[发明专利]一种基于协作空时编码的全双工解码转发中继传输系统

说明书

本发明公开了一种基于协作空时编码的全双工解码转发中继传输系统，属于无线电传输技术领域。所述系统包括发送端、接收端、中继端；发送端包括一个源节点，将发送数据进行短卷积纠错编码、调制、组成异步协作帧后发射；中继端包括若干个中继节点，各个中继节点处于同时同频全双工状态，采用解码转发模式，对接收的源节点发射信号进行解码，并重新进行编码、调制，完成异步协作空时编码，实现协作中继传输；接收端包括一个目的节点，接收源节点至目的节点的直达链路、各中继节点至目的节点中继链路的合并信号，利用CHU序列的正交性获得上述信号的等效信道信息，并对接收信号进行低复杂度的MMSE线性空时均衡并解调解码，恢复源节点的发送数据。

技术领域

本发明涉及一种基于协作空时编码的全双工解码转发中继传输系统，属于无线电传输技术领域。

背景技术

全双工中继技术一般用于提升无线通信系统的传输性能、扩大通信覆盖范围。相较于半双工中继传输，全双工中继传输理论上可以将系统的吞吐量提高1倍，但是，全双工中继传输也会引起中继环路自干扰，近年来许多学者在全双工中继系统自干扰和协作传输方面进行了大量的研究。通过空间域、模拟域、数字域的自干扰消除，在一些场景下中继自干扰可以被抑制到足够小，从而使全双工中继传输得以实现。全双中继模式主要分为放大转发和解码转发模式。解码转发协议是在中继节点对接收到的信号进行解调与解码，然后对解码后得到的新信号重新进行编码与调制并转发，可将环路自干扰抑制在噪声以下。

分布式空时编码是将空时编码的思想应用于协作通信环境，在分布式天线所发送的信号中引入时间和空间的相关性。分布式空时编码技术主要分为同步分布式空时码和异步分布式空时码两类。异步分布式空时编码可容忍中继节点间相对时延，在半双工中继网络中已被证明是获得协作分集的有效途径，但这些空时编码方案应用到空中高速飞行自组网络时，却面临着新的问题。主要包括高速自组网带来的多普勒频移问题、异步空时协作编码问题和低复杂度的满分集增益获取问题。

综上所述，全双工中继传输技术相比半双工中继传输技术在提高频谱效率方面具有更大的潜力，但是对于空中高速飞行自组网络中继场景下的全双工中继传输问题，现有技术方案无法满足组网需求。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出了一种基于协作空时编码的全双工解码转发中继传输系统，用于实现具有高谱效、较好抗干扰、抗噪声性能和抗多普勒频移的全双工协作中继传输，应用于高速飞行状态下的全双工自组织网络。

本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：

一种基于协作空时编码的全双工解码转发中继传输系统，包括：

发送端包括一个源节点，用于将发送数据原始比特流进行短卷积纠错编码、调制、组成异步协作帧序列后发射；

中继端包括若干个中继节点，各个中继节点处于同时同频全双工状态；每个中继节点采用解码转发模式，对接收的源节点发射信号进行解码，再重新进行编码、调制、异步协作空时编码、组成异步协作帧序列和插入信道估计序列，并向目的节点发送信号；

接收端包括一个目的节点，用于接收源节点至目的节点的直达链路、中继节点至目的节点的中继链路的合并信号，获得上述信号的等效信道信息，再对信号进行线性空时均衡并解调解码，最终获得源节点的发送数据。

优选的，所述异步协作帧由训练序列和短卷积纠错编码后的多个数据符号子帧组成，N_fb为一个数据符号子帧包含的符号个数；数据符号子帧前端为零保护间隔，零保护间隔的长度N_z不小于直达链路、各中继链路的最大链路时延差；每N个异步协作帧后插入信道估计序列，N取值由有效数据传输速率需求、训练序列长度、信道估计序列长度确定。