双向中继系统中基于天线和用户联合选择的信息传输方法
【专利摘要】本发明公开了一种双向中继系统中基于天线和用户联合选择的信息传输方法，该方法为：基站获得各信道状态信息；基站取第一跳和第二跳信道增益的平方值分别乘上适当的系数，再加上对应的直连信道的增益的平方值，根据和的大小，联合选取最优的天线和用户对，并广播用户编号；在协作通信的第一时隙内，基站广播信号，中继和用户接收；在协作通信的第二时隙内，用户广播信号，中继和基站接收；在协作通信的第三时隙内，中继放大一、二时隙接收的信号，合并后广播，基站和用户接收；基站和用户对接收的信号自干扰消除，分别按最大比合并合并信号，并用最大似然检测得到发送信号。本发明降低了天线和用户选择的复杂度，提高了系统通信性能。
【专利说明】双向中继系统中基于天线和用户联合选择的信息传输方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无线通信【技术领域】，尤其涉及一种双向中继系统中基于天线和用户联合选择的信息传输方法。
【背景技术】
[0002]双向中继传输是一个极有前途的信息传输技术，在不增加发射功率和带宽的前提下，它可以有效的提高中继传输的频谱效率，被广泛应用于中继系统和ad-hoc网络等，时分广播(TDBC)双向传输是在模拟网络编码(ANC)的基础上，通过增加一个时隙，来利用两个端节点之间的直连信道，通过牺牲频谱效率获得系统的通信质量，近年来，学术界针对不同的场景，提出了各种中继，天线和用户选择的算法；
[0003]JangY.-U等人在“Performanceanalysisofuserselectionfor multiusertwo-wayamplify-and-forwardrelay"CIEEECommun.Lett., vol.14, n0.11, pp.1086-1088，Nov.2010)中提出了 ANC协议下的多用户双向中继通信系统模型，通过在多个候选用户中选择最佳用户获得多用户分集增益。FanL.等人在“Impactofchannelestimationerror onfixed-gaintwo-wayrelaynetworkwithuser/antennaseIection，， (TransactionsonEmergingTelecommunicationsTechnologies, 2012)中结合实际情况考虑了基站配置多天线，中继和用户配置单天线的系统模型，分析了信道误差对天线和用户选择的影响。在基站多天线，中继和多用户都配置单天线场景下，现有文献只考虑了 ANC协议，还没有相关的文献对相同场景下采用TDBC协议做过研究。TDBC协议完成每次通信需要三个时隙，比ANC协议多一个时隙，但是它利用了端节点之间的直传链路，提高了端到端通信的质量。
[0004]传统的天线和用户选择的算法需要计算端到端的信噪比，计算量大，计算复杂。
【发明内容】
[0005]本发明实施例的目的在于提供一种双向中继系统中基于天线和用户联合选择的信息传输方法，旨在解决传统的天线和用户选择的算法需要计算端到端的信噪比，计算量大，计算复杂的问题。
[0006]本发明实施例是这样实现的，一种基于天线和用户联合选择的信息传输方法，该基于天线和用户联合选择信息传输的方法包括以下步骤:
[0007]基站根据现有的某种信道估计方法，获得各信道状态信息；
[0008]基站取第一跳和第二跳信道增益的平方值分别乘上适当的系数，再加上对应的直连信道的增益的平方值，根据和的大小，联合选取最优的天线和用户对，并广播用户编号；
[0009]在协作通信的第一时隙内，基站广播信号，中继和用户接收；
[0010]在协作通信的第二时隙内，用户广播信号，中继和基站接收；
[0011]在协作通信的第三时隙内，中继放大一、二时隙接收的信号，合并后广播，基站和用户接收；
[0012]基站和用户对接收的信号自干扰消除，分别按最大比合并方法合并信号，并用最大似然检测得到发送信号。
