[发明专利]基于准正交信道分配的分布式Alamouti编码协作传输方法

说明书

技术领域

本发明属于虚拟MIMO无线通信网络领域，涉及空时编码技术，尤其是针对有一个发送方、两个中继和一个接收方的无线通信网络，设计一种基于准正交信道分配的分布式Alamouti编码协作传输方法，使得无线通信系统的误符号率和频谱效率性能达到折衷，从而同时兼顾到通信体统的可靠性和有效性传输。

背景技术

在无线通信系统中，空间分集技术是抵抗多径衰落的有效方法，可以通过在发送端和接收端配置多天线来实现，这样的系统称为多输入多输出MIMO系统。然而在实际应用中，由于通信终端的体积和功耗限制，使得MIMO系统无法实现。为了克服这个难题，A.Sendonaris、E.Erkip和B.Aazhang以及J.Nicholas Laneman、David N.C.Tse和GregoryW.Wornell分别发表论文“User cooperation diversity：part I and II”和“Cooperative Diversityin Wireless Networks：Efficient Protocols and Outage Behavior”，提出了一种协作分集方法，或者称为虚拟MIMO方法，通过节点间共享天线，实现虚拟的多天线传输。然而他们的研究集中于基于重复策略的协作分集方法，这种协作分集方法不仅接收端译码复杂，而且损失了带宽增益，使得频谱效率下降，且随着合作的节点数的增多，频谱效率下降的更多。

为克服上述方法的弊端，J.N.Laneman和G.E.Wornell在其文献“Distributedspace-time-coded protocols for exploiting cooperative diversity in wireless networks”中提出了一种协作分集方法，即通过采用空时编码技术使得所有中继在相同的信道上进行传输，从而可提高整个通信系统的频谱效率。这被称为基于空时编码技术的协作分集方法。

基于空时编码技术的协作分集方法又可以分为：(1)基于分布式空时块码DSTBC技术的协作分集方法，其针对有多个中继的通信系统。Zhihang Yi和Il-Min Kim在文献“Single-Symbol ML Decodable Distributed STBCs for Cooperative Networks”中指出分布式正交设计的空时块码DOSTBC可以获得完全分集增益并且有简单易行的译码方法，但这种码字的系统构造方法是非常难的；(2)基于分布式Alamouti编码的协作分集方法，其针对有一个或两个中继的通信系统。Alamouti编码方法是唯一可以获得全速率和全分集增益的正交的空时码字，并且其可以进行单符号译码，译码简单。因此这种编码方法被广泛应用于协作分集系统。现有的基于分布式Alamouti编码的协作分集方法因信道分配的方法不同有如下不同的协作传输方法：

S.Atapattu、N.Rajatheva和C.Tellambura在其文献“Performance Analysis ofTDMARelay Protocols Over Nakagami-m Fading”中采用了基于分布式Alamouti编码的协作分集方法。其利用的含两中继的虚拟MIMO系统模型如图1所示，采用的传输方法如图2所示。其中中继R₁、R₂以及发送方S使用的是正交的信道，即该方法为基于正交信道分配的分布式Alamouti编码协作传输方法。由于接收方D在第二时隙和第四时隙从中继R₁、R₂以及发送方S接收到的信号就是相互独立的，减少了信号间的相互干扰，从而这种协作分集方法可以获得比较好的误符号率性能。但是由于中继R₁、R₂以及发送方S各自需要占用一个信道，使得系统的频谱效率很低。