解码转发协作通信系统中对抗时间异步的发射和接收方法

摘要

本发明针对现有的协作通信系统中所存在的由于多个终端处于不同的空间位置而引起的时间异步、信号协调问题,公开了一种解码转发协作通信系统中对抗时间异步的发射和接收方法。该方法通过在发射机端发送单载波符号块；在多个中继端进行解码校验，其中正确解码的节点对源符号块进行随机的循环移位、添加循环前缀并向目的节点转发；在接收端接收并截取信号，设计频域判决反馈均衡器，使得其通过接收机并得到正确的判决信号。本发明方法能够克服信号协调的问题，同时大大减小了计算量，更重要的是可以使得异步协作通信系统获得满分集。

主权项

解码转发协作通信系统中对抗时间异步的发射和接收方法，其特征在于，采用一个发射节点，一个接收节点，R个中继节点的协作通信系统模型，其中发射节点、R个中继节点和接收节点均配置单天线；中继节点采用协作地方式共享彼此的天线以形成一个虚拟的多天线结构，实现空域分集；利用解码转发中继策略进行通信；在接收端设计判决反馈均衡器，其中包括设计前馈滤波器系数和反馈滤波器系数；让接收信号通过判决反馈均衡器，得到正确判决信号；具体包括下述步骤：第一步，在发射节点，采用单载波块发射，发送一个N长符号块x_n,n＝0,1,2,…,N‑1，符号功率为N为正整数且为2的整数幂；并在每个符号块中加入循环冗余校验位；第二步，所有中继节点对接收到的符号解码，并进行循环冗余校验，校验正确的节点成为真正的有效协作节点参与协作，没有通过校验的中继节点不再参与协作；存在L_c个有效的协作节点，这些节点均正确解码得到源符号块x_n,n＝0,1,2,…,N‑1；第三步，各有效的协作节点分别在[0,N/10]区间内随机的产生一个整数，分别记为每个协作节点基于产生的随机整数将自身获得的符号块循环移位δ_i,i＝1,2,…,L_c位；第四步，添加循环前缀：取有效协作节点随机循环移位之后的符号块的最后G位，复制并添加到各个符号块的前端，形成一块单载波循环前缀符号，然后由有效协作节点向接收节点转发；各有效协作节点转发的信号分别通过信道h_l,l＝1,…,L_c传播到接收节点；由于各协作节点在空间位置的差异，接收节点接收到的信号相互之间存在一定的时间差；记从有效协作节点到接收节点的延时分别为τ_i,i＝1,…,L_c；介于这些延时是相对的，设τ₁＝0,且且转发的信号分别通过信道h_l,l＝0,1,…,L_c，因为时延的缘故，接收节点接收到信号为：y＝hX+n_n；   (2)其中，y＝[y₀,…,y_N‑1,y_N,…,y_N+G‑1],n_n＝[n₀,…,n_N‑1,n_N,…,n_N+G‑1],n_n为信道的噪声，X为MISO信道空时编码矩阵：第五步，接收节点接收信号后截取完整的一块单载波循环前缀符号；第六步，在接收端设计频域判决反馈均衡器；利用MMSE准则计算频域最佳前馈滤波器系数k＝0,1,…,N‑1；第七步，计算均衡器的最佳反馈滤波器系数l＝1,2,…,L；第八步，接收信号y_n通过前馈滤波器生成s_n，用s_n减去前一时刻的判决信号并通过反馈滤波器生成待判决信号z_n，再使z_n通过判决器生成当前时刻的判决信号第三步所述各有效协作节点对自身获得的符号块进行随机的循环移位，得到发射空时码矩阵：第六步中所述的k＝0,1,…,N‑1是按照如下方法得到的：根据判决反馈均衡器的结构，以下等式在频域成立：S_k＝W_k(H_kX_k+N_k)；   (8)D_k＝S_k‑X_k＝X_k(W_kH_k‑1)+W_kN_k；   (9)B_k＝D_kG_k；   (10)Z_k＝S_k‑B_k＝(1‑G_k)S_k+X_kG_k；   (11)其中k＝0,1,…,N‑1；S_k,D_k,B_k,Z_k,G_k表示s_n,d_n,b_n,z_n,g_l的频域信号，通过N点的DFT来获得；根据MMSE准则，计算均衡器前馈滤波器系数：$W_k^o=\frac{H_k^{*}}{|H_k{|}^2+1/\rho },k=0,1,...,N-1;---\left(13\right)$其中表示发送信噪比。