[發(fā)明專利]多用戶無線網(wǎng)絡(luò)中的用戶協(xié)作傳輸方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410674227.4
• 申請日: 2014-11-21
• 公開（公告）號: CN104393965B
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂璐;闊永紅;陳健;劉莎莎;楊龍;任超
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H04L1/06
• 分類號: H04L1/06;H04L1/00
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心61205
• 代理人: 王品華,朱紅星

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信領(lǐng)域，特別是涉及一種多用戶無線網(wǎng)絡(luò)中的用戶協(xié)作傳輸方法，可用于多用戶協(xié)作通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)

由于無線信道受到陰影衰落、多徑衰落、干擾等因素的影響，發(fā)送信號在無線信道中經(jīng)歷嚴(yán)重的衰減和波動(dòng)。現(xiàn)有大量研究成果表明，多天線技術(shù)可獲得空間分集增益，能有效抵抗無線傳輸中多徑衰落的影響，提高無線網(wǎng)絡(luò)容量和覆蓋范圍。然而，無線網(wǎng)絡(luò)中用戶終端由于受到體積、復(fù)雜度和功率等限制，難以應(yīng)用多天線技術(shù)獲取空間分集增益。

近年來，一種多天線技術(shù)的延伸—用戶協(xié)作通信技術(shù)引起了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。在蜂窩移動(dòng)通信、ad-hoc和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，用戶協(xié)作通信技術(shù)使得多用戶環(huán)境下的單天線終端按照一定方式共享彼此資源，在空間上可以為目的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造“虛擬多天線陣列”，從而獲得發(fā)射分集增益，提高了無線傳輸?shù)目煽啃浴Ｓ脩魠f(xié)作通信技術(shù)是一種低成本高效率的無線資源分配方案，為多天線技術(shù)走向?qū)嵱没_辟了一條新的途徑，保障無線用戶不同類型業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，提高無線網(wǎng)絡(luò)容量、覆蓋率、頻譜利用率、誤碼率和中斷概率等多項(xiàng)關(guān)鍵性能指標(biāo)，將會(huì)成為下一代無線通信網(wǎng)中重要的網(wǎng)絡(luò)組成構(gòu)架。

北京理工大學(xué)提出的專利申請“一種高效頻譜利用率的協(xié)作通信方法”(申請?zhí)?00910093254.1申請公布號CN 101656560A)公開了一種在無線通信領(lǐng)域中提高頻譜利用率的協(xié)作通信方法，具體步驟是：首先節(jié)點(diǎn)A采用兩種不同方案分別調(diào)制自己的信息和上一時(shí)隙接收到的節(jié)點(diǎn)B的信息，將兩路調(diào)制信號正交疊加在一起并廣播出去；其次，節(jié)點(diǎn)B同樣采用兩種方案對本地信息和中繼信息進(jìn)行調(diào)制；然后廣播疊加的調(diào)制符號；最后，目的節(jié)點(diǎn)D聯(lián)合解調(diào)接收到兩路疊加符號，獲得節(jié)點(diǎn)A的信息；節(jié)點(diǎn)D采用相同的協(xié)作通信方法，獲得節(jié)點(diǎn)B的信息。該專利申請存在的不足是：首先，該方法模型僅考慮單用戶場景，忽略了在更普遍的多用戶場景中用戶選擇獲得的空間分集增益，從而帶來系統(tǒng)可靠性的提升。其次，該方法將兩路信號正交調(diào)制復(fù)雜度較高，且同時(shí)考慮噪聲和信道的時(shí)變特性對信號調(diào)制的影響時(shí)，難以保證本地信號和中繼信號的嚴(yán)格正交。

西安電子科技大學(xué)提出的專利申請“多用戶無線網(wǎng)絡(luò)中的兩用戶協(xié)作通信方法”(申請?zhí)?00810231824.4申請公布號CN 101394255A)公開了一種多用戶無線網(wǎng)絡(luò)中的兩用戶協(xié)作通信方法，具體步驟是：在第一幀內(nèi)，用戶終端將本地編碼數(shù)據(jù)調(diào)制到同相分量后向目的終端發(fā)送，伙伴終端譯碼和檢驗(yàn)該數(shù)據(jù)的正確性；在第二幀內(nèi)，伙伴終端分別將本地和中繼編碼數(shù)據(jù)調(diào)制到同相和正交分量并發(fā)送，用戶終端對該本地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行譯碼和檢驗(yàn)；在第三幀內(nèi)，用戶終端分別將本地和中繼編碼數(shù)據(jù)調(diào)制到同相和正交分量并發(fā)送，伙伴終端對該本地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行譯碼和檢驗(yàn)；在最后一幀內(nèi)，用戶終端或伙伴終端發(fā)送中繼數(shù)據(jù)。該專利申請存在的不足是：首先，該方法的一次協(xié)作傳輸過程需要四幀來完成，協(xié)作分集系統(tǒng)的帶寬效率較低。其次，該方法在最后一幀的傳輸是由用戶終端或伙伴終端發(fā)送，且沒有涉及如何在系統(tǒng)中利用用戶終端選擇來進(jìn)一步提升協(xié)作傳輸?shù)男阅埽荒塬@得最大的空間分集增益。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種多用戶無線網(wǎng)絡(luò)中的用戶協(xié)作傳輸方法，以獲得最大的傳輸頻譜效率和空間分集增益，降低協(xié)作開銷，提高傳輸可靠性和無線資源利用率。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：利用分布式空時(shí)編碼技術(shù)，使每個(gè)用戶終端同時(shí)發(fā)送本地信息和中繼信息，利用目的終端的傳輸因子進(jìn)行用戶選擇，使協(xié)作用戶終端獲得最大的空間分集增益和編碼增益，確保系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量。其具體步驟包括如下：

(1)目的終端選擇：

(1.1)各目的終端d_n分別測量自身與第一用戶終端u₁的瞬時(shí)信道增益h(u₁,d_n)和其自身與第二用戶終端u₂的瞬時(shí)信道增益h(u₂,d_n)，其中，n∈{1,...,N}，N表示目的終端的總個(gè)數(shù)；

(1.2)根據(jù)測量結(jié)果，計(jì)算目的終端d_n與第一用戶終端u₁和第二用戶終端u₂的傳輸性能因子：η(d_n)＝(|h(u₁,d_n)|^-2+|h(u₂,d_n)|^-2)^-1，n∈{1,...,N}；