一种多用户协作空间调制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线通信物理层领域，尤其涉及一种多用户协作空间调制方法，本发 明在大规模协作通信系统中提出了一种通用空间调制方式(激活天线数大于1)与协作通信 相结合的信息传输技术。
【背景技术】
[0002] 在分布式天线技术支撑的Massive ΜΙΜΟ系统中，多天线间的干扰是一个亟待处理 的问题。逐渐增加的天线个数，在增加空间增益的同时，发送信号彼此之间的干扰也导致目 的端接收解调复杂度的加大，从而更加不利于双方的有效通信。通用空间调制技术的提出 将部分信号调制到少量天线位置上，从而达到用少量天线携带大量信号的目的。而协作通 信很好地实现了大规模通信系统的整体通信质量，目前将两者结合起来是研究热点。
【发明内容】
[0003] 本发明提供了一种多用户协作空间调制方法，本发明避免了多个天线发送信号时 相互之间的干扰，同时通过多节点间的协作转发信号，为目的节点增加分集增益，提高协作 通信系统的性能，详见下文描述：
[0004] -种多用户协作空间调制方法，所述多用户协作空间调制方法包括以下步骤：
[0005] 构建大规模协作多节点通信模型;源节点通过空间调制激活天线发送数据；
[0006] 指定中继节点接收信号，并对接收到的信号进行转发；
[0007]目的节点接收到源节点直接发送、以及中继节点转发的信号；
[0008] 目的节点根据检测算法，重构得到原始信号。
[0009] 其中，所述大规模协作多节点通信模型包括:源节点S、中继节点R与目的节点D， [0010]其中，源节点S采用多个天线配置，并通过空间调制发送信号，中继节点R与目的节 点D均为单天线配置，多个中继节点R协作转发信号到目的节点D;
[0011]源节点配置Ν根发射天线，经过Μ个中继节点协作转发，与目的节点进行通信;源节 点激活的天线数为Na，发送信号表示为：
[0012] X = [0, · · ·, xt,· · ~,·χΝ? ,··, Ο]7,
[0013] 其中，发送信号χ中有Na个非零元素;Τ表示转置。
[0014] 其中，中继节点、以及目的节点的接收信号为：
[0015] ysr = HsrX+nsr
[0016] ysd = HsdX+nsd
[0017] 其中，ys,. 为中继节点R接收信号；H# 源节点S到中继节点R的信道 矩阵；L 源节点S和中继节点R之间的信道噪声向量；C为复数集合;eC"为 目的节点接收源信号；：e CMxJV为源节点到目的节点的主信道；~e C'Vrf为源节点到目 的节点的信道噪声向量。
[0018] 其中，目的节点接收中继节点的转发信号为：
[0019] nRi e (CMxl,目的节点D的接收到的中继转发信号即为：
[0020] yrd - Hrdysr+Urd
[0021] = Hrd ( HsrX+nsr ) +nrd
[0022] =Hx+n
[0023] 其中，H = Hrd X Hsr为联合信道矩阵，n = Hrd X nsr+nrd为联合信道总噪声向量;Hrd为 中继节点R到目的节点D的信道矩阵;n rd为噪声。
[0024] 本发明提供的技术方案的有益效果是:本发明将通用的空间调制技术与协作技术 相结合，降低多天线发送信号之间的干扰，并减少发送端的硬件配置，同时增加协作增益， 提高了协作通信系统的性能。
【附图说明】
[0025] 图1为大规模协作多节点通信模型示意图；
[0026] 图2为一种多用户协作空间调制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0027] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步 地详细描述。
[0028] 空间调制技术是一种同时利用传统调制符号和发送天线位置携带信息的调制技 术。在一般空间调制中，仅有部分天线被激活来发送数据，因此很好地解决了多天线发送信 号干扰的问题。同时协作技术的引入给目的节点增加了分集增益。
[0029] -种多用户协作空间调制方法，参见图1和图2,该调制方法包括以下步骤：
[0030] 101:构建大规模协作多节点通信模型；
[0031]其中，该大规模协作多节点通信模型包括:源节点S、中继节点R与目的节点D，源节 点S采用多个天线（1至N)配置，并利用通用的空间调制技术发送信号，中继节点R与目的节 点D均为单天线配置，多个中继节点以心至如)协作转发信号到目的节点D。该协作多节点传 输模型具体为：
[0032] 源节点配置N根发射天线，经过Μ个中继节点协作转发，与目的节点进行通信。假设 源节点激活的天线数为1，发送信号可表示为：
[0033]
(1)
[0034]其中，发送信号X中有Na个非零元素;Τ表示转置。
[0035] 102:源节点S采用通用的空间调制技术激活天线发送数据；
[0036] 具体实现时，通用的空间调制技术可以为:将待传送的信息先利用传统调制方式 进行调制，然后选择发送符号与天线组合的对应映射，将发送符号调制到选定天线位置上 进行发送。于是全部发送信号即为传统调制符号携带的信号与天线位置携带的信号之和。
[0037]
[0038] 其中：A为传统调制字母表。
