專利名稱：雙向多輸入多輸出中繼信道中物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種雙向多輸入多輸出中繼信道中的檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
將中繼引入無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，可取得提高頻譜效率、增大覆蓋面積和節(jié)省無(wú)線資 源等諸多優(yōu)勢(shì)。雙向中繼信道是一種典型的傳輸信道，其簡(jiǎn)單模型為兩個(gè)源節(jié)點(diǎn)通過(guò)中 繼節(jié)點(diǎn)交換信息。傳統(tǒng)上，在時(shí)分雙工系統(tǒng)(time division duplex，TDD)中完成一次數(shù) 據(jù)交換需要四個(gè)階段。為了提高資源利用率，人們引入網(wǎng)絡(luò)編碼來(lái)提高頻譜效率。利用 數(shù)字網(wǎng)絡(luò)編碼(digital network coding，DNC)，可以只需要三個(gè)階段完成一次信息交換。 如果采用模擬網(wǎng)絡(luò)編碼(analognetwork coding，ANC)或物理層網(wǎng)絡(luò)編碼(physicaHayer network coding, PNC)，那么僅在兩個(gè)階段內(nèi)就可以完成一次信息交換。數(shù)字網(wǎng)絡(luò)編碼 采用譯碼轉(zhuǎn)發(fā)，需要對(duì)兩個(gè)信源節(jié)點(diǎn)信息分別進(jìn)行完全譯碼，而模擬網(wǎng)絡(luò)編碼采用放大 轉(zhuǎn)發(fā)，源節(jié)點(diǎn)需要利用自干擾消除獲得各自已知信息。將物理層網(wǎng)絡(luò)編碼應(yīng)用到新一代無(wú)線通信系統(tǒng)中，中繼節(jié)點(diǎn)不需要對(duì)兩個(gè)源節(jié) 點(diǎn)信息分別進(jìn)行完全譯碼，僅需要將接收到的混合信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)并映射成可表示兩個(gè)信 源節(jié)點(diǎn)信息邏輯關(guān)系的中繼節(jié)點(diǎn)信息。從網(wǎng)絡(luò)角度來(lái)看，人們已經(jīng)證明物理層網(wǎng)絡(luò)編碼 技術(shù)可以以固定因子來(lái)提高網(wǎng)絡(luò)容量。另外，在網(wǎng)絡(luò)信息論框架下，現(xiàn)有研究表明物理 層網(wǎng)絡(luò)編碼無(wú)論在低信噪比和高信噪比區(qū)域都接近于雙向中繼信道的容量。在中繼節(jié)點(diǎn) 配置單天線的情況下，物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的研究受到了廣泛的關(guān)注。但是，采用最大似然 檢測(cè)方法對(duì)兩個(gè)信源節(jié)點(diǎn)信息進(jìn)行檢測(cè)，系統(tǒng)誤碼率仍較高，在實(shí)際中難以得以應(yīng)用。 在新一代無(wú)線通信系統(tǒng)中，多輸入多輸出(multiple input multiple output，ΜΙΜΟ)技術(shù)已 經(jīng)作為移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，具有提高系統(tǒng)容量的優(yōu)點(diǎn)。在兩個(gè)源節(jié)點(diǎn)多接入階段，可以通過(guò) MIMO技術(shù)來(lái)提高物理層網(wǎng)絡(luò)編碼檢測(cè)信號(hào)的準(zhǔn)確性。同時(shí)，在中繼節(jié)點(diǎn)廣播中繼節(jié)點(diǎn) 檢測(cè)信號(hào)階段，可以通過(guò)MIMO技術(shù)來(lái)保證信源節(jié)點(diǎn)接收物理層網(wǎng)絡(luò)編碼檢測(cè)信號(hào)的可 靠性。因此，結(jié)合物理層網(wǎng)絡(luò)編碼和MIMO技術(shù)成為了新一代無(wú)線通信系統(tǒng)中新的研究熱點(diǎn)。目前，已有一些學(xué)者對(duì)雙向MIMO中繼信道中基于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的檢測(cè)問(wèn)題 進(jìn)行了研究。