一根天線，中繼節(jié)點配置四根天 線；三個用戶節(jié)點均可以與中繼節(jié)點通信；三個用戶節(jié)點相互之間不存在通信鏈路，不能 直接進行通信。
[0040] 參照圖1，本發(fā)明的具體實現(xiàn)步驟如下：
[0041] 步驟1 :用戶節(jié)點選擇待發(fā)送符號并發(fā)送給中繼節(jié)點。
[0042] la)三個用戶節(jié)點均從星座集合S中選取兩個星座符號作為自己的兩個待發(fā)送符 號，即第一戶用節(jié)點1\選取第一個待發(fā)送符號sn和第二待發(fā)送符號s12，第二用戶節(jié)點T2 選取第一待發(fā)送符號s21和第二待發(fā)送符號s22，第三用戶節(jié)點T3選取第一待發(fā)送符號s31和 第二待發(fā)送符號s32;
[0043] lb)三個用戶節(jié)點分別利用兩個符號周期同時將自己的待發(fā)送符號發(fā)送至中繼節(jié) 點，即：
[0044] 在第一個符號周期內(nèi)，第一用戶節(jié)點1\發(fā)送其第一個待發(fā)送符號sn，第二用戶節(jié) 點T2發(fā)送其第一個待發(fā)送符號s21，第三用戶節(jié)點T3發(fā)送其第一個待發(fā)送符號S31;
[0045] 在第二個符號周期內(nèi)，第一用戶節(jié)點1\發(fā)送其第二個待發(fā)送符號s12，第二用戶節(jié) 點T2發(fā)送其第二個待發(fā)送符號s22，第三用戶節(jié)點T3發(fā)送其第二個待發(fā)送符號S32;
[0046] 其中，三個用戶節(jié)點的發(fā)射功率均歸一化為1。
[0047] 步驟2 :中繼節(jié)點接收信號。
[0048]中繼節(jié)點接收信號是通過四根天線在兩個符號周期內(nèi)接收，其中：
[0049] 在第一個符號周期內(nèi)中繼節(jié)點獲得第一根天線、第二根天線、第三根天線、第四根 天線的接收信號rn、r12、r13、r14分別為：
[0050] yu - hiiS11+h21S21+h31s31+n11,
[0051 ] r12 - h12S11+h22S21+h32S31+n12?
[0052]r13 - h13sn+h23s21+h33s31+n13，
[0053] !Ti4 hi4Sii+h24S2i+h34S3i+Hi4;
[0054] 在第二個符號周期內(nèi)中繼節(jié)點獲得第一根天線、第二根天線、第三根天線、第四根 天線的接收信號r21、r22、r23、r24分別為：
[0055] r21 - h11s12+h21s22'i'h3iS32+n21?
[0056] r22 - h12S12+h22S22'l'h32S32'l'Il22J
[0057]r23 - h13s12+h23s22+h33s32+n23，
[0058]r24 - h14s12+h24s22+h34s32+n24，
[0059] 其中，1