[发明专利]基于数据切换和max-max准则的多天线双向中继传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多天线双向中继系统的传输方法，属于无线通信技术领域。

背景技术

在单向中继网络中，当所有的节点为单工模式时，一个信息符号的传输(从信源到信宿)将占用两个信道资源(时间、频率或码字)。这使得其和速率降低一半，频谱效率低。为了改善单向中继网络的频谱效率，近年来，人们提出了双向中继网络(Two way relay network，TWRN)的概念。其中，两个信源节点在第一时隙以多址接入(Multiple Access，MA)的方式同时向中继站发送信息；中继站在第二时隙将接收到的信号进行一定的处理后广播给两个信源节点。由于双向中继网络支持两个方向数据流的同时传输，因此它能弥补单工中继所带来的频谱效率损失。其中，中继站的处理方式有放大前传(amplify and forward，AF)和译码前传(decode and forward，DF)等处理策略。节点配置多个天线形成多个空域子信道同时发送子数据流的多天线技术，能提高双向中继网络的传输速率和可靠性。但是，多天线系统复杂度高，并且由于多个无线电射频电路同时运行，能源消耗大。天线选择通过选出当前传输性能好的天线或天线组合参与传输，能降低多天线系统的复杂度和能耗。

从文献检索的结果来看，应用于多天线双向中继网络的天线选择方法并不多，主要有以下两种选择方法。

第一种是基于max-min选择准则的单天线选择方法，即由信道估计得到两个信源节点与中继站每根天线间的信道增益，在每根天线(分别与两个信源节点间)的两个信道增益中选出数值更小的信道增益；然后再比较各个天线选出的信道增益，找出数值最大的信道增益，该信道增益所对应的天线即为选择出的天线。max-min方法是选出一根天线同时与两个信源节点进行通信，故为单天线选择方法；它能动态保证较差用户(信源节点)的通信质量，并进而提高传输速率；但是并没有开发利用系统最佳的通信路径。

第二种是基于max-max选择准则的多天线选择方法。即在中继站所有天线中选出与第一个信源节点信道增益最大的天线，同样在中继站所有天线中选出与第二个信源节点信道增益最大的天线，使用选出的这两根天线在两个信源节点间进行数据的中继转发。对于两根天线中的任一根天线，当它与其中一个信源节点之间的信道增益最大，那么它与另一个信源节点的信道增益则不是最大，甚至可能是最差；也就是数据经过任一根天线传输的路径(第一个信源节点-选择出的一根天线-第二个信源节点)中既包括一个最大信道增益的链路，同时也包括一个非最大信道增益的链路，源节点再对“大-小”增益链路组成的两个路径传输信息进行合并接收。由于存在信道增益小的链路，它并未发挥出多天线系统的最佳性能，其信道传输性能和可靠性仍然有待提高。

当然，当两个信源节点分别选出的天线恰为同一根天线时，则只有一根天线被选中，此时数据经过该天线进行传输的路径中的两个链路均为系统中信道增益最大的链路。此时，它发挥出多天线系统的最佳性能，其信道传输性能和可靠性达到最佳；但这种情况是极少出现的小概率事件。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于数据切换和max-max准则的多天线双向中继传输方法，该方法适用于多天线双向中继网络，能够发挥出多天线系统的最佳性能，其信道传输性能和可靠性好。

本发明解决其技术问题，所采用的技术方法是：一种基于max-max准则和数据切换的传输方法，其步骤依次是：

A、在全速率交互通信的第一信源节点、第二信源节点分别设置一根天线，第一、第二信源节点之间的中继站配置两根以上的天线，构成多天线双向中继网络；

B、中继站所有的天线均分别向第一、第二信源节点发送导频信号，第一、第二信源节点根据接收的导频信号估计出本节点到中继站各天线之间的信道增益；

C、选出第一信源节点到中继站的信道增益最大的天线，作为最优天线一；选出第二信源节点到中继站的信道增益最大的天线，作为最优天线二；当最优天线一和最优天线二不为同一根天线时，进行以下D步的操作；当最优天线一和最优天线二为同一根天线时，将该天线作为最优天线，进行以下G步的操作；

D、在通信的第一个时隙，第一、第二信源节点将各自的发送信号广播给中继站的最优天线一和最优天线二；