一方面，在兩個(gè)信源節(jié)點(diǎn)已知信道狀態(tài)信息情況下，信源節(jié)點(diǎn)在同時(shí)傳 輸各自信息的第一階段通過(guò)預(yù)編碼來(lái)達(dá)到在中繼節(jié)點(diǎn)具有相同相位和接收功率的目的， 人們提出了基于迫零(zero-forcing，ZF)的預(yù)編碼、基于一般Schur分解的預(yù)編碼等方 案。但是，在實(shí)際應(yīng)用中信源節(jié)點(diǎn)獲知上行信道狀態(tài)信息實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，特別是對(duì)于多天線 情況。另一方面，在兩個(gè)信源節(jié)點(diǎn)未知信道狀態(tài)信息情況下，人們開展了基于物理層網(wǎng) 絡(luò)編碼的最大似然(maximum-likelihood，ML)檢測(cè)和最大后驗(yàn)概率檢測(cè)。但是，這些方 法復(fù)雜度隨著星座大小和中繼節(jié)點(diǎn)天線數(shù)指數(shù)增長(zhǎng)，具有較高的復(fù)雜度。在實(shí)際中，線 性檢測(cè)具有較低的復(fù)雜度，例如，迫零檢測(cè)和最小均方誤差(minimum meansquare error， MMSE)檢測(cè)。S.Zhang等人在"Physical layer network coding withmultiple antennas.in Proc.of IEEE WCNC, April.2010, pp. 1-6." 一文中，針對(duì)雙向ΜΙΜΟ中繼信道，提出了一種
基于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的線性檢 測(cè)方法，不是單獨(dú)對(duì)兩個(gè)信源節(jié)點(diǎn)信息線性檢測(cè)，而是對(duì) 兩個(gè)信源節(jié)點(diǎn)信息的和與差線性檢測(cè)再進(jìn)行聯(lián)合似然比判決。對(duì)比單獨(dú)對(duì)兩個(gè)信源節(jié)點(diǎn) 信息線性檢測(cè)，該方法可以明顯提高檢測(cè)性能。但是，相對(duì)于迫零檢測(cè)，該方法需要已 知系統(tǒng)的噪聲方差信息，給迫零檢測(cè)方法帶來(lái)了額外的開銷，記為聯(lián)合迫零檢測(cè)；相對(duì) 于最小均方誤差檢測(cè)，該方法由于引入似然比函數(shù)復(fù)雜度較高，記為聯(lián)合最小均方誤差 檢測(cè)。因此，針對(duì)雙向MIMO中繼信道，在迫零檢測(cè)方法上設(shè)計(jì)檢測(cè)方法進(jìn)一步提高中 繼節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)性能，而不需要已知系統(tǒng)的噪聲方差信息，或增加較低復(fù)雜度來(lái)進(jìn)一步提 高中繼節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)性能將更符合實(shí)際應(yīng)用，但這樣的研究及方法卻未有出現(xiàn)過(guò)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種雙向多輸入多輸出中繼信 道中物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的檢測(cè)方法，所有節(jié)點(diǎn)調(diào)制方式為正交相移鍵控調(diào)制(quadrature phase shift keying, QPSK)或二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制(binary phaseshift keying, BPSK)，分
初步檢測(cè)和二次檢測(cè)兩階段，通過(guò)聯(lián)合兩個(gè)信源節(jié)點(diǎn)信息的和與差進(jìn)行二次檢測(cè)，可以 在初步檢測(cè)上進(jìn)一步提高檢測(cè)性能。對(duì)于傳統(tǒng)迫零檢測(cè)方法，本發(fā)明能兼顧性能優(yōu)化和 復(fù)雜度保證，而對(duì)于聯(lián)合迫零檢測(cè)方法，本發(fā)明以增加較低的復(fù)雜度來(lái)獲得檢測(cè)性能較 大的提高。