[发明专利]针对全双工协作通信系统的空时交织卷积码编码方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种空时码的编码方法，具体涉及一种针对全双工协作通信系统的空时交织卷积码的编码方法，可用于未来无线移动通信的全双工协作传输系统，属于通信技术领域。

背景技术

在多用户系统中，协作通信可以通过利用多个中继节点转发源节点的信号来获得分集增益，不同信道质量的用户允许互相协作和转发信息到目的节点。主要的中继协议分为放大转发(AF)和解码转发(DF)协议。中继节点的工作模式分为半双工(HD)模式和全双工(FD)模式，当中继节点采用HD模式时，中继节点在接收和发送时只能限制在正交(时间或频率)信道上，其频谱利用率较低，而当中继节点采用FD模式时，中继节点可以实现在一条端到端的信道上进行同时间同频率的接收和发送，这使得FD模式可以实现比HD模式更高的容量性能。然而，FD模式由于信号泄露使得在中继的输出端和输入端之间会产生环路自干扰，这种干扰对小型便携式设备是很严重的问题，因此很多协作通信网络的都采用HD模式。

T.Riihonen等人在文章“Spatial loop interference suppression in full-duplex mimo relays”中，提出了通过设计中继节点处的线性接收机和发射滤波器可以提高有用信号的质量同时减小环路干扰的影响。上述方法的不足之处是：在全双工协作系统中直接将环路信号作为干扰信号尽量消除，而并没有对环路信号进行有效利用。

Yi.Liu等人在文章“Distributed space-time coding for full-duplex asynchronous cooperative communication”和文章“Distributed Linear Convolutional Space-Time Coding for Two-Relay Full-Duplex Asynchronous Cooperative Networks”中，分别提出了新的方法来解决单中继节点的环路自干扰信号问题以及多中继节点的环路互干扰问题，该方法并不是将所有的环路干扰信号进行消除，而是将其中一部分利用起来作为空时码来达到空间分集增益。上述方法的不足之处是：协作通信系统中的中继节点都是单输入天线单输出天线(SISO)的，并未考虑多天线中继的情况。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种针对全双工协作通信系统的空时交织卷积码编码方法，该编码方法可以获得异步协作满分集，降低系统的误码率，提高协作通信系统的可靠性和频谱利用率。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种针对全双工协作通信系统的空时交织卷积码编码方法，其特征在于，包括以下步骤：

Step1、系统初始化：

采用最小均方误差信道估计方法，估计源节点到中继节点第k根天线的信道参数中继节点第k根天线到第j根天线的环路信道参数h_kj、中继节点第k根天线到目的节点的信道参数

Step2、源节点发送信号与中继节点接收信号：

2a、源节点对发送信号进行调制，将调制后的信号发射给中继节点，中继节点接收天线接收源节点的发射信号并通过发射天线向目的节点转发源节点的发射信号，同时中继节点接收天线接收自身转发的源节点发射信号，中继节点接收信号的表达式如下：

其中，r^k(i)为中继节点的第k根天线在i时隙的接收信号，x(i)为源节点i时隙的发射信号，h_kj为中继节点第k根天线到第j根天线的环路信道参数，t^j(i)为中继节点的第j根天线在i时隙的发射信号，r为中继节点接收天线数目，为中继节点的第k根天线在i时隙的高斯噪声；

2b、用矩阵形式表示所述中继节点的接收信号，表达式如下：

R(i)＝h_SRx(i)+H_LIt(i)+w_R(i),

其中，h_SR为源节点到中继节点的信道参数矩阵，H_LI为环路干扰信道参数矩阵，t(i)为中继节点的发射信号，w_R(i)为中继节点在i时隙的高斯噪声；

Step3、中继节点估计源节点的发射信号：

中继节点通过去除其自身环路信号对源节点的发射信号进行估计，按照下列公式进行估计：