[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有效

申请号：	201510701476.2	申请日：	2015-10-21
公开（公告）号：	CN105337703B	公开（公告）日：	2018-06-08
发明（设计）人：	周余;李云;于耀;彭成磊;都思丹;王自强	申请（专利权）人：	南京大学
主分类号：	H04L1/06	分类号：	H04L1/06;H04L27/26
代理公司：	暂无信息	代理人：	暂无信息
地址：	210023 江苏***	国省代码：	江苏;32
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摘要：	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。
搜索关键词：	协作通信系统翻转载波频率偏移目的节点等效信道矩阵无线通信领域译码复杂度传输编码码字低复杂度发射信号信号传输正交矩阵中继节点迫零算法译码还原
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【主权项】：

一种协作通信系统中的满分集的频率翻转传输方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤一、源节点发射过程，包含步骤101、步骤102及步骤103，如下：步骤101、调制，依据信号星座将二进制的数据流调制成信号；步骤102、快速离散傅立叶反变换，将调制信号按照每个OFDM块的大小N进行分块，对每块实施快速离散傅立叶反变换；步骤103、上变频，将变换后的信号结合本地载波进行变频，将变频后的信号发射给中继节点R₁和R₂；步骤二、中继节点译码转发过程，将重新调制得到的信号依据频率翻转Alamouti码(FRAC)的结构进行编码，包含步骤201、步骤202、步骤203、步骤204、步骤205、步骤206、步骤207及步骤208，如下：步骤201、下变频，将接收到的信号结合本地载波进行下变频；步骤202、快速离散傅立叶变换，将变频后的每个OFDM信号实施快速离散傅立叶变换；步骤203、译码，将变换后的信号进行译码；步骤204、解调，将译码后的信号进行解调；步骤205、重新调制，将解调后得到的新的二进制数据流重新依据信号星座进行调制，两个中继节点须使用同一信号星座；步骤206、编码，将调制信号依据频率翻转Alamouti码(FRAC)的结构进行编码；频率翻转Alamouti码(FRAC)的结构如表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；步骤207、快速离散傅立叶反变换，将编码后的信号按照每个OFDM块的大小N进行分块，对每块实施快速离散傅立叶反变换；步骤208、上变频，将变换后的信号结合本地载波进行变频，中继节点R₁和R₂同时将变频后的信号发射给目的节点；步骤三、目的节点接收并译码过程，对得到的频域信号实施均衡操作，包含步骤301、步骤302、步骤303及步骤304，如下：步骤301、下变频，将接收到的信号结合本地载波进行下变频；步骤302、快速离散傅立叶变换及线性操作，将变频后的每个OFDM信号实施快速离散傅立叶变换，并且还须按照公式进行翻转及取共轭的操作；y₂由以下公式得到：

<mrow><msub><mi>y</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><msubsup><mover><mi>H</mi><mo>~</mo></mover><mn>2</mn><mo>*</mo></msubsup><msub><mi>s</mi><mn>1</mn></msub><mo>-</mo><msubsup><mover><mi>H</mi><mo>~</mo></mover><mn>1</mn><mo>*</mo></msubsup><msub><mi>s</mi><mn>2</mn></msub><mo>+</mo><msubsup><mover><mi>n</mi><mo>~</mo></mover><mn>2</mn><mo>*</mo></msubsup></mrow>

其中，和分别表示H₁和H₂进行180度旋转后得到的矩阵，表示n₂的翻转信号；y₁和y₂′分别表示目的节点在第1个和第2个OFDM信号持续时间里接收到的信号的频域表示；y₁和y₂′由以下公式得到：y₁＝H₁s₁+H₂s₂+n₁

<mrow><msup><msub><mi>y</mi><mn>2</mn></msub><mo>′</mo></msup><mo>=</mo><mo>-</mo><msub><mi>H</mi><mn>1</mn></msub><msubsup><mover><mi>s</mi><mo>~</mo></mover><mn>2</mn><mo>*</mo></msubsup><mo>+</mo><msub><mi>H</mi><mn>2</mn></msub><msubsup><mover><mi>s</mi><mo>~</mo></mover><mn>1</mn><mo>*</mo></msubsup><mo>+</mo><msub><mi>n</mi><mn>2</mn></msub></mrow>

其中，H₁＝h₁WF(ε₁)W^H和H₂＝h₂WF(ε₂)W^H分别表示中继节点R₁和R₂到目的节点的等效信道矩阵，h₁和h₂表示中继节点R₁和R₂到目的节点的信道增益，ε₁和ε₂分别表示中继节点R₁和R₂到目的节点的归一化载波频偏；W是N×N维的离散傅立叶变换矩阵，W^H是相应的离散傅立叶反变换矩阵；函数F(ε)被定义为n₁和n₂分别是第1个和第2个OFDM信号持续时间里频域加性高斯噪声；步骤303、迫零均衡，将步骤302输出的频域信号按照公式实施迫零均衡操作；接收信号的频域表示可以写成块矩阵的形式如下：

<mrow><mfenced open = "[" close = "]"><mtable><mtr><mtd><msub><mi>y</mi><mn>1</mn></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>y</mi><mn>2</mn></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>=</mo><mfenced open = "[" close = "]"><mtable><mtr><mtd><msub><mi>H</mi><mn>1</mn></msub></mtd><mtd><msub><mi>H</mi><mn>2</mn></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msubsup><mover><mi>H</mi><mo>~</mo></mover><mn>2</mn><mo>*</mo></msubsup></mtd><mtd><mrow><mo>-</mo><msubsup><mover><mi>H</mi><mo>~</mo></mover><mn>1</mn><mo>*</mo></msubsup></mrow></mtd></mtr></mtable></mfenced><mfenced open = "[" close = "]"><mtable><mtr><mtd><msub><mi>s</mi><mn>1</mn></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>s</mi><mn>2</mn></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>+</mo><mfenced open = "[" close = "]"><mtable><mtr><mtd><msub><mi</div>
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