一种两小区多用户两跳网络下收发机的数据传输方法
【专利摘要】本发明涉及通信【技术领域】，公开了一种两小区多用户两跳网络下收发机的数据传输方法，包括：在不同的时隙，服务器控制源节点组交替进行数据发送，并根据在不同时隙发送数据的源节点组的不同，调整半双工中继节点对所述源节点组发送数据的收发次序，中继节点通过信道估计获得自己的局部信道状态信息，在进行数据转发的同时，传送经过预编码处理后的导频符号；目的节点根据估计到的等效信道矩阵解码出期望数据。采用本发明提供的方法，源节点组、中继节点、目的节点不需要获知全局的信道信息，利用局部的信道信息在达到指定自由度的条件下能够降低目的节点的计算复杂度，利用更多的时隙资源可以获得更好的自由度性能。
【专利说明】一种两小区多用户两跳网络下收发机的数据传输方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信【技术领域】，特别涉及一种两小区多用户两跳网络下收发机的数据 传输方法。
【背景技术】
[0002]随着通信技术的不断发展，两小区多用户两跳网络下的中继传输协议的设计具有 重要意义。
[0003]目前的方案包括：对于两小区多用户两跳网络，每个源节点组内有Μ个单天线用 户且中继和目的节点均配置Μ根天线，目前的中继传输协议能够达到的自由度个数为ψ， 当中继节点不具有任何全局CSI时，目的节点的解码复杂度较高；当中继节点仅具有第一 跳的全局CSI时，能够降低目的节点的解码复杂度。
[0004]然而，现有中继传输协议两个中继节点需要通过信道估计得到第一跳信道的信道 状态信息CSI后，交互彼此的CSI，在两个中继节点都具有了第一跳的全局CSI的情况下，才 能实现|.个归一化自由度，而且现有中继传输协议仅能实现f个归一化自由度，并且目的 节点的解码复杂度较高。
【发明内容】
[0005] (一）解决的技术问题
[0006] 本发明解决的技术问题是：如何在获得指定自由度的同时降低目的节点的解码复 杂度，此外提尚归一化自由度。
[0007] (二）技术方案
[0008] 本发明提供了一种两小区多用户两跳网络下收发机的数据传输方法，该方法包括 以下步骤：
[0009] 在不同的时隙，服务器控制源节点组交替进行数据发送，并根据在不同时隙发送 数据的源节点组的不同，调整半双工中继节点对所述源节点组发送数据的收发次序，所述 源节点组由两个小区内多个单天线用户组成；
[0010]所述半双工中继节点通过信道估计获得自己的局部信道状态信息；
[0011] 所述半双工中继节点根据所述局部信道状态信息生成所述半双工中继节点的导 频符号，并将所述导频符号插入当前传输的数据中发送到目的节点；
[0012] 目的节点提取接收数据中的所述导频符号，根据所述导频符号进行等效信道矩阵 估计，根据估计出的所述等效信道矩阵解码出期望数据。
[0013] 进一步地，所述方法中包括两组源节点组、两个半双工中继节点以及由基站构成 的两个目的节点；其中，Si表示源节点组i，i G {1,21,?表示配置Μ根天线的中继节点1， 1 e {1，2丨，Di表示具有Μ根天线的目的节点i，Si中有Μ个单天线用户，在第k个时隙中， &通过中继节点&向其对应的目的节点Di传输数据 s[k]。
[0014] 进一步地，所述服务器控制源节点组进行数据发送，并根据在不同时隙发送数据 的源节点组的不同，调整半双工中继节点对所述源节点组发送数据的收发次序，具体包 括：
[0015] 在第1个时隙中，两个中继节点氏和R2均接收源节点组St向两个中继节点发送 的数据s [1]，两个中继节点&和R2接收到的信号分别为：
[0016] r[1][l] = H[1-1][l]s[1]+z[1],
[0017] rt2][l] = H[2-1][1]s[1]+z[2],
[0018] 其中，r[1][k]表示中继节点心在第k个时隙中接收到的信号，H[1' i][k]为第k个 时隙中源节点组Si到中继节点札的信道矩阵，z[1]为中继节点&的噪声向量，由于噪声不 影响自由度的计算，后续的公式中均忽略噪声项；
[0019] 第1个时隙的传输结束后，中继节点札和R2分别利用ZF解码矩阵Η [1'1] [1Γ1与 ηΜιΓ1进行计算，得到s[1]。
[0020] 进一步地，所述服务器控制源节点组进行数据发送，并根据在不同时隙发送数据 的源节点组的不同，调整半双工中继节点对所述源节点组发送数据的收发次序，还包括：
[0021] 在第2个时隙中，比进行发送而R2进行接收，&传输第1个时隙解码出的数据s [1], 同时源节点组S2传送数据s[2]，所述中继节点R 2收到的数据，表示如下：
[0022] r[2][2] = F[2，1][2]s[1]+H[2'2][2]s [2]，
[0023] 其中，F[2'1][k]为第k个时隙中1^到1? 2的信道矩阵；
