基于中继协作空时块码传输的三用户信息共享方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线通信领域，涉及空时块码的传输方法，特别涉及一种基于中继协 作的分布式空时块码的编码方法，可用于由三个单天线用户和一个多天线中继构成的中继 协作系统。
【背景技术】
[0002] 中继协作通信能够有效增强无线通信链路的稳健性，并扩大无线通信的覆盖范 围。对于由两个用户和单个或多个中继构成的协作网络，目前已经有很多学者进行了深 入研宄，如 2006 年YindiJing等人在"DistributedSpace-TimeCodinginWireless RelayNetworks"中研宄了两用户单向多中继网络，2009年TaoCui等人在"Distributed Space-TimeCodingforTwo-WayWirelessRelayNetworks" 中研宄了两用户双向多中 继网络，2012 年Feng-KuiGong等人在"DistributedConcatenatedAlamoutiCodesfor Two-WayRelayNetworks"中研宄了中继节点配置两根天线的两用户双向通信网络。
[0003] 然而，这些方法都只考虑了两用户的中继协作网络，对于含有两个以上用户的中 继协作网络并不适用，例如在无线传感器网络定位中，多个终端节点需要通过卫星或者融 合中心来共享采集到的信息，以确定目标的位置。另外，相比于多用户中继协作网络，两用 户中继协作网络的系统分集度不高，传输误比特性能较差。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于针对已有技术的不足，提出一种基于中继协作空时块码传输的 三用户信息共享方法，以提高系统的分集度，降低传输误比特率。
[0005] 实现本发明目的的技术方案是：通过三个相互独立的用户，同时向一个中继节点 发送数据，中继节点将收到的信号进行线性处理，并通过多根天线将处理后的信号广播给 每个用户，每个用户在收到中继节点广播的信号后，进行独立的解调，同时得到其他两个用 户共享的信息。其具体实现步骤如下：
[0006] 1)用户节点选择待发送符号并发送给中继节点：
[0007] la)三个用户节点均从星座集合S中选取两个星座符号作为自己的两个待发送符 号，即第一户用节点1\选取第一个待发送符号sn和第二待发送符号s12，第二用户节点T2 选取第一待发送符号s21和第二待发送符号s22，第三用户节点T3选取第一待发送符号s31和 第二待发送符号s32;
[0008] lb)三个用户节点分别利用两个符号周期同时将自己的待发送符号发送至中继节 占.
[0009] 2)中继节点通过四根天线在两个符号周期内接收信号，并根据接收的信号得到一 个组合接收信号向量r:
[0010] r= [rn,r12,r13,r14,r21,r22,r23,r24]T,
[0011] 其中，1'11、1'12、1'13、1' 14分别表示中继节点在第一个符号周期内获得的第一根天线、 第二根天线、第三根天线、第四根天线的接收信号；1'21、1'22、1' 23、1'24分别表示中继节点在第二 个符号周期内获得的第一根天线、第二根天线、第三根天线、第四根天线的接收信号，上标T 表示转置运算；
[0012] 3)中继节点根据组合接收信号向量r，得到四个待广播信号向量&4243和％，分 别表示为：
[0013] t:= [tn,t12, t13, t14]T= Ajr+Bir*,
[0014] t2= [t21,t22, t23, t24]T= A2r+B2r*,
[0015] t3= [t31,t32, t33, t34]T= A3r+B3r*,
[0016] t4= [t41,t42, t43, t44]T= A4r+B4r*,
[0017]其中，tn，t12,t13,t14分别表示第一个待广播信号向量ti的第一、第二、第三和第四 分量，
[0018] t21，t22,t23,t24分别表示第二个待广播信号向量t2的第一、第二、第三和第四分量，
[0019] t31，t32,t33,t34分别表示第三个待广播信号向量13的第一、第二、第三和第四分量，
[0020] t41，t42,t43,t44分别表示第四个待广播信号向量t4的第一、第二、第三和第四分量，
[0021] &和Bi为用于生成第一个待广播信号向量ti的两个编码矩阵，