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的—種雙向多輸入多輸出中繼信道中物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的檢測(cè)方法，其特征在于第一步在一個(gè)雙向多輸入多輸出中繼信道中，信源節(jié)點(diǎn)A和信源節(jié)點(diǎn)B分別 借助中繼節(jié)點(diǎn)R將各自的信息傳輸給對(duì)方信源節(jié)點(diǎn)，其中信源節(jié)點(diǎn)A和信源節(jié)點(diǎn)B均配 置單天線，中繼節(jié)點(diǎn)R配置多天線，天線個(gè)數(shù)為Nr，所有節(jié)點(diǎn)調(diào)制方式為正交相移鍵控 調(diào)制或二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制，并且，信源節(jié)點(diǎn)A和信源節(jié)點(diǎn)B同時(shí)傳輸信息給中繼節(jié)點(diǎn) R，在中繼節(jié)點(diǎn)R處的接收信號(hào)表示為y = H#x+n，其中η是中繼節(jié)點(diǎn)R處的噪聲，表示為 Ii-CAZXO^flIhNci是單個(gè)天線的噪聲方差，I是單位矩陣；H = [hA，hB], H為信道系數(shù)矢 量，hA是信源節(jié)點(diǎn)A到中繼節(jié)點(diǎn)R的信道系數(shù)矢量，hB是信源節(jié)點(diǎn)B到中繼節(jié)點(diǎn)R的信 道系數(shù)矢量；χ = [xA，％f，χ為信源節(jié)點(diǎn)傳輸符號(hào)，χΑ是信源節(jié)點(diǎn)A的傳輸符號(hào)，％ 是信源節(jié)點(diǎn)B的傳輸符號(hào)，每個(gè)符號(hào)的傳輸功率為P;第二步中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行初步檢測(cè)，得到中繼節(jié)點(diǎn)信息xR的實(shí)部 和虛部3(xJ的初始值，具體采用如下方法之一a.方法一傳統(tǒng)迫零檢測(cè)迫零檢測(cè)器表示為D1, D1 = (HhH)-1Hh,那么兩個(gè)信源節(jié)點(diǎn)信息的估計(jì)值為 [i> i>,r=Diy，其中么是信源節(jié)點(diǎn)A的信息xA的估計(jì)值，么是信源節(jié)點(diǎn)B的信息％的估計(jì) 值，對(duì)兩個(gè)信源節(jié)點(diǎn)信息的估計(jì)值判斷，ie{A，B},如果9 (λ)^0，那么對(duì)= 如果
)<0，那么(戈)=-1，如果3(j>,.0，那么3(無(wú))=+1 ；如果3(j>,)<0，那么3(χ,) = -1，得到兩個(gè) 信源節(jié)點(diǎn)信息的判決值i = [、,y，如果9 (乞)=沉化)，那么xR的實(shí)部判定為= 如果 ，那么xR的實(shí)部判定為9 (xJ = -l，同樣的，如果3(乞)=3化)，那么&的虛部判 定為3(xJ = +l;如果3氐)#3(、)，那么Xr的虛部判定為3(xJ = -l;
b.方法二 聯(lián)合迫零檢測(cè)聯(lián)合迫零檢測(cè)器表示為D2, D2 = ((HMIh(HM—1))iHM—1)11，進(jìn)一步簡(jiǎn)化為
D2 = D1M或D2 = MD1,其中M = O ^丨，那么兩個(gè)信源節(jié)點(diǎn)信息的和與差的估計(jì)值為中繼節(jié)點(diǎn)信息xR的實(shí)部的似然比判決函數(shù)具體表示為Z(9i(xJ|9i(^)9i(A)) = exp(2M2-2M2)cosh(2.9i(^)M2)cosh(2.9i(^)M2)其中， δ/={ 2 2η^Ν0/2,} e {1，2}；中繼節(jié)點(diǎn)信息xR的虛部3(xJ的似然比判決函數(shù)具體表示為^ (3 (x,) I 3 (λ) 3 (λ)) = exp(2/J/ - 2/δ,2)cosh(2.3 (^1 )/ 2)cosh(2.3 (y2 )/δ22)其 中，
^2 =Id^L^o/2 M e {1，2}，根據(jù)似然比檢測(cè)，中繼節(jié)點(diǎn)信息xR的實(shí)部和虛部3(xJ分別通過(guò)下面的判決
得到
|-1I St(J)JSt(A)) <1
Γ η、 +1 ^(3(χΛ)|3(λ)3(Λ))>1禾口 3(xJ = <jt；
