[发明专利]一种多用户双向中继通信系统的数据通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及协作无线通信技术领域，特别涉及多用户双向中继通信系统。

背景技术

协作中继技术得到了广泛的重视和关注，在无线通信领域应用协作中继技术，不但能够提高通信的可靠性，还能有效地利用频谱资源，节省信号的发送功率，并且便于通信系统的规划。鉴于上述优点，协作中继技术现已被IEEE802.11s-WLAN、802.16j-WMAN、802.20-MBWA等标准采纳，具有广阔的工程应用前景。

无线网络采用正交化时频资源复用的方式实现多跳传输，资源并未被充分利用，实际系统的吞吐量潜能有限。为了进一步提高系统的频谱利用率，改善系统吞吐量的潜能，研究人员从香农(Shannon)提出的双向通信信道理论出发，结合无线网络的应用，提出了双向中继通信技术。针对基于放大转发的中继节点，模拟网络编码等协议已被有效地应用于双向中继通信系统中。

考虑到中继链路信道的起伏特性，美国《国际电气与电子工程师协会无线通信学报》提出了机会源选择方法，以提高双向中继通信的可靠性。该方法根据中继链路的瞬时强度，选择单个方向的数据传输，以确保单向通信的可靠性。然而该方法是以牺牲频谱效率为前提改善传输的可靠性，必然造成了系统频谱资源的浪费，不利于双向中继通信技术在工程上的应用。

发明内容

(一)所要解决的技术问题

本发明的目的是为多用户双向中继通信系统提供一种信息传输方法，以解决传统机会源选择频谱效率低下的问题，同时可以利用系统的分集增益，降低中断概率，提高系统传输可靠性。

(二)技术方案

本发明提供了一种多用户双向中继通信系统的数据通信方法，该方法包括：

S1、根据基站与每个用户之间直达链路的信道强度，选择直达链路；

S2、判断仅靠步骤S1所选直达链路是否能实现数据通信，如果是，进行步骤S3；反之进行步骤S4；

S3、中继保持静默，基站与用户仅通过步骤S1所选直达链路在两个时隙内进行双向通信直到数据通信完毕；

S4、中继被激活，基于中继信道的瞬时强度，在基站与用户之间选择一个特定方向进行通信，并在目标节点处合并通过中继链路和直达链路传输的两路数据，直到数据通信完毕。

优选的，所述步骤S1中所选的直达链路为信道强度最强的直达链路。

优选的，所述步骤S2中判断仅靠步骤S1所述直达链路是否能实现数据通信具体包括：

如果基站与用户的发送功率与所选直达链路的信道强度之乘积大于等于预定的信噪比门限，则判断直达链路能支撑数据通信；否则不能。

优选的，所述步骤S4中在基站与用户之间选择一个特定方向进行通信具体包括：

如果基站端的信噪比大于用户端的信噪比，则采用用户为源节点而基站为目标节点的上行数据传输方式；反之则采用基站至用户的下行数据传输方式。

优选的，步骤S4中所述目标节点处通过最大比合并技术合并通过中继链路和直达链路的两路数据。

(三)有益效果

本发明所提方法通过有效地利用基站与用户之间的直达链路，克服了中继网络中传统机会源选择方案频谱效率低下的缺点，同时还可以充分利用系统的分集增益，降低中断概率，随着用户数的增加能迅速提高传输的可靠性。

本发明将增强多用户双向中继网络的适用性，并为未来无线网络的设计和性能提升提供理论支持。

附图说明

图1为本发明所提供方法的步骤流程图；

图2为中断概率与发送功率的关系示意图；

图3为中断概率与用户数变化的关系示意图；

图4为频谱效率与发送功率的关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明提供了一种多用户双向中继通信系统的数据传输方法，如图1流程图所示，该方法包括：

S1、根据基站与每个用户之间直达链路的信道强度，选择直达链路；

S2、判断仅靠步骤S1所选直达链路是否能支撑数据通信，如果是，进行步骤S3；反之进行步骤S4；

S3、中继保持静默，基站与用户仅通过步骤S1所选直达链路在两个时隙内进行双向通信直到数据通信完毕；

S4、中继被激活，基于中继信道的瞬时强度，在基站与用户之间选择一个特定方向进行通信，并在目标节点处合并通过中继链路和直达链路传输的两路数据，直到数据通信完毕。