专利名称：瑞利信道中多进制软信息转发方法
技术领域：
本发明属于协作通信技术领域，尤其涉及一种瑞利信道中多进制软信息转发方法。
背景技术：
无线通信在利用无线电波进行信息传输过程中会产生多径衰落，而无线信道的衰落特性是阻碍信道容量增加和服务质量改善的主要原因之一。空间分集技术可有效抑制多径衰落，协作分集技术作为一种空间分集技术，可通过共享相邻用户的天线而获得空间分集度，因而可以显著提高系统性能。协作通信与组网是一个新兴的并具有巨大潜力和应用前景的研究领域。近年来，随着协作分集技术的深入研究，无记忆中继方案由于其算法简单和低功耗的优势，获得了广泛普及。现有的无记忆中继方案可以简单的分为三类:放大转发方案(Amplify-and-Forward, AF)、检测转发方案(Detect-and-Forward, DF)和软信息转发方案(Soft Information Forwarding, SIF)。AF方案最早由Laneman等人最早提出，基本原理是中继节点将接收到的信号进行放大并转发。但是在放大转发过程中，接收信号的噪声部分也被放大转发。DF方案由Sendonari等人提出，中继节点对接收到的信号进行解码之后再重新编码调制，再发送到目的节点。其可以在转发前除去高斯白噪声，可以减少接收噪声的影响，但如果源节点和中继节点之间的信道质量较差，中继节点不能对接收到的信号进行正确解码，从而起不到协作中继的作用。软信息相比 硬判决,系统性能表现更好。基于此理念,Gomadam和Jafar等人提出了一种软信息转发方案，即估计转发方案(Estimate-and_Forward,EF),其基本思想就是最大化目的节点的广义信噪比，然而最大化的广义信噪比并不能保证误码率的性能。M.A.Karim等人又提出了一种新的软信息转发方案，即互信息转发方案(MutualInformation based Forwarding,MIF) ,MIF方案首次将互信息运用至协作中继网络的软判决，充分保证了软判决的可靠性。现有研究结果发现:在数据率和信噪比等其它条件均相同的前提下，软信息转发方案具有更高的可靠性，但现有成果停留在AWGN(additive white Gaussian noise,加性高斯白噪声)及衰落信道中的二进制调制。由于用户对数据率具有很高的要求，在实际当中多采用高阶调制。当前对于AF方案和DF方案的研究已较为成熟，但软信息转发的成果则相对甚少。在两跳多中继并行传输网络中，假定存在K个并行的无线中继节点，K > I且K为正整数。源节点至目的节点之间无直接链路，它们之间的信息传输必须要经过中继节点的辅助，每个节点都有一个半双工全向收发天线。二进制源信息X在经调制后转换成调制符号X1, X1 e exp (j2 π /L)，1 = 0，I,...，L-1，L为MPSK调制阶数。
调制符号的传输过程可以分为两个时隙。在第一个时隙，源节点以发射功率P广播调制后的信息符号X1至中继节点。在第i个(i=l，2，…，K，i为正整数)中继处接收到的信号ySIU可表示为:
权利要求
1.瑞利信道中多进制软信息转发方法，其特征是，在两跳多中继并行传输网络中，多进制信号采用高阶调制时，在低信噪比区域下，选用衰落信道中的MPSK信号估计转发方法；在高信噪比区域下，选择衰落信道中的MPSK信号互信息转发方法。
2.如权利要求1所述的瑞利信道中多进制软信息转发方法，其特征是，所述衰落信道中的MPSK信号估计转发方法，具体步骤如下: 步骤(1-1):通过 中继节点对接收到的信号进行信号估计来构造中继处理函数； 步骤(1-2):各个中继节点将处理后的信息分别广播至目的节点，经最大比合并后，根据步骤(1-1)得到的中继处理函数，目的节点得到所接收到的信息。
3.如权利要求1所述的瑞利信道中多进制软信息转发方法，其特征是，所述衰落信道中的MPSK信号互信息转发方法，具体步骤如下: 步骤(2-1):通过中继节点对接收到的信号进行硬判决并计算其互信息来构造中继处理函数； 步骤(2-2):各个中继节点将处理后的信息分别广播至目的节点，经最大比合并后，根据步骤(2-1)得到的中继处理函数，在目的节点接收到的信息。
4.如权利要求2所述的瑞利信道中多进制软信息转发方法，其特征是，所述步骤(1-1)的中继处理函数为: Qef (YsR, i) _ @ efE [Xi I Ysr, i] (4) 为归一化因子，以使E[|qEF(ySIU) |2]=1，E[.]代表求取期望的函数，E(X1Iysiu)为传输符号的条件期望，
5.如权利要求2所述的瑞利信道中多进制软信息转发方法，其特征是，所述步骤(1-2)的目的节点接收到的信息为:
6.如权利要求3所述的瑞利信道中多进制软信息转发方法，其特征是，所述步骤(2-1)的中继处理函数为: Quif {Vsr,；- ) = fiuiF.^ixI; -1Jsb >)' Vsnj(9) 其中，互信息为:
7.如权利要求3所述的瑞利信道中多进制软信息转发方法，其特征是，所述步骤(2-2)的目的节点接收到的信息为:
全文摘要
本发明公开了瑞利信道中多进制软信息转发方法，采用高阶调制时，在低信噪比区域下，选用衰落信道中的MPSK信号估计转发方法；在高信噪比区域下，选择衰落信道中的MPSK信号互信息转发方法。本发明的有益效果使系统误码率性能达到更优，当信噪比和中继数相同的情况下，随着进制数的增大，数据速率逐渐增大，各方案的可靠性明显降低，但是软信息转发方案的误码率性能始终优于AF方案和DF方案。
文档编号H04W52/42GK103236909SQ201310175050
公开日2013年8月7日 申请日期2013年5月13日 优先权日2013年5月13日
发明者辛化梅, 程方震, 张大鹏, 薛林, 杨星海 申请人:山东师范大学