1-1 m(3(xJ|3(j>1)3(A))<l第三步中繼節(jié)點(diǎn)將第二步檢測(cè)出的中繼節(jié)點(diǎn)信號(hào)實(shí)部和虛部作為初始值，進(jìn) 行二次檢測(cè)，分實(shí)部和虛部?jī)蓚€(gè)模塊并行處理，獲得中繼節(jié)點(diǎn)信息XR的實(shí)部對(duì)和虛部 3(4)的最終判決值，具體的二次檢測(cè)更新過(guò)程如下A.對(duì)中繼節(jié)點(diǎn)信息xR的實(shí)部進(jìn)行二次檢測(cè)，如果在第二步中中繼節(jié)點(diǎn)信息 Xr的實(shí)部初始值劉4) = +1，進(jìn)行下面的更新過(guò)程(1)計(jì)算g^HfHirm、)，其中=，y為中繼節(jié)點(diǎn)R處的接收信號(hào)，判
斷Ι^^ΗΡΗ^Η^Ι是否大于1，如果H(HPHl)-1HPyIw，那么將中繼節(jié)點(diǎn)信息xR的實(shí)部
最終判定為沉(^)= +1;如果—((Hl-Hl)-1Hiq)卜1，進(jìn)入下一步更新過(guò)程；(2)計(jì)算St((HfH2)-1Hfy),其中H2 =全(Hhy為中繼節(jié)點(diǎn)R處的接收信號(hào)，
判斷|9t((H2" H2T1HfyI是否大于1，如果—((HP H2T1HfyIw，那么將中繼節(jié)點(diǎn)信息xR的
實(shí)部最終判定為g^j = -!;如果—((H2"Η2)—1!!2、》；!，那么將中繼節(jié)點(diǎn)信息Xr的實(shí)部最終 判定為(xj =+1，更新過(guò)程結(jié)束；如果在第二步中中繼節(jié)點(diǎn)信息xR的實(shí)部初始值9 (xJ = -l，進(jìn)行下面的更新過(guò)程
(1)計(jì)算沉((H^H2)-1 H2"y|，其中H2 = ^h4-Iily為中繼節(jié)點(diǎn)R處的接收信號(hào)， 判斷|9t((H2" H2T1H2^I是否大于1，如果|9 ((Η2" H2T1HfyIw，那么將中繼節(jié)點(diǎn)信息xR的 實(shí)部最終判定為= 如果I叫(!^^廣！^…卜；！，進(jìn)入下一步更新過(guò)程；(2)計(jì)算-(Ι^Η^ΗΙ、)，其中Hl = I(IiZhi)，y為中繼節(jié)點(diǎn)R處的接收信號(hào)，判
斷Ι^^ΗΡΗ^ΗΙ^Ι是否大于1，如果Hlf1HfyIw，那么將中繼節(jié)點(diǎn)信息xR的實(shí)部
最終判定為= 如果I沉((HfHl)-1 H叫卜1，那么將中繼節(jié)點(diǎn)信息Xr的實(shí)部最終判定為 W(A) = _1，更新過(guò)程結(jié)束；B.對(duì)中繼節(jié)點(diǎn)信息xR的虛部3(xj進(jìn)行二次檢測(cè)，如果在第二步中中繼節(jié)點(diǎn)信息 Xr的虛部初始值3(Χλ)=+1，進(jìn)行下面的更新過(guò)程(1)計(jì)算^ΗΡΗ^ΗΙ、)，其中Hl^N+h^y為中繼節(jié)點(diǎn)R處的接收信號(hào)，判 斷I3((Hl-Hl)-1HlKy)I是否大于丨，如果Ι^ηΡΗΙ)—1 Hl"y)| > 1，那么將中繼節(jié)點(diǎn)信息Xr的虛部 最終判定為3(xJ=+l ；如果—(ΗΡΗΙ^ΗΟΙ^Ι，進(jìn)入下一步更新過(guò)程；(2)計(jì)算Sf(H2iiH2)-1I^yI,其中112 = |(、-11,)，y為中繼節(jié)點(diǎn)R處的接收信號(hào)，判 斷—(ΗΡΗ2)—1!!2,)+是否大于1，如果⑷…2"!!2)—1!!2、)+〉；!，那么將中繼節(jié)點(diǎn)信息Xr的虛
部最終判定為3(xJ=_1;如果M(H2iiH2)-1H2"y^l，那么將中繼節(jié)點(diǎn)信息Xr的虛部最終判 定為3(xJ=+l，更新過(guò)程結(jié)束；如果在第二步中中繼節(jié)點(diǎn)信息xR的虛部初始值3(xJ=-l，進(jìn)行下面的更新過(guò)程(1)計(jì)算^(!^!^廣擬、)，其中Η2 = |(、-Μ，y為中繼節(jié)點(diǎn)R處的接收信號(hào)，判
斷⑷…2"!!2)-1!!2、)+是否大于1，如果—(ΗΡΗ2)—1!!2,)+〉；!，那么將中繼節(jié)點(diǎn)信息Xr的虛 部最終判定為=_丨;如果^((HfH2)-1 H2-y)| < 1，進(jìn)入下一步更新過(guò)程；(2)計(jì)算^ΗΡΗΙ^ΗΙ、)，其中Η1 = |(、+Μ”為中繼節(jié)點(diǎn)R處的接收信號(hào)，判 斷I3((Hl-Hl)-1HlKy)I是否大于丨，如果Ι^ηΡΗΙ)—1 Hl"y)| > 1，那么將中繼節(jié)點(diǎn)信息Xr的虛部