[0039] 103:指定中继节点R接收信号，并对接收到的信号进行转发；
[0040] 104:目的节点D接收到源节点S直接发送、以及中继节点R转发的信号；
[0041] 105:目的节点D根据一定的检测算法，重构得到原始信号。
[0042] 具体实现时，目的节点D利用一定检测算法检测源节点S直接发送、以及中继节点R 转发信号，得到原始信号和误码率。
[0043] 其中，协作通信系统中信号合并算法有：最大比值合并（MRC:Maximal Ratio Combining)、等增益合并（EGC:Equal Gain Combing)、选择式合并（SC:Selecting Combing)。检测算法可以为:最小均方差检测、最大似然检测、匹配滤波器检测等方法）。
[0044] 其中，第一时隙，中继节点R以及目的节点D的接收信号：
[0045] ySr = HsrX+nSr (2)
[0046] ysd = Hsdx+nsd (3)
[0047] 其中，ys. 为中继节点R接收信号;Η# eCWxA^源节点S到中继节点R的信道 矩阵;n# eCM为源节点S和中继节点R之间的信道噪声向量;C为复数集合；eC/xl为 目的节点接收源信号；e <ΓΜχΛ'为源节点到目的节点的主信道；e CVxl为源节点到目 的节点的信道噪声向量。
[0048] 其中，第二时隙，目的节点D接收中继节点R转发信号：
[0049] 设目的节点D的接收信号为，中继节点R到目的节点D的信道矩阵为 噪声为心eCM>4,目的节点D的接收到的中继转发信号即为：
[0050] yrd - Hrdysr+Urd
[0051] = Hrd (Hsrx+nsr) +nrd (4)
[0052] =Hx+n
[0053] 其中，H=Hrd X Hsr为联合信道矩阵，n = Hrd X nsr+nrd为联合信道总噪声向量。
[0054] 综上所述，本发明实施例通过上述步骤101-步骤105避免了多个天线发送信号时 相互之间的干扰，同时通过多节点间的协作转发信号，为目的节点增加分集增益，提高协作 通信系统的性能。
[0055] 本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例 序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0056] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种多用户协作空间调制方法，其特征在于，所述多用户协作空间调制方法包括W 下步骤： 构建大规模协作多节点通信模型;源节点通过空间调制激活天线发送数据； 指定中继节点接收信号，并对接收到的信号进行转发； 目的节点接收到源节点直接发送、W及中继节点转发的信号； 目的节点根据检测算法，重构得到原始信号。2. 根据权利要求1所述的一种多用户协作空间调制方法，其特征在于，所述大规模协作 多节点通信模型包括:源节点S、中继节点R与目的节点D， 其中，源节点S采用多个天线配置，并通过空间调制发送信号，中继节点R与目的节点D 均为单天线配置，多个中继节点R协作转发信号到目的节点D; 源节点配置N根发射天线，经过M个中继节点协作转发，与目的节点进行通信;源节点激 活的天线数为Na，发送信号表示为： X =哄 其中，发送信号X中有Na个非零元素;T表示转置。3. 根据权利要求1或2所述的一种多用户协作空间调制方法，其特征在于，中继节点、W 及目的节点的接收信号为： Ysr =出 rX+nsr Ysd =出 dX+nsd 其中，y。. 为中继节点R接收信号；H。. e CAhV为源节点S到中继节点R的信道矩 阵；n。eC咖为源节点巧P中继节点R之间的信道噪声向量；C为复数集合；^€<：价1为目 的节点接收源信号;eC'Mxw为源节点到目的节点的主信道；e CWXi为源节点到目的 节点的信道噪声向量。4. 根据权利要求3所述的一种多用户协作空间调制方法，其特征在于，目的节点接收中 继节点的转发信号为： n," G(C"xi，目的节点D的接收到的中继转发信号即为： yrd = Hrdysr+nrd = Hrd (出 rX+nsr)+nrd = Hx+n 其中，H = Hrd X Hsr为联合信道矩阵，n = Hrd X nsr+nrd为联合信道总噪声向量；Hrd为中继 节点R到目的节点D的信道矩阵;nrd为噪声。
【专利摘要】本发明公开了一种多用户协作空间调制方法，所述多用户协作空间调制方法包括以下步骤：构建大规模协作多节点通信模型；源节点通过空间调制激活天线发送数据；指定中继节点接收信号，并对接收到的信号进行转发；目的节点接收到源节点直接发送、以及中继节点转发的信号；目的节点根据检测算法，重构得到原始信号。本发明将通用的空间调制技术与协作技术相结合，降低多天线发送信号之间的干扰，并减少发送端的硬件配置，同时增加协作增益，提高了协作通信系统的性能。
【IPC分类】H04B7/02, H04B7/04
【公开号】CN105515620
【申请号】CN201510882432
【发明人】付晓梅, 王敏, 李奕, 苏毅珊, 金志刚
【申请人】天津大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月3日