[發明專利]全雙工協作通信系統中異步空時碼編解碼系統和方法

有效

• 申請號: 201210199103.6
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN102724027A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 劉毅;張海林;何源;李勇朝
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04L1/06
• 分類號: H04L1/06;H04L25/02;H04L25/03
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;黎漢華

技術領域

本發明屬于通信技術領域，涉及異步空時碼技術，特別涉及一種針對全雙工協作通信系統的異步空時碼編解碼系統和方法，可用于未來無線移動通信的分布式協作傳輸系統。

背景技術

在協作通信系統中，通過利用多個中繼節點轉發源節點的信號，可以獲得類似于MIMO系統的空間分集增益，我們稱之為協作分集。當中繼節點處理時延不同時，可以通過異步協作空時編碼來獲得協作分集增益。中繼節點的工作模式分為半雙工HD模式和全雙工FD模式，當中繼節點采用半雙工HD模式時，中繼節點在接收和發送時只能限制在正交信道上，使得頻譜利用效率較低，而當中繼節點采用全雙工FD模式時，中繼節點僅需要一條端到端的信道進行傳輸，這就使FD協作協議相比HD協作協議可以得到更高的容量性能。然而由于中繼節點輸入端和輸出端工作在同一時間，FD模式會帶來自身環路干擾，對于小型攜帶裝置是很嚴重的問題，因此需要解決中繼節點環路信道的干擾問題。

Shang?Y.等人在文章Shift-full-rank?matrices?and?applications?in?space-time?trellis?codes?for?relay?networks?with?asynchronous?cooperative?diversity″和″Limited-Shift-Full-Rank?Matrices?With?Applications?in?Asynchronous?Cooperative?Communications″中，研究了平移滿秩矩陣的性質，并將其應用到半雙工模式協作通信系統的空時編碼設計，提出了可達到異步協作滿分集的分布式線性卷積空時碼DLC-STC方案。Yindi?Jing等人在文章Distributed?Space-Time?Coding?in?Wireless?Relay?Networks中，提出了一種線性彌散碼的構造方法并指出其最大可達的分集增益隨著中繼節點數目呈線性增長。上述方法的不足之處是：所提出的異步空時編碼方案適于用半雙工協作通信系統，而無法應用于全雙工協作通信系統。

T.Riihonen等人在文章“spatial?loop?interference?suppression?in?full-duplex?mimo?relays”中，提出了在全雙工模式協作系統中通過設計中繼節點處的線性接收機和發射濾波器將環路干擾的影響降到最小。上述方法的不足之處是：在全雙工協作系統中直接將環路信號作為干擾完全消除，沒有對環路信號進行有效利用。

發明內容

本發明的目的在于克服上述已有技術的不足，提出一種全雙工協作通信系統中異步空時編解碼系統和方法，可以獲得異步協作滿分集，降低系統的誤碼率，提高協作通信系統的可靠性和頻譜利用率。

為實現上述目的，本發明的全雙工協作通信系統中異步空時編解碼系統包括六個模塊：信道估計模塊、源節點信號估計模塊、干擾抵消模塊、信號放大模塊、等效信道生成模塊、最小均方誤差解碼模塊。其中：信道估計模塊，用于估計源節點、目的節點和中繼節點相互之間的信道參數信息和中繼節點環路的信道參數信息，并估計中繼鏈路時延信息，將估計得到的信號輸出給干擾抵消模塊；源節點信號估計模塊，用于通過消除中繼節點自身環路信號估計中繼節點處的源節點的發射信號，并將估計的信號輸出給干擾抵消模塊；干擾抵消模塊，用于消除中繼節點由于自身環路所帶來的干擾信號，并將干擾抵消后的信號輸出給信號放大模塊；信號放大模塊，用于計算中繼節點可變增益的放大因子，并對中繼節點發射信號進行功率控制，將放大后的信號經過信道輸出給等效信道生成模塊以及最小均方誤差解碼模塊；等效信道生成模塊，用于構造源節點到目的節點的等效信道，將生成的等效信道信息輸出給最小均方誤差解碼模塊；最小均方誤差解碼模塊，用于對源節點發射信號進行解碼恢復。

本發明系統的抵消模塊包括兩個加法器、延遲器：

第一加法器301，用于對中繼節點當前時刻的接收信號和當前時刻經過環路的發射信號做減法運算，第一加法器301的輸出端與延遲器的輸入端相連；

延遲器302，用于將中繼節點處估計得到的源節點發射信號延遲b個單位，其中b是源節點發射信號連續編碼的符號個數，延遲器302的輸出端與第二加法器303的輸入端相連；

第二加法器303，用于對中繼節點前一時刻的接收信號和前一時刻估計得到的源節點的發射信號延遲b個單位后的信號做減法運算，得到中繼節點經過干擾抵消后的信號。