最終判定為3(xJ=+1 ;如果I3((HlifHl)-1Hfy)I^ 1，那么將中繼節(jié)點(diǎn)信息Xr的虛部最終判定為 3(xJ=_l，更新過(guò)程結(jié)束。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)及顯著效果本發(fā)明的適用范圍是雙向多輸入多輸出中繼信道場(chǎng)景，其中兩個(gè)信源節(jié)點(diǎn)和中 繼節(jié)點(diǎn)均采用正交相移鍵控調(diào)制或二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制，在初步檢測(cè)的方法上，聯(lián)合兩 個(gè)信源節(jié)點(diǎn)信息的和與差進(jìn)行二次檢測(cè)，以提高中繼節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)性能為目的。對(duì)比傳統(tǒng)迫零檢測(cè)方法，本方法在傳統(tǒng)迫零檢測(cè)的基礎(chǔ)上，引入聯(lián)合兩個(gè)信源節(jié)點(diǎn)信息的和與差 的二次檢測(cè)，可以進(jìn)一步提高檢測(cè)性能，在不需要已知系統(tǒng)噪聲方差信息的條件下，可 以獲得與傳統(tǒng)最小均方誤差檢測(cè)和聯(lián)合迫零檢測(cè)方法的近似性能。對(duì)比聯(lián)合迫零檢測(cè)， 本方法在聯(lián)合迫零檢測(cè)的基礎(chǔ)上，引入聯(lián)合兩個(gè)信源節(jié)點(diǎn)信息的和與差的二次檢測(cè)，利 用增加二次檢測(cè)模塊來(lái)獲得較大性能的提高。本發(fā)明從實(shí)際應(yīng)用考慮，二次檢測(cè)模塊中 中繼節(jié)點(diǎn)信息的實(shí)部和虛部的二次檢測(cè)可以并行處理，基本判斷模塊可以共用，硬件實(shí) 現(xiàn)簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)。


圖1是一個(gè)典型的時(shí)分雙工系統(tǒng)下雙向多輸入多輸出中繼信道示意圖，信源節(jié) 點(diǎn)A和信源節(jié)點(diǎn)B分別借助中繼節(jié)點(diǎn)R將各自的信息傳輸給對(duì)方信源節(jié)點(diǎn)，其中信源節(jié) 點(diǎn)A和信源節(jié)點(diǎn)B均配置單天線，中繼節(jié)點(diǎn)R配置多天線。圖2是本發(fā)明中繼節(jié)點(diǎn)信息檢測(cè)的總體流程圖。圖3是本發(fā)明中繼節(jié)點(diǎn)信息的實(shí)部二次檢測(cè)算法流程圖。圖4是本發(fā)明中繼節(jié)點(diǎn)信息的虛部二次檢測(cè)算法流程圖。圖5是在中繼節(jié)點(diǎn)天線數(shù)Nr = 2情況下，雙向多輸入多輸出中繼信道中所有節(jié) 點(diǎn)采用二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制下，本發(fā)明初步檢測(cè)采用迫零檢測(cè)，第二步采用二次檢測(cè)， 與迫零檢測(cè)、聯(lián)合迫零檢測(cè)和最小均方誤差檢測(cè)的誤比特率性能比較。圖6是在中繼節(jié)點(diǎn)天線數(shù)Nr = 4情況下，雙向多輸入多輸出中繼信道中所有節(jié) 點(diǎn)采用二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制下，本發(fā)明初步檢測(cè)采用迫零檢測(cè)，第二步采用二次檢測(cè)， 與迫零檢測(cè)、聯(lián)合迫零檢測(cè)和最小均方誤差檢測(cè)的誤比特率性能比較。圖7是在中繼節(jié)點(diǎn)天線數(shù)Nr = 2情況下，雙向多輸入多輸出中繼信道中所有節(jié) 點(diǎn)采用二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制下，本發(fā)明初步檢測(cè)采用聯(lián)合迫零檢測(cè)，第二步采用二次檢 測(cè)，與迫零檢測(cè)和聯(lián)合迫零檢測(cè)的誤比特率性能比較。圖8是在中繼節(jié)點(diǎn)天線數(shù)Nr = 4情況下，雙向多輸入多輸出中繼信道中所有節(jié) 點(diǎn)采用二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制下，本發(fā)明初步檢測(cè)采用聯(lián)合迫零檢測(cè)，第二步采用二次檢 測(cè)，與迫零檢測(cè)和聯(lián)合迫零檢測(cè)的誤比特率性能比較。
