本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，具體涉及一種基于訓練序列估計雙向中繼協(xié)作系統(tǒng)的信道系數(shù)的方法，適用于應用了分布式級聯(lián)空時塊碼(DC-STBC)技術(shù)的雙向中繼協(xié)作通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
在協(xié)作分集系統(tǒng)中，用戶是通過分享自己的天線形成虛擬的MIMO(Multiple-InputMultiple-Out-put多入多出技術(shù))，進而提升了系統(tǒng)的性能或者說增強了移動通信系統(tǒng)的覆蓋范圍，而且在蜂窩網(wǎng)絡中，中繼器也可以消除“盲區(qū)”或“死區(qū)”的存在，提高系統(tǒng)整體的容量，緩解了無線通信中因為“遠近效應”產(chǎn)生的用戶通信質(zhì)量的下降，提高了小區(qū)邊緣用戶的傳輸可靠性。而且，對于單向半雙工協(xié)作中繼系統(tǒng)，當目的端已知信道狀態(tài)信息時，通過引入預編碼技術(shù)或分布式空時塊碼可令系統(tǒng)獲得滿分集增益。但是，單向半雙工中繼無法同時發(fā)送與接收信號，因而與直接通信相比，損失了一半的系統(tǒng)容量。為此，Rankov等在IEEEJournalonSelectedAreasinCommunications發(fā)表文章“Spectralefficientprotocolsforhalf-duplexfadingrelaychannels”提出了雙向中繼技術(shù)，該技術(shù)是在兩個時隙內(nèi)，由兩個源節(jié)點同時將信號發(fā)送給中繼節(jié)點，之后中繼節(jié)點將接收信號發(fā)送給兩源節(jié)點。接著，各種雙向中繼協(xié)作方式被提出，且Alamouti空時塊碼技術(shù)也被成功地引入到雙向中繼系統(tǒng)中。之后，宮豐奎等在IEEEWirelessCommunicationsLetters發(fā)表文章Distributedconcatenatedalamouticodesfortwo-wayrelayingnetworks提出分布式級聯(lián)空時塊碼，既發(fā)射端發(fā)送Alamouti空時碼，中繼節(jié)點將接收到的信號也以Alamouti編碼方式發(fā)送，從而系統(tǒng)的等價信道為兩個Alamouti矩陣的乘積。因此，本發(fā)明針對應用分布式級聯(lián)空時塊碼的雙向中繼系統(tǒng)提出一種訓練序列發(fā)送方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于針對雙向中繼協(xié)作系統(tǒng)提出一種訓練序列發(fā)送方法。需要說明的是，本發(fā)明的技術(shù)思路是：中繼節(jié)點在接收到訓練序列后先進行信道估計，之后將所得的信道估計值分別發(fā)送給兩發(fā)射端，同時向兩發(fā)射端發(fā)送新的訓練序列，并在發(fā)射端進行第二次信道估計。