[发明专利]基于功率域非正交多址接入技术的动态协作中继传输方法

摘要

基于功率域非正交多址接入技术的动态协作中继传输方法，本发明涉及动态协作中继传输方法。本发明的目的是为了解决现有基于功率域非正交多址接入技术的协作传输方案存在基站时隙资源浪费及基于功率域非正交多址接入技术的直接和中继协同传输方案的边缘用户可靠性低的问题。过程为：在直接传输阶段，基站S广播中心用户U1所需信息x1和边缘用户U2所需信息x2的叠加编码信号xs，执行：U1、U3及中继R分别对自身接收信号采用最小均方误差算法解码x2，然后U1采用串行干扰消除算法解码x1；在协作传输阶段，S广播U3所需信息x3，R广播x2，U1按照动态协议广播x2，分别执行：U3对接收信号采用MMSE解码x3；U2对接收信号采用最大比合并及MMSE解码x2；本发明用于无线协作中继传输领域。

主权项

1.基于功率域非正交多址接入技术的动态协作中继传输方法，其特征在于：所述方法具体过程为：步骤一、设置一个包含N个移动用户的蜂窝小区，与基站S直接通信的中心用户数量为M，不能与基站S直接通信的边缘用户数量为L，L≥M/2，N＝L+M，对中心用户的信道质量进行排序，挑选信道质量最好的两个中心用户、一个信道质量最好的边缘用户以及一个离边缘用户最近的解码转发中继进行配对；信息传输过程包括两个阶段：直接传输阶段和协作传输阶段；定义中心用户分别为U₁和U₃，边缘用户为U₂，U₁、U₃、U₂的功率分配系数分别为a₁、a₃、a₂；U₁、U₃、U₂所需信息为x₁、x₃、x₂，设置基站S的发送功率为P_S，解码转发中继R的发送功率为P_R，中心用户U₁的发送功率为执行步骤二；步骤二、在直接传输阶段，基站S广播中心用户U1所需信息x1和边缘用户U2所需信息x2的功率域叠加编码信号xs，分别执行步骤三、步骤八和步骤十二；具体过程为：基站S在直接传输阶段广播的功率域叠加编码信号xs表示为：式中，a₁和a₂分别是中心用户U₁和边缘用户U₂的功率分配系数，x₁和x₂分别是中心用户U₁和边缘用户U₂所需的信息，a₂＞a₁且步骤三、在直接传输阶段，中心用户U3采用最小均方误差或迫零检测算法解码边缘用户U2的信息x2，执行步骤四；具体过程为：中心用户U₃的接收信号形式为边缘用户U₂的信息x₂的信干噪比为式中，ρ_S为基站S处的发送信噪比；为直接传输阶段中心用户U₃处的均值为0方差为N₀的加性高斯白噪声；为基站S到中心用户U₃的信道系数。步骤四、判断中心用户U3是否成功解码边缘用户U2的信息x2，是，执行步骤六；否，执行步骤五；步骤五、在协作传输阶段，基站S在协作传输阶段保持沉默；步骤六、在协作传输阶段，基站S广播执行步骤七；式中，为基站在协作传输阶段的发射信号；步骤七、在协作传输阶段，中心用户U3利用信道估计消除来自中继R或中心用户U1的干扰信息x2，采用最小均方误差或迫零检测算法解码信号x3；结束；具体过程为：若在协作传输阶段，基站S、中继R及中心用户U₁均处于发送状态，则中心用户U₃的接收信号表示为：式中，为基站S到中心用户U₃的信道系数，为中继R到中心用户U₃的信道系数，为中心用户U₁到中心用户U₃的信道系数，为协作传输阶段中心用户U₃处的均值为0方差为N₀的加性高斯白噪声；中心用户U₃在估计和之后，解码中心用户U₃所需信息x₃，信息x₃的信干噪比表示为若在协作传输阶段，仅基站S及中继R处于发送状态，则中心用户U₃的接收信号表示为：中心用户U₃在估计之后，解码中心用户U₃所需信息x₃，信息x₃的信干噪比表示为步骤八、在直接传输阶段，解码转发中继R对接收信号采用最小均方误差或迫零检测算法解码信号x2，执行步骤九；具体过程为：解码转发中继R的接收信号表达式为：信息x₂的信干噪比为：式中，nR,1为直接传输阶段解码转发中继R处的均值为0方差为N0的加性高斯白噪声；hSR为基站S到中继R的信道系数；步骤九、判断解码转发中继R是否成功解码信息x2，是，执行步骤十；否，执行步骤十一；步骤十、在协作传输阶段，解码转发中继R在协作传输阶段以功率PR广播信息x2；步骤十一、在协作传输阶段，解码转发中继R在协作传输阶段保持沉默；步骤十二、在直接传输阶段，中心用户U1对接收信号采用最小均方误差检测解码信息x2，执行步骤十三；步骤十三、判断中心用户U1是否成功解码信息x2，是，执行步骤十四；否，执行步骤十五；步骤十四、中心用户U₁采用串行干扰消除算法继续解码信息x₁，并在协作传输阶段以功率广播信息x₂；步骤十五、中心用户U1在协作传输阶段处于接收状态，执行步骤十六；步骤十六、判断中继R是否成功解码信号x2，是，执行步骤十七；否，结束；步骤十七、在协作传输阶段，中心用户U1接收来自中继R发送的信息x2，采用最小均方误差和串行干扰消除算法依次解码信息x2和x1；结束；步骤十八、在协作传输阶段，当同时满足步骤十和步骤十五时，边缘用户U2在协作传输阶段接收来自解码转发中继R发送的信号x2，并采用最小均方误差或迫零检测算法解码信号x2；结束；步骤十九、在协作传输阶段，当同时满足步骤十一和步骤十四时，边缘用户U2接收来自U1发送的信息x2，采用最小均方误差或迫零检测算法解码信号x2；结束；步骤二十、在协作传输阶段，当同时满足步骤十和步骤十四时，边缘用户U2在协作传输阶段接收来自R和U1发送的信号x2，并采用最小均方误差或迫零检测算法解码信号x2；结束。