具體實(shí)施例方式第一步在一個(gè)雙向多輸入多輸出中繼信道中，信源節(jié)點(diǎn)A和信源節(jié)點(diǎn)B分別 借助中繼節(jié) 點(diǎn)R將各自的信息傳輸給對(duì)方信源節(jié)點(diǎn)，其中信源節(jié)點(diǎn)A和信源節(jié)點(diǎn)B均配 置單天線，中繼節(jié)點(diǎn)R配置多天線，天線個(gè)數(shù)為Nr，所有節(jié)點(diǎn)調(diào)制方式為正交相移鍵控 調(diào)制或二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制，并且，信源節(jié)點(diǎn)A和信源節(jié)點(diǎn)B同時(shí)傳輸信息給中繼節(jié)點(diǎn) R，在中繼節(jié)點(diǎn)R處的接收信號(hào)表示為y = H#x+n，其中η是中繼節(jié)點(diǎn)R處的噪聲，表示為 Ii-CAZXO^flIhNci是單個(gè)天線的噪聲方差，I是單位矩陣；H = [hA，hB], H為信道系數(shù)矢 量，hA是信源節(jié)點(diǎn)A到中繼節(jié)點(diǎn)R的信道系數(shù)矢量，hB是信源節(jié)點(diǎn)B到中繼節(jié)點(diǎn)R的信 道系數(shù)矢量；χ = [xA，％f，χ為信源節(jié)點(diǎn)傳輸符號(hào)，χΑ是信源節(jié)點(diǎn)A的傳輸符號(hào)，％ 是信源節(jié)點(diǎn)B的傳輸符號(hào)，每個(gè)符號(hào)的傳輸功率為P;第二步中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行初步檢測(cè)，得到中繼節(jié)點(diǎn)信息xR的實(shí)部和虛部3(xJ的初始值，具體采用如下方法之一a.方法一傳統(tǒng)迫零檢測(cè)迫零檢測(cè)器表示為D1,
權(quán)利要求
(19)中華人民共和國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局 (12)發(fā)明專利申請(qǐng)(10)申請(qǐng)公布號(hào) CN 102014085 A (43)申請(qǐng)公布日2011. 04. 13(21)申請(qǐng)?zhí)?01010600025. 7(22)申請(qǐng)日2010. 12. 22(71)申請(qǐng)人中國(guó)人民解放軍理工大學(xué)地址210007江蘇省南京市白下區(qū)御道街標(biāo) 營(yíng)2號(hào)(72)發(fā)明人蔡躍明顏偉楊煒偉(74)專利代理機(jī)構(gòu)江蘇圣典律師事務(wù)所32237 代理人程化銘(51) Int. Cl.H04L 25/02(200&. 01) H04L (2006. 01) H04L //W (2006. 01)權(quán)利要求書3頁(yè)說(shuō)明書9頁(yè)附圖4頁(yè)
1. 一種雙向多輸入多輸出中繼信道中物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的檢測(cè)方法，其特征在于第一步在一個(gè)雙向多輸入多輸出中繼信道中，信源節(jié)點(diǎn)A和信源節(jié)點(diǎn)B分別借助 中繼節(jié)點(diǎn)R將各自的信息傳輸給對(duì)方信源節(jié)點(diǎn)，其中信源節(jié)點(diǎn)A和信源節(jié)點(diǎn)B均配置單 天線，中繼節(jié)點(diǎn)R配置多天線，天線個(gè)數(shù)為Nr，所有節(jié)點(diǎn)調(diào)制方式為正交相移鍵控調(diào)制 或二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制，并且，信源節(jié)點(diǎn)A和信源節(jié)點(diǎn)B同時(shí)傳輸信息給中繼節(jié)點(diǎn)R， 在中繼節(jié)點(diǎn)R處的接收信號(hào)表示為y = H#x+n，其中η是中繼節(jié)點(diǎn)R處的噪聲，表示為 Ii-CAZXO^flIhNci是單個(gè)天線的噪聲方差，I是單位矩陣；H = [hA，hB], H為信道系數(shù)矢 量，hA是信源節(jié)點(diǎn)A到中繼節(jié)點(diǎn)R的信道系數(shù)矢量，hB是信源節(jié)點(diǎn)B到中繼節(jié)點(diǎn)R的信 道系數(shù)矢量；χ = [xA，％f，χ為信源節(jié)點(diǎn)傳輸符號(hào)，χΑ是信源節(jié)點(diǎn)A的傳輸符號(hào)，％ 是信源節(jié)點(diǎn)B的傳輸符號(hào)，每個(gè)符號(hào)的傳輸功率為P;第二步中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行初步檢測(cè)，得到中繼節(jié)點(diǎn)信息xR的實(shí)部和虛 部3(xJ的初始值，具體采用如下方法之一a.