基于自信息传输的中继节点旋转转发方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于自信息传输的中继节点旋转转发方法，主要解决中继节点自信息传输复杂度高，存在安全风险的问题。其实现步骤包括：源节点从唯一可分解星座对中选取符号，通过两根天线将符号以Alamouti空时块码方式发送到中继节点；中继节点接收到源节点发送符号后，根据自己的比特信息旋转转发信号到目的节点；目的节点接收到中继节点信号后，使用改进的最大似然算法或低复杂度迫零算法进行译码，得到源节点和中继节点发送符号的估计值。本发明通过中继节点根据自己的比特信息旋转转发信号，降低了中继自信息传输的复杂度，同时增强了通信的保密性，具有较好的误码性能，可用于中继需要发送自信息的通信系统。
【专利说明】基于自信息传输的中继节点旋转转发方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种基于自信息传输的中继节点旋转转发方法，适用于发射节点具有双天线的中继通信系统。
【背景技术】
[0002]近年，协作通信和中继通信在无线通信领域中得到广泛关注。对于协作通信，源节点和协作节点互相协作传输各自信息。而对于中继通信，中继节点用以改善源-目的节点链路的误码率性能或增加链路通信距离。之前提出过很多典型分布式中继通信方案，如早在 2001 年，Laneman 等人在“An efficient protocol for realizing cooperativediversity in wireless networks”就提出了协作通信系统中的中继放大转发AF方案。2004 年 Sendonaris 等人在“cooperative communication in wireless systems，，提出的译码转发DF方案。这些中继方案中，中继节点均不需要传输自信息只是重新生成或者转发来自源节点的信号，因此不能满足中继节点需要发送自信息的应用场景。
[0003]然而，在一些实际的应用场景中，除源节点外，中继节点也需要传输自己的信息，此时中继节点的传输速率远低于源节点的传输速率，如下一代移动通信的上行链路中，当源节点发送视频数据而中继节点传输语音数据的情况。还有一种典型场景就是中继节点具有传感信息或广播信息的情况，包括目前研究热门的智能车载通信网络。Koichi Adachi等在 2011 年的 IEEE VTC 春季会议上发表的文章 “Cooperative Relay Transmission withRelay’ s Private Information”,其中也考虑了中继节点发送自信息的场景，他们采用的是物理层网络编码方式，中继节点需要对接收信号进行比特级解调译码，实现复杂度较高并存在源节点信息泄露的安全风险。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种基于自信息传输的中继节点旋转转发方法，以减小中继节点自信息传输复杂度，同时保证源节点信息的安全性。
[0005]实现本发明目的的技术思路是:源节点选择唯一可分解星座对中信号，并以Alamouti空时块码方式发送至中继节点；中继节点接收到源节点信号后，根据自身发送比特旋转转发信号至目的节点；目的节点接收到中继节点信号后，使用一种改进的最大似然译码算法或迫零译码算法译码，得到源节点和中继节点信号。其实现步骤包括如下:
[0006]1)源节点从唯一可分解星座对Y中选取星座符号S1，S2，在两个符号周期内，通过两根天线将所选取的星座符号以Alamouti空时块码方式发送至中继节点，即在第一个符号周期内，源节点通过两根天线4与^分别发送星座符号Sl，s2 ;在第二个符号周期内，源
节点通过两根天线4与A2分别发送星座符号，5；，
[0007]其中，两根天线的发射总功率归一化为1; 52, -?% <这四个星座符号组成源节点发送符号矩阵s, *表示取共轭运算；[0008]2)中继节点通过一根天线，在两个符号周期内接收源节点发送星座符号，分别得到第一个符号周期内的接收信号A和第二个符号周期内接收信号r2，根据这两个接收信号r” r2,得到中继节点接收信号向量:r =
[0009]其中，上标T表示转置运算；
[0010]3)选取协作星座X={1，j}，中继节点根据自身发送比特信息选取X中一个元素作为协作符号X:如果中继发送比特为0，则x=l ;如果中继发送比特为1，则X=j，其中j为虚数单位；
[0011]4)根据中继节点协作符号X和中继节点的两个接收信号h r2，得到中继节点的两个协作调制信号Cl和c2:
[0012]
【权利要求】
1.一种基于自信息传输的中继节点旋转转发方法，包括如下步骤:1)源节点从唯一可分解星座对Y中选取星座符号S1，S2，在两个符号周期内，通过两根天线将所选取的星座符号以Alamouti空时块码方式发送至中继节点，即在第一个符号周期内，源节点通过两根天线4与A2分别发送星座符号Sl，s2 ;在第二个符号周期内，源节点通过两根天线4与A2分别发送星座符号，其中，两根天线的发射总功率归一化为这四个星座符号组成源节点发送符号矩阵s, *表示取共轭运算；2)中继节点通过一根天线，在两个符号周期内接收源节点发送星座符号，分别得到第一个符号周期内的接收信号Α和第二个符号周期内接收信号r2，根据这两个接收信号r” r2,得到中继节点接收信号向量:r =其中上标T表示转置运算；3)选取协作星座X={1，j}，中继节点根据自身发送比特信息选取X中一个元素作为协作符号X:如果中继发送比特为0，则x=l ;如果中继发送比特为1，则x=j，其中j为虚数单位；4)根据中继节点协作符号X和中继节点的两个接收信号r1，r2，得到中继节点的两个协作调制信号q和c2:
2.根据权利要求1所述的基于自信息传输的中继节点旋转转发方法，其中所述步骤2)中中继节点在第一个符号周期内的接收信号r1和在第二个符号周期内的接收信号r2分别表示如下:
3.根据权利要求1所述的基于自信息传输的中继节点旋转转发方法，其中所述步骤6)中目的节点在第一个符号周期内的接收信号屯和在第二个符号周期内的接收信号d2分别表示如下:
4.根据权利要求3所述的基于自信息传输的中继节点旋转转发方法，其中所述的中继节点天线的固定发射增益G，通过如下步骤计算:3a)设定约束条件为，即中继节点功率E[| Gr |2]与源节点功率E[| s |2]相同，表示为:E[||Gr||2] =E[||s||2] <A>解方程 <A>，得到:G2 = E[||s |2]/E[| |r |2]，〈B>其中，s为源节点发送符号矩阵；r为中继节点接收信号向量；Μ.| |表示二范数运算；Ε[.]表示取期望值运算；3b)将源节点发送符号矩阵s和中继节点接收信号向量r代入式<B>，推导简化得到:
5.根据权利要求1所述的基于自信息传输的中继节点旋转转发方法，其中步骤7)所述的对接收到的两个信号屯和d2进行译码，得到源节点发送星座符号Sl，s2的估计值A，毛和中继节点协作符号X的估计值i，采用改进最大似然算法进行，其步骤如下:7a)根据目的节点接收到的两个信号屯，d2，得到目的节点的复合接收信号向量L其中，
6.根据权利要求1所述的基于自信息传输的中继节点旋转转发方法，其中步骤7)所述的对接收到的两个信号屯和d2进行译码，得到源节点发送星座符号Sl，s2的估计值A，之和中继节点协作符号X的估计值?，采用迫零算法进行，其步骤如下:。7.1)根据目的节点接收到的两个信号屯，d2，得到目的节点的复合接收信号向量d
【文档编号】H04B7/14GK103746780SQ201410008339
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月8日 优先权日:2014年1月8日
【发明者】宫丰奎, 张双, 张南, 王勇, 李靖, 葛建华 申请人:西安电子科技大学