Y信道中的空时码传输方法及译码方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及通信领域，尤其设及一种Y信道中的空时码传输方法及译码方法。
【背景技术】
[0002] 中继技术可W扩展小区覆盖范围，提高频谱利用率，是当前无线通信的研究热点 之一。学者们对中继信道的模型进行了多种扩展，提出了多用户双向中继信道和多用户多 向中继信道等模型，Y信道就是其中的一种。
[0003] Y信道模型包含多个用户和1个中继节点。用户之间没有直接的链路，每个用户通 过中继节点向其他用户发送信息。Y信道的传输模式分为S种，分别是TDMA模式、MU-MIMO 模式和两时隙传输模式。对于S个用户的Y信道模型，TDMA模式需要6个时隙才能完成一 次信息的交换，MU-MIMO模式需要4个时隙才能完成一次信息的交换。与前两种传输模式 相比，两时隙传输模式节省了时间，提高了传输效率。两时隙传输模式中，第一时隙称为多 址（MultipleAccess，M)阶段，第二时隙称为广播炬roadcast，BC)阶段。在M阶段，多 个用户向中继节点发送信号。在BC阶段，中继节点对接收到的信号译码并且对译码得到的 信号进行网络编码，然后转发给所有用户。
[0004] 两时隙的传输模式通常假设所有的节点都采用半双工模式，并且所有的节点都已 矢口信道状态信息（ChannelSateInformation,CSI)。文章"PerformanceOptimizationof MIMOYchannels:InterferenceAlignmentandSignalDetection"给出了一种Y信道中 信号的传输方法及译码方法。在该方法中，用户对其发送信号进行信号空间对齐预编码，中 继节点在译码前对接收信号进行波束赋形处理，需要多次迭代才能得到最优的波束赋形向 量，计算波束赋形向量的复杂度较高。
【发明内容】
[0005] 针对已有方案运算复杂度较高的问题，本发明提出了一种Y信道中的空时码传输 方法及译码方法，适用于=个用户和一个中继节点的Y信道，且用户和中继节点都配置两 根天线，该方法能降低运算复杂度。
[0006] 实现本发明的技术思路是；在M阶段，每个用户对其调制信号进行Alamouti编码 W及预编码，并且按照一定的规则将预编码后的码字发送两次，中继节点对接收信号进行 线性操作W减少相互干扰的码字的数量，然后再利用Alamouti码字对应的等效信道矩阵 的正交特性进行译码；在BC阶段，中继节点将M阶段译码得到的信号进行Alamouti编码 后分两次发送出去，立个用户分别利用Alamouti码字对应的等效信道矩阵的正交特性译 码中继节点发送的信号，进而得到自身的期望接收信号。
[0007] 本发明的具体步骤如下：
[000引 A，用户1对其调制信号进行空时编码，得到用户1期望发送给用户2的码字S21和 用户1期望发送给用户3的码字S31，S21和S31的阶数均为2X2,用户2对其调制信号进行 空时编码，得到用户2期望发送给用户1的码字Si2和用户2期望发送给用户3的码字S32， Si2和s32的阶数均为2X2,用户3对其调制信号进行空时编码，得到用户3期望发送给用户 1的码字Si3和用户3期望发送给用户2的码字S23,Si3和S23的阶数均为2X2,然后S个发 送端分别对码字进行预编码，最后分两个步骤将预编码后的码字发送出去；
[0009] B，中继节点根据用户i到中继节点的信道矩阵电进行译码，i= 1，2, 3 ;
[0010] C，中继节点对步骤B译码得到的符号进行空时编码并且对码字进行预编码，然后 将预编码后的码字分两次发送出去；
[0011] D，用户1译码得到其期望接收的信号，即译码用户2期望发送给用户1的信号W 及用户3期望发送给用户1的信号；
[001引E，用户2译码得到其期望接收的信号，即译码用户1期望发送给用户2的信号W及用户3期望发送给用户2的信号；
[001引F，用户3译码得到其期望接收的信号，即译码用户1期望发送给用户3的信号W及用户2期望发送给用户3的信号。
[0014] 进一步，所述步骤A具体包括：
[0015]A1，用户1对其调制信号sksi进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户1期望发 送给用户2的2X2的码字S21，
表示共辆，用户1对其调制信 号skji进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户1期望发送给用户3的2X2的码字S31，
表示共辆；
[0016]A2,用户2对其调制信号sk。进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户2期望发 送给用户1的2X2的码字Si2，