方法一傳統(tǒng)迫零檢測(cè)迫零檢測(cè)器表示為D1, D1 = (HhH)-1Hh,那么兩個(gè)信源節(jié)點(diǎn)信息的估計(jì)值為 [i> i>,r=Diy，其中么是信源節(jié)點(diǎn)A的信息Xa的估計(jì)值，么是信源節(jié)點(diǎn)B的信息％的估計(jì) 值，對(duì)兩個(gè)信源節(jié)點(diǎn)信息的估計(jì)值判斷，ie{A，B},如果，那么對(duì)幻=+1;如果) < 0，那么沉伐)=-1，如果3(λ) Μ，那么m) = +1 ；如果3(j>,.) < 0，那么3(χ,.) = -1，得到兩個(gè) 信源節(jié)點(diǎn)信息的判決值i = [、,y，如果9 氐)=9 化)，那么xR的實(shí)部判定為= 如果 ，那么xR的實(shí)部判定為9 (xJ = -l，同樣的，如果3(乞)=3化)，那么&的虛部判 定為3(xJ = +l;如果3(乞)#3化)，那么Xr的虛部判定為3(xJ = -l;b.方法二聯(lián)合迫零檢測(cè)聯(lián)合迫零檢測(cè)器表示為D2, D2 = ((HMIh(HMirCHM—1)11，進(jìn)一步簡(jiǎn)化為D2=D1M或D2 = MD1，其中M = O jj，那么兩個(gè)信源節(jié)點(diǎn)信息的和與差的估計(jì)值為[λ,λ =D2y，其中λ是信源節(jié)點(diǎn)A的信息χΑ與信源節(jié)點(diǎn)B的信息％的和χΑ+χΒ的估計(jì)值， λ是信源節(jié)點(diǎn)A的信息χΑ與信源節(jié)點(diǎn)B的信息χΒ的差χΑ-χΒ的估計(jì)值，利用似然比函數(shù) 作為判決準(zhǔn)則，中繼節(jié)點(diǎn)信息xR的實(shí)部對(duì)的似然比判決函數(shù)具體表示為Z(9i(xJ|9i(^)9i(A)) = exp(2M2-2M2)cosh(2.9i(^)M2)cosh(2.9i(^)M2) 其 中， δ/={ 2 2η^Ν0/2,} e {1，2}；中繼節(jié)點(diǎn)信息xR的虛部3(xJ的似然比判決函數(shù)具體表示為^ (3 (X,) 13 (λ) 3 (λ)) = exp (2/J/ - /δ,2) cosh(2.3 (^1)/J12) cosh(2.3 (λ )/δ22) 其 中， J/={D2D/}^A^0/2,i e {1，2},根據(jù)似然比檢測(cè)，中繼節(jié)點(diǎn)信息xR的實(shí)部和虛部3(xJ分別通過(guò)下面的判決得到|-1I St(J)JSt(A)) <1■ (★Ι+1 當(dāng)抓)Ι·糊)、 1-1 當(dāng) Ζ(3(χΛ)|3(λ)3(λ))<1第三步中繼節(jié)點(diǎn)將第二步檢測(cè)出的中繼節(jié)點(diǎn)信號(hào)實(shí)部和虛部作為初始值，進(jìn)行二 次檢測(cè)，分實(shí)部和虛部?jī)蓚€(gè)模塊并行處理，獲得中繼節(jié)點(diǎn)信息XR的實(shí)部對(duì)和虛部3(xJ 的最終判決值，具體的二次檢測(cè)更新過(guò)程如下A.對(duì)中繼節(jié)點(diǎn)信息&的實(shí)部進(jìn)行二次檢測(cè)，如果在第二步中中繼節(jié)點(diǎn)信息&的 實(shí)部初始值劉4) = +1，進(jìn)行下面的更新過(guò)程(1)計(jì)算^(HliiHl)-1Hl"+其中Η1= |(、+Μ，γ為中繼節(jié)點(diǎn)R處的接收信號(hào)，判斷 —(ΗΡΗ^Η^Ι是否大于1，如果H(HPm)-1HPyIw，那么將中繼節(jié)點(diǎn)信息xR的實(shí)部最 終判定為沉( )=+1;如果—((HPHirm、)卜1，進(jìn)入下一步更新過(guò)程；(2)計(jì)算沉((H^H^H^y),其中Η2= ^!!,-、)？