[0024] 在中继节点R2，构造如下矩阵方程：
[0025]
【权利要求】
1. 一种两小区多用户两跳网络下收发机的数据传输方法，其特征在于，所述方法包括 以下步骤： 在不同的时隙，服务器控制源节点组交替进行数据发送，并根据在不同时隙发送数据 的源节点组的不同，调整半双工中继节点对所述源节点组发送数据的收发次序，所述源节 点组由两个小区内多个单天线用户组成； 所述半双工中继节点通过信道估计获得自己的局部信道状态信息； 所述半双工中继节点根据所述局部信道状态信息生成所述半双工中继节点的导频符 号，并将所述导频符号插入当前传输的数据中发送到目的节点； 目的节点提取接收数据中的所述导频符号，根据所述导频符号进行等效信道矩阵估 计，根据估计出的所述等效信道矩阵解码出期望数据。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法中包括两组源节点组、两个半双工 中继节点以及由基站构成的两个目的节点；其中，Si表示源节点组i，ie{1,2},?表示配 置M根天线的中继节点1，1e{1，2}，Di表示具有M根天线的目的节点i，Si中有M个单天 线用户，在第k个时隙中，Si通过中继节点R1向其对应的目的节点Di传输数据s[k]。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述服务器控制源节点组进行数据发送，并 根据在不同时隙发送数据的源节点组的不同，调整半双工中继节点对所述源节点组发送数 据的收发次序，具体包括： 在第1个时隙中，两个中继节点R1和R2均接收源节点组S1向两个中继节点发送的数 据s[1]，两个中继节点R1和R2接收到的信号分别为： r[1][l] =H[1'1][l]s[1]+Z[1]， r[2][l] =H[2'1][1]s[1]+ z[2]， 其中，r[1] [k]表示中继节点R1在第k个时隙中接收到的信号，H[1'i] [k]为第k个时隙 中源节点组Si到中继节点R1的信道矩阵，z[1]为中继节点R1的噪声向量，由于噪声不影响 自由度的计算，后续的公式中均忽略噪声项； 第1个时隙的传输结束后，中继节点R1和R2分别利用ZF解码矩阵H[1'1] [1Γ1与H[2'1] [1Γ1进行计算，得至|JS[1]。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述服务器控制源节点组进行数据发送，并 根据在不同时隙发送数据的源节点组的不同，调整半双工中继节点对所述源节点组发送数 据的收发次序,还包括： 在第2个时隙中，R1进行发送而R2进行接收，R1传输第1个时隙解码出的数据s[1]，同 时源节点组S2传送数据s[2]，所述中继节点R2收到的数据，表示如下： r[2][2] =F[2'1][2]s[1] +H[2'2][2]s[2]， 其中，F[2，1] [k]为第k个时隙中R1到R2的信道矩阵； 在中继节点R2，构造如下矩阵方程：
其中，H[2'1][1]、F[2'1][2]和H[2'2][2]都是秩为M的满秩矩阵，H&为其等效矩阵，秩 为2Μ; 所述中继节点R2利用ZF解码矩阵1进行计算，得到s[1]和s[2]。
5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括： 根据中继节点R2在第1个时隙已经得到的s[1]，利用r[2][2]-F[2，1][2]s[1]消除1*[2][2] 中8[1]带来的干扰，具体公式为： r[2][2]-F[2，1][2]s[1] = H[2,2][2]s[2]; 所述中继节点R2利用ZF解码矩阵H[2'2] [2Γ1进行计算，得到s[2]。
6. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据估计出的所述等效信道矩阵解码 出期望数据具体包括： 在第2个时隙中，目的节点D1和D2对中继节点发送的数据进行接收，接收到的数据分 别为 y[2][2] = G[2'1][2]s[1]， 其中，y[i][k]为第k个时隙中目的节点Di接收到的数据，G[i'1][k]为第k个时隙中中 继节点R1到目的节点Di的信道矩阵； 目的节点D1和D2分别利用ZF解码矩阵G[1，1] [2Γ1与G[2，1] [2Γ1进行计算，得到s[1]。
7. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述服务器控制源节点组进行数据发送，并 根据在不同时隙发送数据的源节点组的不同，调整半双工中继节点对所述源节点组发送数 据的收发次序,还包括： 在第3个时隙中，中继节点R2进行发送而R1进行接收，R2传输s[2]，同时源节点组S1传 送数据s[3]，第3个时隙中，中继节点R1收到的信号可以表示为： r[i][3] = F[1'2][3]s[2] + H[1'1][3]s[3], 其中，F[1，2] [k]为第k个时隙中R2到R1的信道矩阵； 在第3个时隙中，R2向目的节点D2发送S[2]; 在第4个时隙中，中继节点R1进行发送而R2进行接收，R1传输第3个时隙接收到的信 号r[1] [3]，同时源节点组S2传送数据s[4]，第4个时隙中，中继节点R2收到的信号可以表示 为： rt2][4] =F[2,l][4]r[l][3]+H[2,2][4]s[4] =F[2，1][4] (F[1，2][3]s[2]+H[1，1][3]s[3]) + H[2,2][4]s[4]; 在第5个时隙中，中继节点R2进行发送而R1进行接收，R2传输第4个时隙接收的信号r[2] [4]，同时源节点组S1传送数据s[5]，第5个时隙中，中继节点R1收到的信号可以表示为： r[1][5] =F[1'2][5]r[2][4] +H[1'1][5]s[5] =F[1'2] [5]F[2'1] [4]F[1'2] [3]S[2]+F[1'2] [5]F[2'1] [4]η[I'l] [3]S[3]+H[丄'1] [5]S[5]; 在第6个时隙，中继节点R1进行发送而R2进行接收，R1传输第5个时隙接收的信号r[1] [5]，同时源节点组S2传送数据s[6]; 利用渐进法，在不同的时隙，中继节点依次进行数据的收发。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据估计出的所述等效信道矩阵解码 出期望数据还包括： 在第3个时隙，两个目的节点D1和D2收到的信号可以分别表示为： y[2][3] =G[2'2][3]s[2]， 目的节点D1和D2分别利用ZF解码矩阵G[1'2] [3Γ1和G[2'2] [3Γ1即可获得s[2]; 在第4个时隙，两个目的节点D1和D2收到的信号可以分别表示为：yW[4] = G[1'1][4]r[1][3] = G[1'1][4] (F[1'2] [3] s[2]+H [1·1] [3] s[3]), y[2][4] = G[2'1][4]r[i][3] = g[2'1][4] (F[1'2][3]s[2]+H[1' 1][3]s[3])， 目的节点D1利用y[1] [3]和y[1] [4]构造如下矩阵方程：
其中，等效信道矩阵H1c^的秩为2M; 目的节点D1利用ZF解码矩阵(Hgf1进行计算，得到s[3]; 对于目的节点D2，利用目的节点D1的解码方法得到s[3]; 在第5个时隙，两个目的节点D1和D2收到的信号可以分别表示为： y[1][5] =G[1'2][5]r[2][4] =G[1'2][5] (F[2'1][4]F[1'2][3]s[2]+F[2'1][4]H[1'1][3]s[3] +H[2'2][4]s[4]): y[2][5] =G[2'2][5]r[2][4] =G[2'2][5] (F[2'1][4]F[1'2][3]s[2]+F[2'1][4]H[1'1][3]s[3] +H[2'2][4]s[4]): 目的节点D1利用y[1] [3]、y[1] [4]和y[1] [5]构造如下矩阵方程：
其中，等效信道矩阵H1Ji的秩为3M; 目的节点D1利用ZF解码矩阵1进行计算，得到s[4]; 对于目的节点D2，利用目的节点D1的解码方法得到s[4]; 在第6个时隙，目的节点D1和D2利用对应的ZF解码矩阵进行解码得到s[5]; 利用渐进法，目的节点D1和D2依次进行解码。
9. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，在第4个时隙中目的节点D1解码s[3]的方 法还包括： 根据D1在第3个时隙已经得到的s[2]，利用y[1] [4]-G[1，1] [4]F[1，2] [3]s[2]消除y[1] [4]中S[2]带来的干扰； 使用ZF解码矩阵（G[1'1][4]Η[1'1][3]Γ进行计算，得到s[3]。
10. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，在第5个时隙中目的节点D1解码s[4]的方 法还包括： 根据D1在前面的时隙已经得到的8[2]和s[3]，利用y[1][5]-G[1'2][5]F[2'1][4]F[1'2][3]i^-GE1'2]^]#2'1]^]Η[1'1][3]8Μ 消除y[1][5]中s[2]和s[3]带来的干扰； 使用ZF解码矩阵（G[1'2] [5]H[2'2] [4]Γ1进行计算，得到s[4]。
【文档编号】H04B7/14GK104270235SQ201410473162
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月17日 优先权日:2014年9月17日
【发明者】李立华, 靳进, 苏鑫, 田辉 申请人:北京邮电大学