CN101399641B - 异步情况下的线性分散码协作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异步情况下的线性分散码协作方法，主要解决传统方案在异步情况下无法正常工作的问题。其步骤为：1.确定参加协作的终端数和协作时使用的线性分散码LDC；2.协作第一阶段，终端n发送LDC码字信息到其它终端；3.终端m接收终端n的信息并进行正确性检验，如果终端m正确接收到终端n的信息，则上报***请求参加协作，否则终端m不参加协作；4.确定参加协作的终端和每个终端发送的LDC码字行分量；5.参加协作的终端在LDC码字行分量间***零前缀；6.协作第二阶段，参加协作的终端将各自***零前缀的LDC码子行分量向接收端发送；7.接收端重新构造信道状态矩阵，并进行译码。使用本发明能够保证在异步情况下协作***的正常工作。

Description

异步情况下的线性分散码协作方法

技术领域

本发明属于无线数字通信技术领域。具体涉及一种异步情况下的线性分散码协作方法。用于无线网络中的协作通信。异步情况下的线性分散码协作方法

背景技术

协作分集技术可以使终端按照一定的规则共享彼此的天线进行信息传输，从而形成一个虚拟的MIMO***来获得发射分集增益，为MIMO***在无线通信中的上行链路的实现提供了一条崭新的途径。协作分集***一般分为两个阶段。第一阶段每个终端传输自己的信息，其它终端和接收端接收信息。第二阶段，终端之间相互协作传输信息到接收端。如果接收端可以在两个阶段都接收到信息，那么将两个阶段接收到信息进行联合译码，可以有效的降低***误码率。

图1显示了一种协作分集***的常用模型，该模型以6个终端和1个接收端为例。协作的第一阶段，终端1发送信息到其它终端和接收端，第二阶段终端2、5和6进行协作将信息发送到接收端。

目前的协作方法大部分假设各个协作端在协作发送信息时可以达到完全同步，这在实际情况下是难以实现的。

图2显示了同步情况下线性分散码协作时接收端收到的信息格式。图2中，假设有2个终端参加协作发送信息到接收端，上面的信息为终端1发送的线性分散码码子分量，下面的信息为终端2发送的线性分散码码子分量。图3显示了异步情况下线性分散码协作时接收端收到的信息格式。图3中，假设协作端的相对时延为1，上面的信息为终端1发送的线性分散码码子分量，下面的信息为终端2发送的线性分散码码子分量。对比图2和图3可以发现，在异步情况下，接收端收到的线性分散码的码子结构被破坏，此时如果仍旧采用同步情况下的译码方法将无法正确译码。

可见，当***工作在异步状态下时，线性分散码的码子结构将被破坏，此时如果继续按照同步的情况进行译码，必将出现译码错误，导致协作***无法正常工作，因此有必要研究异步情况下的线性分散码协作方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有线性分散码协作方法在异步的情况下无法正常工作的缺点，提出了一种异步情况下的线性分散码协作方法，以保证接收端在异步情况下仍能正常工作。

实现本发明目的技术关键是：通过在线性分散码的码字之间加入零前缀，并在接收端根据协作端相对时延重构信道状态矩阵后进行译码，具体过程如下：

1)确定参加协作的终端数，并指定协作时使用的线性分散码LDC；

2)协作第一阶段，终端n发送带有训练序列的LDC码字信息到其它终端；

3)任意一个终端m，接收到终端n发送带有训练序列的LDC码字信息后通过CRC校验进行正确性检验，如果终端m正确接收到终端n的信息，则上报***请求参加协作，否则终端m不参加协作；

4)通过***确定参加协作的终端和每个终端发送的带有训练序列的LDC码字行分量；

5)参加协作的终端根据训练序列得出的协作端的相对时延信息，在所述的LDC码字行分量间***零前缀；

6)协作第二阶段，参加协作的终端将各自***零前缀的所述LDC码子行分量向接收端发送；

7)接收端根据训练序列得出的协作端的相对时延信息，重新构造信道状态矩阵，并进行译码。

所述的参加协作的终端根据训练序列得出的相对时延信息在LDC码字间***零前缀，按如下过程进行：

(a)参加协作的终端根据训练序列估计相对时延的大小L；

(b)在每个线性分散码行分量之间***L个零前缀，该零前缀的长度与每个LDC码字分量的长度相等。

所述的接收端根据训练序列得出的相对时延信息，重新构造信道状态矩阵，并进行译码，按如下过程进行：

(a)接收端根据训练序列估计相对时延的大小L；

(b)接收端将同步状态下参加协作的终端r(r>1)与接收端之间的信道状态信息下移L行，得到重新构造的信道状态矩阵。

(c)接收端使用重新构造的信道状态矩，进行最大似然译码。

本发明由于采用根据协作端相对时延的大小在线性分散码码字之间***零前缀，并且接收端根据协作端相对时延的大小重新构造信道状态矩阵进行译码，使得在异步的情况下，线性分散码协作***仍能正常工作。