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案是：基于訓練序列估計雙向中繼協(xié)作系統(tǒng)的信道系數(shù)的方法，具有發(fā)射端T1與發(fā)射端T2，以及設(shè)有兩根天線A1與A2的中繼節(jié)點，所述方法包括以下步驟：(1)在兩個符號周期內(nèi)，所述發(fā)射端T1與T2分別發(fā)送單個訓練序列符號到所述中繼節(jié)點，具體是，在第一個符號周期內(nèi)，發(fā)射端T1與T2分別發(fā)送符號sp1，sp2；在第二個符號周期內(nèi)，發(fā)射端T1與T2分別發(fā)送符號sp3，sp4；其中sp1，sp2，sp3，sp4組成的發(fā)射端發(fā)送訓練符號矩陣為spR；(2)所述中繼節(jié)點的兩根天線A1與A2在兩個符號周期內(nèi)接收所述發(fā)送符號，具體是，在第一個符號周期內(nèi)所述天線A1與A2接收的信號分別為yR1,yR2；在第二個符號周期內(nèi)所述天線A1與A2接收到的信號分別為yR3,yR4,并根據(jù)所述天線A1與A2上的接收信號yR1,yR2，yR3,yR4得到中繼端接收信號矩陣yR；(3)根據(jù)所述中繼端接收信號矩陣yR與所述發(fā)射端發(fā)送訓練符號矩陣spR，中繼節(jié)點估計發(fā)射端到中繼節(jié)點的信道系數(shù)矩陣為：其中，為發(fā)送端發(fā)送訓練序列矩陣s0R的逆矩陣；(4)所述中繼節(jié)點將估計的信道系數(shù)發(fā)送至發(fā)射端；其中，β為使源節(jié)點和中繼節(jié)點發(fā)送總功率相等的增益系數(shù)，P表示源節(jié)點的發(fā)送總功率，σ2表示高斯噪聲的平均功率；(5)在接下來兩個符號周期內(nèi)，所述中繼節(jié)點兩根天線A1與A2分別發(fā)送單個訓練符號到發(fā)射端，具體是，即在第一個符號周期內(nèi)，所述中繼節(jié)點兩根天線A1與A2分別發(fā)送符號sR1,sR2；在第二個符號周期內(nèi)，所述中繼節(jié)點兩根天線A1與A2分別發(fā)送符號sR3,sR4；其中sR1,sR2,sR3,sR4組成的中繼節(jié)點發(fā)送符號矩陣為sR；(6)所述發(fā)射端T1在兩個符號周期內(nèi)接收所述步驟(5)發(fā)送的符號，具體是，在第一個符號周期內(nèi)接收到的符號為y1，在第二個周期內(nèi)接收到的符號為y2，并根據(jù)兩次接收到的信號得到發(fā)射端接收信號向量y；(7)發(fā)射端T1處根據(jù)發(fā)射端接收信號向量y和中繼節(jié)點發(fā)送符號矩陣sR得到中繼節(jié)點至發(fā)射端T1的估計信道向量其中，表示sR的逆矩陣；(8)根據(jù)估計值及中繼反饋得到的信道信息利用Alamouti編碼方法對其進行處理后，就可在發(fā)射端T1處得到整個信道的系數(shù)(9)發(fā)射端發(fā)送分布式級聯(lián)空時塊碼，經(jīng)過中繼處理和傳輸，根據(jù)估計得到的信道系數(shù)可得到發(fā)射端T1與T2接收信號。需要說明的是，所述步驟(1)中sp1，sp2，sp3，sp4組成的發(fā)射端發(fā)送訓練符號矩陣為spR，且[sp1,sp2]T與[sp3,sp4]T正交；需要說明的是，所述步驟(2)中第一個符號周期內(nèi)天線A1與A2接收的信號分別為yR1，yR2：yR1＝H1sp1+G1sp2+n1；yR2＝H2sp1+G2sp2+n2；第二個符號周期內(nèi)天線A1與A2接收到的信號分別為yR3，yR4：yR3＝H1sp3+G1sp4+n3；yR4＝H2sp3+G2sp4+n4；天線A1與A2接收信號yR1，yR2，yR3，yR4得到接收信號矩陣為yR：即：其中，H1表示發(fā)射端T1與中繼節(jié)點天線A1之間的信道系數(shù)；H2表示發(fā)射端T1與中繼端天線A2之間的信道系數(shù)；G1表示發(fā)射端T2與中繼端天線A1之間的信道系數(shù)；G2表示發(fā)射端T2與中繼節(jié)點天線A2之間的信道系數(shù)；n1，n2分別表示第一符號周期內(nèi)中繼節(jié)點天線A1與天線A2接收到的高斯噪聲；n3，n4分別表示第二周期中繼節(jié)點天線A1與天線A2接收到的高斯噪聲。