一种基于全空时网络编码的协同通信方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于全空时网络编码的协同通信方法，该方法包括：N个信号源节点中的每个信号源节点在分配时隙中将需要传播的信息发送给所有中继节点和目的节点；R个中继节点中的每个中继节点将从信号源节点接收到的所有信息进行网络编码，并将经过网络编码后得到的信号协助转发给所有目的节点和其他中继节点；对目的节点所接收到的信号进行目标信号检测，得到目标信号。本发明同时还公开了一种基于全空时网络编码的协同通信系统。与传统协同通信技术相比，本发明采用空时网络编码技术，考虑了中继节点的协同工作，并根据信号源节点与中继节点之间的信道情况对中继节点的转发顺序进行优化，增加了有效中继节点的数目，提高了通信系统的稳定性。
【专利说明】-种基于全空时网络编码的协同通信方法及系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线通信领域，特别涉及一种基于全空时网络编码的协同通信方法及 系统。
【背景技术】
[0002] 协同通信技术是一种虚拟的多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output, ΜΙΜΟ)技术，该技术通过融合分集技术与中继传输技术的优势，提高系统 的信道容量和传输性能。协同通信的基本思想是：在多用户通信环境中，使用单天线的各节 点可按照一定方式共享彼此的天线协同发送信号，从而形成一种类似多天线发送的虚拟环 境，从而获得空间分集增益，提高系统传输性能。
[0003] 网络编码从广义上讲是网络中的节点将接收到的信息通过一定的编码技术处理 后再转发出去的多点传送技术，通过对网络节点信息进行编码，可以获得网络多播速率的 最大流限、节省网络带宽资源、平衡链路负载、优化能量受限网络的能量消耗等好处。
[0004] 在传统空时网络编码的协同通信系统中，信息传输被分为两部分，源节点发送阶 段和中继转发阶段。每个节点都单独分配一个时隙Τ用于发送数据，每个时隙Τ内仅允许 一个节点发送数据。因此，对于由Ν个源节点和R个中继节点组成的系统需要（N+R)个时 隙才能发送完所有的数据。本发明采用空时网络编码的方法，既能够避免在采用频分多 址（Frequency Division Multiple Access, FDMA)或码分多址（Code Division Multiple Access, CDMA)方法中遇到的频率同步和定时问题，也能够解决时分多址（Time Division Multiple Access, TDMA)方法的较大时延问题。
[0005] 然而，采用这种方法的系统中，中继节点仅能够转发源节点发送过来的信息，当源 节点与中继节点的信道条件较差时，R个中继节点中能够成功解码转发的节点数目减少，目 的节点获得的分集增益也相应降低。因此，为了在信道条件较差的情况下仍然能够获得较 好的系统分集增益，需要对原有技术方案进行改进。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种采用全空时网络编码技术的协同通信方法及系统，用 于保证在信号源节点与中继节点之间信道条件较差情况下仍然能够获得较好的通信可靠 性。
[0007] 根据本发明的一方面，提出一种基于全空时网络编码的协同通信方法，该方法包 括以下步骤：
[0008] 步骤Sl，N个信号源节点中的每个信号源节点在分配的时隙中将需要传播的信息 发送给所有的中继节点和目的节点；
[0009] 步骤S2, R个中继节点中的每个中继节点将从所述信号源节点接收到的所有信息 进行网络编码，并将经过网络编码后得到的信号协助转发给所有的目的节点和其他中继节 占 .
