[发明专利]基于酉空时调制的互信息转发中继传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及多输入多输出(MIMO)系统中软信息转发中继领域，具体涉及一种基于酉空时调制的互信息转发中继传输方法。

背景技术

诸如高速铁路通信、航空通信等环境中，移动终端高速移动，信道变化非常快，很难获得准确的信道状态信息(CSI)，这时相干空时码不再适用。酉空时调制(USTM)技术在其发送端和接收端均不需已知CSI，在快衰落信道下误码性能依然良好。然而，远距离传输或“阴影效应”会致使信噪比大大降低，这时酉空时调制便失去其优越性。中继技术可以在各中继节点提供能量，维持较长距离的通信传输。传统中继方式中，放大转发中继方式(AF)同时放大噪声；译码转发中继方式(DF)在低信噪比时错误传播现象严重。因此，我们关注新兴的软信息转发中继技术。该技术利用中继接收信号再生成含软信息的转发信号，减少硬判决对接收端译码的错误影响，提高中继网络的通信质量。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明公开了基于酉空时调制的互信息转发中继传输方法，该方法十分适合于各节点均未知信道状态信息的并行中继多天线网络中。本发明首次给出该方案中继函数、功率归一化及译码方法等。将其简记为MIF方案，该方案在中继节点处转发硬判决信号与互信息值相结合的软信号，为目的节点译码提供软信息，提高系统可靠性。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

本专利关注的多天线中继网络中，假定源节点配置M根发送天线，目的节点配置N根接收天线，K个中继节点均配置K_R根天线。基于酉空时调制的互信息转发中继传输方法，包括以下步骤：

步骤一：在各节点均未知信道状态信息的并行中继多天线网络中，源节点发送酉空时符号至每个中继节点进行通信；

步骤二：中继节点对接收信号进行相应的处理，中继节点处转发硬判决信号与互信息值相结合的软信号至目的节点，为目的节点译码提供软信息；

中继节点处转发所用的中继转发函数是由两部分相乘并经功率归一化而成，一部分是对中继接收信号经硬判决后再生成的酉空时符号，另一部分是源酉空时符号与中继接收信号的瞬时互信息值；

步骤三：利用信号正交分解的原理，将目的节点接收信号中源信号与非相关噪声信号区分开，源信号与非相关噪声信号的功率之比即为目的节点的广义信噪比。广义信噪比是衡量中继系统性能的重要指标之一。目的节点广义信噪比越高，说明接收信号夹杂的噪声成分越少。

所述步骤一中，源节点发送酉空时符号至中继节点进行通信，在第k个中继节点的T×K_R维接收矩阵R_k为：

Rk=ρRXlHSRk+Wk---(1)]]>

式中，是T×M维发送矩阵。Φ_l是满足的酉矩阵，其中，(·)^H表示矩阵的共轭转置运算，I_M表示M×M的单位矩阵。M×K_R维矩阵是信道传输矩阵，T×K_R维矩阵W_k是加性高斯白噪声矩阵，ρ_R表示所有中继节点处的接收端信噪比，酉空时星座的大小为L＝2^TR。其中，T为信道相干时间，R为数据率，单位是比特/信道实现。I_M表示M×M的单位矩阵。

所述步骤二中，中继节点对接收信号进行相应的处理，其中，第k个中继节点对中继接收信号进行相应的处理，表示为：