需要說明的是，所述步驟(3)中，中繼節(jié)點接收信號矩陣yR與發(fā)射端發(fā)送訓練符號矩陣spR，中繼節(jié)點估計發(fā)射端到中繼節(jié)點的信道系數(shù)矩陣其中，為發(fā)射端發(fā)送訓練符號矩陣spR的逆矩陣，表示中繼節(jié)點天線A1與A2接收到的高斯噪聲組合的矩陣。需要說明的是，所述步驟(5)中的sR1,sR2,sR3,sR4組成的中繼節(jié)點發(fā)送符號矩陣為sR，且[sR1,sR2]T與[sR3,sR4]T正交；需要說明的是，所述步驟(6)發(fā)射端T1第一個符號周期內(nèi)接收到的符號為y1，其中y1＝h1sR1+h2sR2+nR,11；第二個周期內(nèi)接收到的符號為y2，其中y2＝h1sR3+h2sR4+nR,12；發(fā)射端接收信號向量y為：y＝[y1,y2]T；y＝sRh+nR,1；其中，h1表示中繼節(jié)點天線A1到發(fā)射端T1的信道系數(shù)，h2表示中繼節(jié)點天線A2到發(fā)射端T1的信道系數(shù)，nR,11，nR,12分別表示兩個符號周期內(nèi)發(fā)射端T1處的高斯噪聲；其中，h＝[h1,h2]T，nR,1＝[nR,11,nR,12]T是2×1高斯噪聲向量，協(xié)方差矩陣為2σ2I2，σ2表示高斯噪聲的平均功率，I2表示2×2的單位矩陣，T表示轉(zhuǎn)置運算。需要說明的是，所述步驟(7)發(fā)射端T1處根據(jù)發(fā)射端信號向量y和中繼節(jié)點發(fā)送符號矩陣sR得到中繼節(jié)點至發(fā)射端T1的估計信道向量其中其中，需要說明的是，所述步驟(8)發(fā)射端T1處得到整個信道的系數(shù)其公式如下：其中,需要說明的是，所述步驟(9)發(fā)射端T1與T2發(fā)送分布式級聯(lián)空時塊碼，即發(fā)射端T1在兩個時隙發(fā)送發(fā)射端T2在兩個時隙發(fā)送經(jīng)過中繼處理后發(fā)射端T1，T2在兩個時隙接收到的信號向量分別為：Y1＝[y11,y12]T,Y2＝[y21,y22]T；其中，表示中繼節(jié)點天線A1到發(fā)射端T2的信道系數(shù)g1的估計值，表示中繼節(jié)點天線A2到發(fā)射端T2的信道系數(shù)g2的估計值，代表2×1的高斯噪聲向量，均值為零，協(xié)方差矩陣分別為：其中，σ2表示高斯噪聲的平均功率，I2表示2×2的單位矩陣，T表示轉(zhuǎn)置運算。進一步地，本發(fā)明提出一種基于訓練序列估計雙向中繼協(xié)作系統(tǒng)的信道系數(shù)的方法，最終得到系統(tǒng)整個信道的系數(shù)，性能優(yōu)于級聯(lián)信道方案。具體地說，本發(fā)明分兩個階段，在每個階段內(nèi)兩個源節(jié)點均在連續(xù)兩個時隙內(nèi)向中繼節(jié)點發(fā)送符號，中繼節(jié)點將從源節(jié)點接收的信號進行線性處理并按Alamouti空時碼的形式分別在兩個階段內(nèi)發(fā)送給兩個源節(jié)點，進而在發(fā)射端進行信道估計。附圖說明圖1為本發(fā)明方法的流程示意圖；圖2為適用本發(fā)明的系統(tǒng)模型示意圖；圖3為本發(fā)明的誤符率性能比較仿真圖。具體實施方式下面將結(jié)合附圖與具體實施例，對本發(fā)明作進一步的詳細描述。