[0010] 步骤S3,根据目的节点所接收到的信号进行目标信号检测，得到目标信号。
[0011] 根据本发明的另一方面，还提出一种基于全空时网络编码的协同通信系统，该系 统包括N个信号源节点、具有协作能力的R个中继节点和目的节点，其中：
[0012] 每个信号源节点用于在分配的时隙中将需要传播的信息发送给所有的中继节点 和目的节点；
[0013] 每个中继节点用于将从所述信号源节点接收到的所有信息进行网络编码，并将经 过网络编码后得到的信号协助转发给所有的目的节点和其他中继节点；
[0014] 目的节点用于根据所接收到的信号进行目标信号检测，得到目标信号。
[0015] 本发明提出一种采用全空时网络编码技术的协同通信方法及系统，本发明采用空 时网络编码技术，利用中继节点的协同通信以及优化中继节点的转发顺序，提高了中继节 点的中继效率，增强了整个通信系统的可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1是本发明基于全空时网络编码的协同通信方法的流程图；
[0017] 图2为根据本发明一实施例的源节点和中继节点在各个时隙发送的信号示意图；
[0018] 图3为根据本发明一实施例的各中继节点和目的节点在各个时隙接收到的信号 示意图；
[0019] 图4为本发明基于全空时网络编码的协同通信系统的模型结构示意图。
[0020] 附图标记说明
[0021] 1基站（信号源节点）
[0022] 2中继站（中继节点）
[0023] 3终端（目的节点）
[0024] 4源节点广播的信号
[0025] 5信号发送时隙
[0026] 6中继节点转发的信号
[0027] 7中继转发阶段各中继节点和目的节点接收到的信号
【具体实施方式】
[0028] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明进一步详细说明。
[0029] 根据本发明的一方面，提出一种基于全空时网络编码的协同通信方法，如图1所 示，所述协同通信方法包括以下步骤：
[0030] 步骤Sl，N个信号源节点中的每个信号源节点在分配的时隙中将需要传播的信息 发送给所有的中继节点和目的节点；
[0031] 在本发明一实施例中，为每个信号源节点分配一个时隙T来传播信息。
[0032] 在本发明一实施例中，所述信号源节点采用广播方式发送信息。
[0033] 各个信号源节点和中继节点在各个时隙发送的信号图如图2所示。其中，对于任 一信号源节点U n发送的信号xn，目的节点和中继节点接收到的数据分别表示为：
[0034] ( 1 )
【权利要求】
1. 一种基于全空时网络编码的协同通信方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： 步骤Sl，N个信号源节点中的每个信号源节点在分配的时隙中将需要传播的信息发送 给所有的中继节点和目的节点； 步骤S2, R个中继节点中的每个中继节点将从所述信号源节点接收到的所有信息进行 网络编码，并将经过网络编码后得到的信号协助转发给所有的目的节点和其他中继节点； 步骤S3,根据目的节点所接收到的信号进行目标信号检测，得到目标信号。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，为每个信号源节点分配一 个时隙T来传播信息。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信号源节点采用广播方式传播信息。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中继节点采用解码转发或者放大转 发方式进行信息转发。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在对从信号源节点接收到的所 有信息进行网络编码之前还包括对接收到的所有信息进行去噪的步骤。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中，中继节点的转发顺序由信 号源节点与中继节点之间的信道条件决定，信号源节点与中继节点之间的信道条件越好， 该中继节点进行信号转发的优先级就越高。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3进一步包括以下步骤： 步骤S31，将目的节点接收到的信号进行匹配滤波； 步骤S32，基于进行匹配滤波后得到的信号进行目标信号的检测，得到目标信号。
8. -种基于全空时网络编码的协同通信系统，其特征在于，该系统包括N个信号源节 点、具有协作能力的R个中继节点和目的节点，其中： 每个信号源节点用于在分配的时隙中将需要传播的信息发送给所有的中继节点和目 的节点； 每个中继节点用于将从所述信号源节点接收到的所有信息进行网络编码，并将经过网 络编码后得到的信号协助转发给所有的目的节点和其他中继节点； 目的节点用于根据所接收到的信号进行目标信号检测，得到目标信号。
9. 根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述中继节点在对从信号源节点接收到 的所有信息进行网络编码之前还对接收到的所有信息进行去噪。
10. 根据权利要求8所述的系统，其特征在于，中继节点的转发顺序由信号源节点与中 继节点之间的信道条件决定，信号源节点与中继节点之间的信道条件越好，该中继节点进 行信号转发的优先级就越高。
【文档编号】H04W40/22GK104066141SQ201410328251
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年7月10日 优先权日:2014年7月10日
【发明者】杨坚, 沈霞, 程翔, 韩双双, 杨柳青, 朱凤华, 王飞跃 申请人:中国科学院自动化研究所, 北京大学