表示共辆，用户2对其调制信 号sk32进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户2期望发送给用户3的2X2的码字S32，
表示共辆；
[0017]A3,用户3对其调制信号sk。进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户3期望发 送给用户1的2X2的码字Si3，
長示共辆，用户3对其调制信 号sk23进行Alamouti编码，k= 1，2,得到用户3期望发送给用户2的2X2的码字8 23，
表示共辆；
[001引 A4，S个用户根据用户i到中继节点的信道矩阵电计算得到2X2的预编码矩阵 Vi2、V21、Vi3、V23、V31、V32，i=1，2, 3，电的阶数为2X2，预编码矩阵满足HE1V21=Hk2Vi2、咕八31=也V。且Hc2V32=Hc3V23,满足该一条件的预编码矩阵有无数种，从中选择其中的一种即 可；
[0019] A5,用户1分别用V21和V31对S21和S31进行预编码，得到V21S21和V3&1;用户2分 别用V。和V32对S12和S32进行预编码，得到V12S。和V32S32;用户3分别用V。和V2对S。和S23进行预编码，得到VnSi3和V23S23;
[0020]A6，在相同的时间内，S个用户分别发送V2lS21+V3lS31、Vl2Sl2+V32S32和Vl3Sl3+V23S23ミリ 中继节点；
[00川A7，在相同的时间内，S个用户分别发送V2lS21+V3lS31、Vl2Sl2-V32S32和Vl3Sl3-V23S23ミリ 中继节点。
[0022] 进一步，所述步骤B具体包括：
[0023]B1，处理步骤A6中中继节点的接收信号Ri和步骤A7中中继节点的接收信号R2， 得到R1+R2和R1-R2,其表达式分别为Ri+R2= 2He2(S21+Si2)+2He3(S3i+Si3)+Nki+Ne2,而-尺2= 2咕3(S32+S23) +Nei-Nk2,其中，Nm和N分别是步骤A6和步骤A7中中继节点接收到的噪声矩 阵，Ri、R2、Nm和Ne2的阶数均为2X2;
[0024]B2,中继节点WR1-R2作为接收信号，W2Hc3作为信道矩阵，WS32+S23作为发送的 码字，译码S32+S23中的两个元素，即译码S32+S23的第一列的元素，用C1和C康示译码得到 的符号；
[0025] B3,中继节点根据B1中R1+R2的表达式，再结合Alamouti码字对应的等效信道矩 阵的正交特性，译码S21+S12中的两个元素，即译码S2i+Si2的第一列的元素，用a1和a2表示 译码得到的符号；
[0026] B4,中继节点根据B1中R1+R2的表达式，再结合Alamouti码字对应的等效信道矩 阵的正交特性，译码S31+S13中的两个元素，即译码S3i+Si3的第一列的元素，用b1和b2表示 译码得到的符号。
[0027] 进一步，所述步骤C具体包括：
[002引 C1，中继节点对步骤B2译码得到的符号Cl和C2进行Alamouti编码，得到码字C， 中继节点对步骤B3译码得到的符号ai和a2进行Alamouti编码，得到码字A，中继节点对 步骤B4译码得到的符号bi和b2进行Alamouti编码，得到码字B;
[0029] C2,中继节点对A和B进行预编码，得到UiA和其中，Ui和U2是用户和中继节 点都已知的预编码矩阵，两者的取值只要满足Ui^U2即可；
[0030] C3,中继节点发送UiA%B;
[0031] C4,中继节点发送C。
[0032] 进一步，所述步骤D具体包括：
[0033]D1，用户1用Yi表示步骤C3中的接收信号，Yi的阶数为2X2,其表达形式为Yi= HieUiA+Hi化B+Nie，恥是中继节点到用户1的信道矩阵，Nik表示噪声，Hie和Nik的阶数均为 2X2 ;
[0034] D2,用户1根据D1中Yi的表达式，再结合Alamouti码字对应的等效信道矩阵的 正交特性，译码A中的两个元素，即译码A的第一列的元素，用a/和32'表示译码得到的 符号；
[0035] D3,用户1根据D1中Yi的表达式，再结合Alamouti码字对应的等效信道矩阵的 正交特性，译码B中的两个元素，即译码B的第一列的元素，用bi'和b2'表示译码得到的 符号；
[0036] D4,用户1用a/减sisi并且用32'减s22i，得到用户2期望发送给用户1的信号， 分别是a/ -sl2i和 32' -s22i;
[0037] D5,用户1用bi'减SI31并且用b2'减s23i，得到用户3期望发送给用户1的信号， 分别是b/ -Slji和b2' -s23i。
[003引进一步，所述步骤E具体包括；
[0039] E1，假定在步骤C3和步骤C4中信道矩阵保持不变，用户2分别用Y2和Z2表示步骤 C3和步骤C4的接收信号，Y2和Z2的表达形式为Y2=H21AA+H2化B+N