如圖1所示，為本發(fā)明一種基于訓練序列估計雙向中繼協(xié)作系統(tǒng)的信道系數(shù)的方法，所述方法包括以下步驟：步驟1，在兩個符號周期內(nèi)，發(fā)射端T1與T2分別發(fā)送單個訓練序列符號到中繼節(jié)點：即在第一個符號周期內(nèi)，發(fā)射端T1與T2分別發(fā)送符號sp1，sp2，在第二個符號周期內(nèi)，發(fā)射端T1與T2分別發(fā)送符號sp3，sp4，其中sp1，sp2，sp3，sp4組成的發(fā)射端發(fā)送訓練符號矩陣為spR，且[sp1,sp2]T與[sp3,sp4]T正交；步驟2，中繼節(jié)點的兩根天線A1與A2在兩個符號周期內(nèi)接收上述發(fā)送的符號，即在第一個符號周期內(nèi)天線A1與A2接收的信號分別為：yR1,yR2；yR1＝H1sp1+G1sp2+n1；yR2＝H2sp1+G2sp2+n2；第二個符號周期內(nèi)天線A1與A2接收到的信號分別為yR3,yR4：yR3＝H1sp3+G1sp4+n3；yR4＝H2sp3+G2sp4+n4；兩根天線A1與A2上的4個接收信號yR1,yR2，yR3,yR4得到接收信號矩陣為yR：即：其中,H1表示發(fā)射端T1與中繼節(jié)點天線A1之間的信道系數(shù)；H2表示發(fā)射端T1與中繼端天線A2之間的信道系數(shù)；G1表示發(fā)射端T2與中繼端天線A1之間的信道系數(shù)；G2表示發(fā)射端T2與中繼節(jié)點天線A2之間的信道系數(shù)；n1，n2分別表示第一符號周期內(nèi)中繼節(jié)點天線A1和天線A2接收到的高斯噪聲；n3，n4分別表示第二周期中繼節(jié)點天線A1和天線A2接收到的高斯噪聲；步驟3，根據(jù)中繼端接收信號矩陣yR和發(fā)射端發(fā)送訓練符號矩陣spR，中繼節(jié)點估計發(fā)射端到中繼節(jié)點的信道系數(shù)矩陣：其中，為發(fā)送端發(fā)送訓練序列矩陣spR的逆矩陣；步驟4，中繼節(jié)點將估計的信道系數(shù)發(fā)送給發(fā)送端，其中，β為使源節(jié)點和中繼節(jié)點發(fā)送總功率相等的增益系數(shù)，P表示源節(jié)點的發(fā)送總功率，σ2表示高斯噪聲的平均功率；步驟5，在接下來兩個符號周期內(nèi)，中繼節(jié)點兩根天線A1與A2分別發(fā)送單個訓練序列符號到發(fā)射端：即在第一個符號周期內(nèi)，中繼節(jié)點兩根天線A1與A2分別發(fā)送符號sR1,sR2，在第二個符號周期內(nèi)，中繼節(jié)點兩根天線A1與A2分別發(fā)送符號sR3,sR4，其中sR1,sR2,sR3,sR4組成的中繼節(jié)點發(fā)送符號矩陣為sR，且[sR1,sR2]T與[sR3,sR4]T正交；步驟6，發(fā)射端T1在兩個符號周期內(nèi)接收上述符號，即在第一個符號周期內(nèi)接收到的符號為y1，其中y1＝h1sR1+h2sR2+nR,11；第二個周期內(nèi)接收到的符號為y2，其中y2＝h1sR3+h2sR4+nR,12；發(fā)射端接收信號向量y為：y＝[y1,y2]T；y＝sRh+nR,1；其中，h1表示中繼節(jié)點天線A1到發(fā)射端T1的信道系數(shù)，h2表示中繼節(jié)點天線A2到發(fā)射端T1的信道系數(shù)，nR,11，nR,12分別表示兩個符號周期內(nèi)發(fā)射端T1接收到的高斯噪聲，其中，h＝[h1,h2]T，nR,1＝[nR,11,nR,12]T是2×1高斯噪聲向量，協(xié)方差矩陣為2σ2I2，σ2表示高斯噪聲的平均功率，I2表示2×2的單位矩陣，T表示轉(zhuǎn)置運算；步驟7，發(fā)射端T1處根據(jù)發(fā)射端接收信號