[0022] ^和B2为用于生成第二个待广播信号向量12的两个编码矩阵，
[0023] 八3和B3为用于生成第三个待广播信号向量13的两个编码矩阵，
[0024] 八4和B4为用于生成第四个待广播信号向量14的两个编码矩阵，
[0025] 上标*为取共轭操作；
[0026] 4)中继节点在四个符号周期内，通过四根天线将四个待广播信号向量广播到三个 用户节点；
[0027] 5)三个用户节点在四个符号周期内各自通过一根天线接收中继节点广播的信号， 即第一用户节点获得接收信号向量Zl，第二用户节点获得接收信号向量z2，第三用户节点 获得接收信号向量z3;
[0028] 6)用户节点对接收信号进行译码：
[0029] 6a)第i个用户节点凡根据接收信号向量Zi和自己发送的符号Si= [sn，si2]T， 得到用户节点凡的待译码向量$，其中i= 1，2, 3 ;
[0030] 6b)第i个用户节点Ti对待译码向量果进行译码，得到第j个用户节点L的发送 符号的估计值七1和心，其中j= 1，2, 3且j乒i。
[0031] 本发明具有如下优点：
[0032] 1)本发明考虑了三个用户的信息共享场景，拓展了两用户双向中继通信系统；
[0033] 2)本发明采用空时块码的编码方式，提高了系统的分集度；
[0034] 3)本发明采用多天线中继协作的传输方式，进一步增加了系统的分集度，降低了 系统传输误比特率。
【附图说明】
[0035] 图1是本发明的实现流程图；
[0036] 图2是本发明仿真使用的场景图；
[0037]图3是本发明的系统平均误比特率性能仿真图。
【具体实施方式】
[0038] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方法作进一步的描述。
[0039] 参照图2,本发明使用的通信系统由三个用户节点和一个中继节点构成；其中，第 一用户节点、第二用户节点T2、第三用户节点T3分别配置一根天线，中继节点配置四根天 线；三个用户节点均可以与中继节点通信；三个用户节点相互之间不存在通信链路，不能 直接进行通信。
[0040] 参照图1，本发明的具体实现步骤如下：
[0041] 步骤1 :用户节点选择待发送符号并发送给中继节点。
[0042] la)三个用户节点均从星座集合S中选取两个星座符号作为自己的两个待发送符 号，即第一户用节点1\选取第一个待发送符号sn和第二待发送符号s12，第二用户节点T2 选取第一待发送符号s21和第二待发送符号s22，第三用户节点T3选取第一待发送符号s31和 第二待发送符号s32;
[0043] lb)三个用户节点分别利用两个符号周期同时将自己的待发送符号发送至中继节 点，即：
[0044] 在第一个符号周期内，第一用户节点1\发送其第一个待发送符号sn，第二用户节 点T2发送其第一个待发送符号s21，第三用户节点T3发送其第一个待发送符号S31;
[0045] 在第二个符号周期内，第一用户节点1\发送其第二个待发送符号s12，第二用户节 点T2发送其第二个待发送符号s22，第三用户节点T3发送其第二个待发送符号S32;
[0046] 其中，三个用户节点的发射功率均归一化为1。
[0047] 步骤2 :中继节点接收信号。
[0048]中继节点接收信号是通过四根天线在两个符号周期内接收，其中：
[0049] 在第一个符号周期内中继节点获得第一根天线、第二根天线、第三根天线、第四根 天线的接收信号rn、r12、r13、r14分别为：
[0050] yu - hiiS11+h21S21+h31s31+n11,
[0051 ] r12 - h12S11+h22S21+h32S31+n12?
[0052]r13 - h13sn+h23s21+h33s31+n13，
[0053] !Ti4 hi4Sii+h24S2i+h34S3i+Hi4;
[0054] 在第二个符号周期内中继节点获得第一根天线、第二根天线、第三根天线、第四根 天线的接收信号r21、r22、r23、r24分别为：
[0055] r21 - h11s12+h21s22'i'h3iS32+n21?
[0056] r22 - h12S12+h22S22'l'h32S32'l'Il22J
[0057]r23 - h13s12+h23s22+h33s32+n23，
[0058]r24 - h14s12+h24s22+h34s32+n24，
[0059] 其中，1