[发明专利]一种协作通信系统中的满分集的频率翻转传输方法

说明书

本发明是一种针对存在载波频率偏移的协作通信系统的传输方案，属于无线通信领域。本发明解决的问题是：针对协作通信系统中存在的载波频率偏移，使得信号传输的可靠性急剧下降的问题，提出了一种频率翻转的编码方案和一种低复杂度的迫零译码方法。本发明的主要算法的核心部分在于编码码字的频率翻转，使得协作通信系统的中继节点与目的节点之间的等效信道矩阵是一个复正交矩阵，目的节点对接收到的信号进行简单的处理就可以正确地还原发射信号。通过与目前已有的一些方法相比较，本发明提出的方法使得协作通信系统的可靠性更高，并且译码复杂度更低。

技术领域

本发明主要针对协作通信系统中存在载波频率偏移的特点，提出了一种可靠性高的信号传输方法。

背景技术

多中继(Multi-relay)协作通信系统的每个协作节点只需要配置一根天线，就构造出了一个虚拟的多输入单输出(multiple-input single-output，MISO)无线通信系统，这项技术被公认为一项有前途的可以提高无线通信网络可靠性的技术。

采用分布式空时分组码(distributed space-time block codes，DSTBCs)的同步协作通信系统能够获得满分集增益，即提高了协作通信系统的信号传输可靠性。但是，同步协作通信系统的传输可靠性依赖于精确的各协作节点之间的精确同步，这大大增加了中继节点的成本。

由于协作通信网络的分布式特性，分布式中继节点的异步性造成多时偏(multiple timing offsets，MTOs) 和多载波频偏(multiple carrier frequencyoffsets，MCFOs)的存在，这将破坏目的节点所接收到的信号的编码结构，从而大大降低了协作通信系统的可靠性。

对于存在多时偏和多载波频偏的协作通信系统，传统的分布式空时分组码将不再适用。研究者们倾向于研究新的空时编码和相应的译码器以及正交频分复用(orthogonalfrequency-division multiplexing，OFDM) 技术来提高协作通信系统鲁棒性和可靠性。而协作通信系统对于多载波频偏是十分敏感的，因此削减多载波频偏对通信可靠性的影响变得异常艰难。目前存在的对抗多载波频偏的方法主要是开发了新的空频编码以及相应的译码器，协作通信系统的可靠性有所提高，但是编码增益和译码复杂度都有待提高。

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种新的空频编码——频率翻转Alamouti码(frequency reversal Alamouti code，FRAC)，并开发了相应的复杂度很低的译码器，使得存在载波频偏的协作通信系统的传输可靠性大大提高。

发明内容

本发明的目的：针对协作通信系统中存在的载波频偏，设计了一种新的适用于仅存在载波频偏的二中继译码转发协作通信网络的空频编码——频率翻转Alamouti码，并设计了相应的低复杂度的迫零译码器，以提高协作通信系统的信号传输可靠性。

整个二中继协作通信系统的模型如图1所示。整个协作通信系统由一个源节点，两个中继节点以及一个目的节点组成。

整个系统有如下两个模块的设计：

模块一、中继节点中的编码设计。

模块二、目的节点中的译码设计。

模块一中，频率翻转Alamouti码(FRAC)的结构的详细说明如表1所示。

表1

表1中，s₁和s₂是频域中两个连续的具有N个子载波的OFDM信号块，和分别表示s₁和s₂的翻转信号。翻转的目的是使得中继节点与目的节点之间的等效信道矩阵复正交化。