向量y和中繼節(jié)點發(fā)送符號矩陣sR得到中繼節(jié)點至發(fā)射端T1的估計信道向量發(fā)射端T1處根據(jù)發(fā)射端信號向量y和中繼節(jié)點發(fā)送符號矩陣sR得到中繼節(jié)點至發(fā)射端T1的估計信道向量為：其中，表示中繼節(jié)點發(fā)送符號矩陣sR的逆矩陣；步驟8，根據(jù)估計值及中繼反饋得到的信道信息利用Alamouti編碼方法對其進行處理后，發(fā)射端T1處得到整個信道的系數(shù)公式如下：其中,步驟9，兩發(fā)射端發(fā)送分布式級聯(lián)空時塊碼，即發(fā)射端T1在兩個時隙發(fā)送發(fā)射端T2在兩個時隙發(fā)送經(jīng)過中繼處理后發(fā)射端T1，T2在兩個時隙接收到的信號向量分別為Y1＝[y11,y12]T，Y2＝[y21,y22]T；其中，表示中繼節(jié)點天線A1到發(fā)射端T2的信道系數(shù)g1的估計值，表示中繼節(jié)點天線A2到發(fā)射端T2的信道系數(shù)g2的估計值，代表2×1的高斯噪聲向量，均值為零，協(xié)方差矩陣分別為：其中，σ2表示高斯噪聲的平均功率，I2表示2×2的單位矩陣，T表示轉(zhuǎn)置運算。實施例如圖2所示，發(fā)射端T1，T2配置單天線，中繼節(jié)點R配置兩天線。在兩個符號周期內(nèi)，發(fā)射端T1和T2分別發(fā)送單個訓練符號到中繼節(jié)點：即在第一個符號周期內(nèi)，發(fā)射端T1和T2分別發(fā)送符號sp1，sp2，在第二個符號周期內(nèi)，發(fā)射端T1和T2分別發(fā)送符號sp3，sp4；中繼節(jié)點接收上述信號，在第一個符號周期內(nèi)天線A1和天線A2接收的信號分別為yR1,yR2，在第二個符號周期內(nèi)天線A1和天線A2接收到的信號分別為yR3,yR4,在中繼節(jié)點進行信道估計得到發(fā)射端到中繼節(jié)點信道系數(shù)中繼節(jié)點將估計的信道系數(shù)發(fā)送給發(fā)射端，同時，在兩個符號周期內(nèi)發(fā)射端將新的訓練符號sR1,sR2分別由兩天線廣播發(fā)送給兩發(fā)射端，中繼節(jié)點再次將新的訓練序列sR3，sR4分別由兩天線廣播發(fā)送給兩發(fā)射端，發(fā)射端T1接收上述信號，得到接收信號為y1，y2；在發(fā)射端T1進行信道估計得到中繼節(jié)點到發(fā)射端的T1信道系數(shù)然后利用Alamouti編碼方法對兩次的估計信道系數(shù)其進行處理后在發(fā)射端T1處得到整個信道的系數(shù)發(fā)射端發(fā)送分布式級聯(lián)空時塊碼，根據(jù)估計的信道系數(shù)得到發(fā)射端接收信號。本例采用4QAM,和16QAM調(diào)制，故發(fā)送訓練符號為QAM星座符號。為了更好的理解本發(fā)明，將通過誤符率仿真實驗進一步說明本發(fā)明。仿真條件如圖2所示，為本發(fā)明的仿真場景，其中包括兩個配置單天線的發(fā)射端、一個配置雙天線的中繼節(jié)點，系統(tǒng)采用等功率分配，信噪比定義為ρ＝1/σ2；其中，系統(tǒng)中所有信道均為瑞利信道，信號調(diào)制分別采用4QAM，16QAM兩種。結(jié)果如圖3所示，可知相較于級聯(lián)信道估計方案，分離信道估計方案系統(tǒng)性能更好。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都應該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。