一种协作通信系统中的满分集的频率翻转传输方案的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明主要针对协作通信系统中存在载波频率偏移的特点，提出了一种可靠性高 的信号传输方案。
【背景技术】
[0002] 多中继（Multi-relay)协作通信系统的每个协作节点只需要配置一根天线，就构 造出了一个虚拟的多输入单输出（multiple-i吨Utsingle-output,MISO)无线通信系统， 运项技术被公认为一项有前途的可W提高无线通信网络可靠性的技术。
[0003]采用分布式空时分组码（distributedspace-timeblockcodes,DSTBCs)的同步 协作通信系统能够获得满分集增益，即提高了协作通信系统的信号传输可靠性。但是，同步 协作通信系统的传输可靠性依赖于精确的各协作节点之间的精确同步，运大大增加了中继 节点的成本。
[0004]由于协作通信网络的分布式特性，分布式中继节点的异步性造成多时偏 (multipletimingoffsets，MTOs)和多载波步页偏(multiplecarrierfrequency offsets,MCFOs)的存在，运将破坏目的节点所接收到的信号的编码结构，从而大大降低了 协作通信系统的可靠性。
[0005] 对于存在多时偏和多载波频偏的协作通信系统，传统的分布式空时分组码将不再 适用。研究者们倾向于研究新的空时编码和相应的译码器W及正交频分复用（Odhogonal 化equency-divisionmultiplexing,OFDM)技术来提高协作通信系统鲁棒性和可靠性。而 协作通信系统对于多载波频偏是十分敏感的，因此削减多载波频偏对通信可靠性的影响变 得异常艰难。目前存在的对抗多载波频偏的方法主要是开发了新的空频编码W及相应的译 码器，协作通信系统的可靠性有所提高，但是编码增益和译码复杂度都有待提高。
[0006] 为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种新的空频编码一一频率翻转 Alamouti码（frequen巧reversalAlamouticode,FRAC)，并开发了相应的复杂度很低的 译码器，使得存在载波频偏的协作通信系统的传输可靠性大大提高。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的：针对协作通信系统中存在的载波频偏，设计了一种新的适用于仅 存在载波频偏的二中继译码转发协作通信网络的空频编码一一频率翻转Alamouti码，并设 计了相应的低复杂度的迫零译码器，W提高协作通信系统的信号传输可靠性。
[0008] 整个二中继协作通信系统的模型如图1所示。整个协作通信系统由一个源节点， 两个中继节点W及一个目的节点组成。
[0009] 整个系统有如下两个模块的设计：
[0010] 模块一、中继节点中的编码设计。
[0011] 模块二、目的节点中的译码设计。
[0012] 模块一中，频率翻转Alamouti码（FRAC)的结构的详细说明如表1所示。
[0014] 表I
[0015] 表I中，Si和S2是频域中两个连续的具有N个子载波的OFDM信号块， §,=[&(^-1)，".，&(0)]'''和;2=[^2(^-1)，~式(0)] 7'分别表示3郝8 2的翻转信号。翻转的目 的是使得中继节点与目的节点之间的等效信道矩阵复正交化。
[0016] 模块二中，我们用yi和y2'分别表示目的节点在第1个和第2个OFDM信号持续 时间里接收到的信号的频域表示。yi和7 2'由W下公式得到：
[0017] Yi=H1S1+H2S2+1I1 [001引y; I =-H, S;+H苗+ n;
[001引其中，Hi=hiWF(Cl)W嘴H2=HzWF(Ez)WH分别表示中继节点化,和中继节点化2 到目的节点的等效信道矩阵，hi和h2表示中继节点K,和中继节点到目的节点的信道 增益，和e2分别表示中继节点吗和中继节点1^2到目的节点的归一化载波频偏。W是 NXN维的离散傅立叶变换矩阵，WH是相应的离散傅立叶反变换矩阵。函数F(O被定义为
。ni和n2分别是第1个和第2个OFDM信号持续时间里频域 加性高斯噪声。
[0020] 定义y;=巧2')'，那么Y2就可W由W下公式得到：
[0021] y;=白；8| -白;S; + 扫；
[00过其中，百,和白2分别表示Hi和H进行ISO度旋转后得到的矩阵，6;表示。2的翻转 信号。
[0023] 接收信号的频域表示可W写成块矩阵的形式如下：
[0025] 迫零均衡的方法如下：
[0026] ? = (l/&《2)H"y
[0027] 其中，
[0032] 译码即根据中继节点使用的信号星座将迫零均衡得到的S进行译码。迫零均衡和 译码两个步骤合称为迫零译码。
【附图说明】
【附图说明】 [0033] 用于提供对本发明技术方案的进一步理解，并构成说明书的一部分，与 本发明的实施一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。附图 说明如下：
[0034]图1为一个二中继协作通信网络的系统模型。
[0035]图2表示源节点传输方案图。
[0036] 图3表示中继节点传输方案框图。
[0037] 图4表示目的节点译码方案框图。
【具体实施方式】
[0038]W下将结合附图来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段 来解决问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据W实施。
[0039] 下面具体说明算法的执行过程。
[0040]步骤一、源节点发射过程（如图2)，包含步骤101、步骤102及步骤103。
[0041] 步骤101、调制。依据信号星座将二进制的数据流调制成信号。
[0042] 步骤102、快速离散傅立叶反变换。将调制信号按照每个(FDM块的大小N进行分 块，对每块实施快速离散傅立叶反变换。
[0043] 步骤103、上变频。将变换后的信号结合本地载波进行变频，将变频后的信号发射 给中继节点町和。步骤二、中继节点译码转发过程（如图3)，包含步骤201、步骤202、步 骤203、步骤204、步骤205、步骤206、步骤207及步骤208。
[0044] 步骤201、下变频。将接收到的信