[0013]进一步，该多用户双向中继系统中基于天线和用户联合选择的信息传输方法的具体步骤为:
[0014]第一步，基站根据现有的某种信道估计方法，获得基站、中继和用户任意节点之间的信道信息，基站第i根天线与中继的信道，基站第i根天线的信道与用户j和中继与用户j的信道分别记为fi，hij和gj.；
[0015第二步，基站取第一跳和第二跳信道增益的平方值，分别乘上适当的系数a和 β,记φi=α|fi|2,φi=β|gj|2基站联合选择最佳的天线和用户，
[0016]
【权利要求】
1.一种双向中继系统中基于天线和用户联合选择的信息传输方法，其特征在于，该双向中继系统中基于天线和用户联合选择的信息传输方法包括以下步骤: 基站根据现有的信道估计方法，获得各信道状态信息； 基站取第一跳和第二跳信道增益的平方值分别乘上适当的系数，再加上对应的直连信道的增益的平方值，根据和的大小，联合选取最优的天线和用户对，并广播用户编号；在协作通信的第一时隙内，基站广播信号，中继和用户接收； 在协作通信的第二时隙内，用户广播信号，中继和基站接收； 在协作通信的第三时隙内，中继放大一、二时隙接收的信号，合并后广播，基站和用户接收； 基站和用户对接收的信号自干扰消除，分别按最大比合并合并信号，并用最大似然检测得到发送信号。
2.如权利要求1所述的双向中继系统中基于天线和用户联合选择的信息传输方法，其特征在于，该双向中继系统中基于天线和用户联合选择的信息传输方法的具体步骤为: 第一步，基站根据现有的某种信道估计方法，获得基站、中继和用户任意节点之间的信道信息，基站第i根天线与中继的信道，基站第i根天线的信道与用户j和中继与用户j的信道分别记为f\，hjj和gj.； 第二步，基站取第一跳和第二跳信道增益的平方值，分别乘上适当的系数α和β，记
3.如权利要求2所述的双向中继系统中基于天线和用户联合选择的信息传输方法，其特征在于，在第三步中，协作通信的第一时隙内，基站的第i*根天线广播信息X1，中继和用j*接收到的信号分别为.
4.如权利要求2所述的双向中继系统中基于天线和用户联合选择的信息传输方法，其特征在于，在第四步中，协作通信的第二时隙内，用户j*广播信息X2，中继和基站第i*根天线接收到的信号分别为
5.如权利要求2所述的双向中继系统中基于天线和用户联合选择的信息传输方法，其特征在于，在第六步中，自干扰消除的方法为: 一、基站的自干扰消除 基站将基站第根天线和中继的信道增益|fi*|2与自身广播的信号Ex1相乘，再与中继放大系数H1相乘，得到基站的自干扰信号ψ=Pη1|fi*|2xi，基站将自干扰信号从第三时隙接收到的Yri(3)中减去，完成基站的自干扰消除； 二、用户j*的自干扰消除 用户j*将自身和中继的信道增益|gj*|2与自身广播的信号Px2相乘，再与中继放大系数η2相乘，得到基站的自干扰信号
6.如权利要求2所述的双向中继系统中基于天线和用户联合选择的信息传输方法，其特征在于，在第六步中，基站通过最大比合并合并接收的信号yR(2)和yri(3)，用户f通过最大比合并合并接收的信号yK(l)和(3)，得到
7.如权利要求2所述的双向中继系统中基于天线和用户联合选择的信息传输方法，其特征在于，在第七步中，用最大似然检测对和La分别进行检测，基站和用户根据信道的估值，计算所有可能接收信号的似然概率密度函数/Ρ k_)，取函数值最大时的Zi*作为接收信息x-，Z1为Xl，X2的所有可能的取值，基站和用户j*就分别获得了对方所发送的信息x-22和x-1。
【文档编号】H04B7/04GK103441787SQ201310429808
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年9月18日 优先权日:2013年9月18日
【发明者】李靖, 钱夏斌, 葛建华, 孙玉展, 王勇, 宫丰奎 申请人:西安电子科技大学