[发明专利]一种基于双时隙交织迭代的宽带再生多跳中继通信方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种基于双时隙交织迭代的无线多跳中继通信方法。

背景技术

多跳中继(Multi-hop Relay)是一种十分重要的无线通信技术。随着无线多媒体业务的快速发展，用户对数据通信能力以及传输质量的要求越来越高。然而，由于复杂无线环境中阻挡、阴影等因素的影响，形成了许多通信死角。这些将使用户难以获得持续的高速率和高质量的通信服务。国际众多厂商正在研制多跳中继通信设备，并制定相应的技术规范，力图借助新型中继站的开发，以降低通信网络布建成本，增加数据传输的可靠性，并提升网络覆盖能力以及营运效益。

中继网络通常由发送节点、中继节点和接收节点组成。中继节点接收来自发送节点的信号，并进行一定的处理后，向接收节点转发。中继节点处理信号的模式一般有两种，即非再生中继(AF，Amplify-and-Forward)与再生中继(DF，Decode-and-Forward)。

所谓非再生中继，就是对接收到的信号，进行一定功率的射频端放大后再发送，又称模拟中继。该模式具有信号处理流程简单、设备成本较低等优点：但是，每个模拟中继节点在增强信号强度的同时，也放大了系统的噪声，由此带来了噪声累加的弊端。

所谓再生中继，就是在中继节点将来自发射节点的信号进行译码，完全恢复出来，几乎不产生失真，然后再以一定功率向下一接收节点转发重新编码的信号，又称数字中继。再生中继方式消除了传输过程中的噪声积累，可实现远距离、大容量、高质量的数字通信：而且其具有灵活的链路自适应性能、较强的保密性能、并可与空时处理技术结合以提供良好的空间分集效应。

中继系统处理多跳通信互干扰问题的技术通常有两种：时分多址(TDMA，TimeDivision Multiple Access)方式和频分多址(FDMA，Frequency Division Multiple Access)方式。时分多址中继方式，就是将时间分为连续的传输时隙，并分配到多跳传输的各个阶段，以此实现相邻两个或多个中继节点之间数据传送的无相互碰撞干扰问题。该方法信道分配机制简单成熟，不需要过多的系统控制信息，但是其对系统时间同步要求较高。频分多址中继方式，就是通过将整个频谱分为相互独立的频带，分配到多跳中继的各个阶段，达到避免互干扰的目的。该方法对时间同步的管理要求宽松，但是对频带滤波器的设计要求严格。从信息论系统容量的角度来说，此时分多址与频分多址两种中继方式是等效的，可统称为正交中继。

特波(Turbo)迭代检测是信息领域的一项基础理论分支，多年来得到了相当的发展与应用，如法国不列颠大学的C.Berrou教授提出了Turbo Code信道编译码，澳洲悉尼大学M.Sandell和R.Yan等学者研究的Turbo信道均衡，香港城市大学Li Ping教授提出的交织分多址多用户检测技术，等等。近年来，在很多新兴通信技术领域(如多跳中继通信)中，如何进一步发展Turbo检测技术也是众多科研机构努力的方向。

现在的多跳中继研究与产品多局限在窄带通信系统中。对于宽带多跳中继系统的设计还非常欠缺，尤其是对于宽带正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing)多跳中继系统的研究则刚刚起步。

发明内容

本发明目的在于针对OFDM多跳中继系统，提出一种具有可最大化系统遍历容量，能避免中继节点的信号自耦合弊端，克服多跳传输的互干扰问题的宽带再生多跳中继通信方法。

本发明提出的宽带再生多跳中继通信方法，包括采用针对宽带OFDM系统的双时隙交织迭代再生多跳中继通信方法；以及相应的时间资源分配的方法。双时隙交织迭代多跳中继通信方法及其时间资源分配方法在过去的研究工作中，还未出现过。实验证明该方法能够显著提高系统的吞吐量，并且可以避免OFDM中继站的信号自耦合、以及中继各阶段的互干扰。

本发明的多跳无线中继通信方法的系统模型如图1所示。在此系统模型中，通信节点分为源节点、中继节点和目标节点。每个中继节点都有基带处理模块，因而都具有基带信号译码处理能力，并且各个节点具有不同的基带伪随机交织器，其交织图案设计可采用对角交织、块交织等方法，也可选用第三代移动通信协议中的Turbo码内部交织器设计方法。