為中繼節(jié)點(diǎn)R處的接收信號(hào)，判斷 — ((HP H2T1HfyI是否大于1，如果—((ΗΡΗ^Η^Ι〉；!，那么將中繼節(jié)點(diǎn)信息Xr的實(shí)部最終判定為沉(xJ = _1;如果M(H2iiH2)-1Hfy^l，那么將中繼節(jié)點(diǎn)信息％的實(shí)部最終判定為(xj =+1，更新過(guò)程結(jié)束；如果在第二步中中繼節(jié)點(diǎn)信息xR的實(shí)部初始值劉4) = -1，進(jìn)行下面的更新過(guò)程(1)計(jì)算沉((H^H^H^y),其中Η2= |( ,-Μ，γ為中繼節(jié)點(diǎn)R處的接收信號(hào)，判斷 叫(Hf H2T1H^I是否大于1，如果ΜΗΡΗ^Η^Ι〉；!，那么將中繼節(jié)點(diǎn)信息Xr的實(shí)部 最終判定為沉(xJ = _1;如果卜((H2"Η2)、2、》；!，進(jìn)入下一步更新過(guò)程；(2)計(jì)算^(HliiHl)-1Hl"+其中Η1= |(、+Μ，γ為中繼節(jié)點(diǎn)R處的接收信號(hào)，判斷 Hirm^l是否大于1，如果Hlf1HfyIw，那么將中繼節(jié)點(diǎn)信息xR的實(shí)部最終判定為= 如果^((!^^廣??！^一；！，那么將中繼節(jié)點(diǎn)信息知的實(shí)部最終判定為劉4) = -1，更新過(guò)程結(jié)束；B.對(duì)中繼節(jié)點(diǎn)信息XR的虛部3(xJ進(jìn)行二次檢測(cè)，如果在第二步中中繼節(jié)點(diǎn)信息XR的 虛部初始值3(xJ=+l，進(jìn)行下面的更新過(guò)程(1)計(jì)算Sl(HliiHl)"!^+其中Hl^N+h^y為中繼節(jié)點(diǎn)R處的接收信號(hào)，判斷 。((!^!^1!! +是否大于1，如果ΜΗΡΗ^ΗΙ^〉；!，那么將中繼節(jié)點(diǎn)信息Xr的虛部最 終判定;如果M(HliiHl)-1 Η1"ψ ，進(jìn)入下一步更新過(guò)程；(2)計(jì)算沖！^！^“擬、)，其中112= |(、-11,)1為中繼節(jié)點(diǎn)R處的接收信號(hào)，判斷S((HfH2)-1Hfy)I是否大于1，如果I3((H2-H2T1Hfy)I)I，那么將中繼節(jié)點(diǎn)信息Xr的虛部最終判定為3(xJ=_1;如果—(!^擬疒！^^一，那么將中繼節(jié)點(diǎn)信息知的虛部最終判定 為3(xJ=+l，更新過(guò)程結(jié)束；
全文摘要
一種雙向多輸入多輸出中繼信道中物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的檢測(cè)方法，分初步檢測(cè)和二次檢測(cè)兩階段。在初步檢測(cè)階段，采用迫零檢測(cè)或聯(lián)合迫零檢測(cè)算法，得到中繼節(jié)點(diǎn)信息的判決初始值。在二次檢測(cè)階段，若判決初始值為+1，那么對(duì)兩個(gè)信源節(jié)點(diǎn)信息的和進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果為+1，確認(rèn)初始判決，檢測(cè)結(jié)果為-1，再對(duì)兩個(gè)信源節(jié)點(diǎn)信息的差進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果為-1，糾正初始判決，檢測(cè)結(jié)果為+1，維持初始判決，更新過(guò)程結(jié)束；若判決初始值為-1，那么對(duì)兩個(gè)信源節(jié)點(diǎn)信息的差進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果為-1，確認(rèn)初始判決，檢測(cè)結(jié)果為+1，再對(duì)兩個(gè)信源節(jié)點(diǎn)信息的和進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果為+1，糾正初始判決，檢測(cè)結(jié)果為-1，維持初始判決，更新過(guò)程結(jié)束。
文檔編號(hào)H04L25/02GK102014085SQ20101060002
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者楊煒偉, 蔡躍明, 顏偉 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍理工大學(xué)