下面参照附图并结合实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1是传统的协作分集模型图；

图2是同步情况下采用线性分散码协作时接收端收到的信号格式；

图3是本发明在异步情况下的线性分散码协作流程图；

图4是同步情况下协作端相对时延为1时，现有方法采用线性分散码协作时接收端收到的信号格式；

图5是异步情况下协作端相对时延为1时，本发明采用线性分散码协作方法时接收端收到的线性分散码协作信号格式。

具体实施方式

参照图3，本发明的具体步骤如下：

步骤1：确定参加协作的终端数并指定协作时使用的线性分散码。

此项操作由协作***进行。由于对于不同的发送端天线数目甚至相同发送端天线数目，存在不同的线性分散码，因此协作***在确定为某个终端参加协作的终端数目后选定所要使用的线性分散码。此外为了保证第二阶段协作的正常进行，协作***所选定的参加协作的终端数目应该小于潜在的可以参加协作的终端数目。

步骤2：协作第一阶段，终端n发送带有训练序列的LDC码字信息到其它终端。

在同步的情况下，接收端接收到的第二阶段的线性分散码协作信息y为：

y＝HXs+v(1)

式(1)中s是取自调制星座的符号，X是线性分散码的分散矩阵，H是张量信道矩阵： $H=I_T\⊗H,$ H＝(h_1dh_2d…h_nd)，h_nd是终端n到接收端的信道状态系数，

代表张量积，v是加性高斯白噪声。

步骤3：终端m接收并检查终端n发送的信息。

在协作第一阶段，协作***中的任意一个终端m接收终端n发送的LDC码字信息，并且通过CRC校验检查所收到的信息是否正确，如果检查结果正确，则上报***请求参加协作，否则终端m不参加协作。

步骤4：通过***确定参加协作的终端和每个终端发送的带有训练序列的LDC码字行分量。

协作***先根据上报终端的个数确定参加协作的终端，确定参加协作的终端后；再为参加协作的终端分配各自发送的线性分散码码字行分量，如果有多于已经确定的协作终端数目的终端上报请求参加协作，协作***则根据终端到接收端的信道状况最终确定参加协作的终端。

步骤5：参加协作的终端根据训练序列得出的协作端的相对时延信息，在所述的LDC码字行分量间***零前缀。

当协作端工作在异步状态时，接收端接收到的线性分散码的结构会被破坏，例如，假设第二阶段有两个终端参加协作，并且使用(2，1，6，3)线性分散码进行协作。

当2个终端的相对时延为1时，接收端收到的信号格式如图4所示。由图4可见，原本一个线性分散码包含的码子分量X_k(1)X_k(2)X_k(3)X_k(4)X_k(5)X_k(6)由于时延的原因在接收端变成X_k(1)X_k-1(6)X_k(3)X_k(2)X_k(5)X_k(4)，因此接收端如果再按照同步的情况进行译码则得不到正确的结果。

为此，本发明采用在每个终端的每个线性分散码的码子分量之间***零前缀以保证线形分散码格式的完整性。假设2个协作端的相对时延也为1，则零前缀的长度也为1，图5给出了采用本发明时，接收端接收到的信号格式。由图5可见，接收端接收到的每个线性分散码的码子分量仍旧为X_k(1)X_k(2)X_k(3)X_k(4)X_k(5)X_k(6)。因此，如果协作端相对时延为L，在线性分散码的码字之间***长度为L的零前缀就可以保证线性分散码的结构不被破坏。

步骤6：协作第二阶段，参加协作的终端将各自***零前缀的所述LDC码子行分量向接收端发送。

步骤7：接收端根据训练序列得出的协作端的相对时延信息，重新构造信道状态矩阵，并进行译码。

首先，接收端根据训练序列估计相对时延的大小L。

其次，重新构造的信道状态矩阵，即

在同步情况下，当接收端接收到第二阶段的协作信息后，用(2，1，6，3)线性分散码进行协作时，接收端接收到的第二阶段的线性分散码协作信息y变为：

$y=\mathrm{Hx}+v=\left[\begin{array}{cccccc}{h}_{1d}& h_{2d}& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& h_{1d}& h_{2d}& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& h_{1d}& h_{2d}\end{array}\right]{\left(\begin{array}{cccccc}{x}_1& x_2& x_3& x_4& x_5& x_6\end{array}\right)}^T+v---\left(2\right)$

式(2)中，x＝{x₁x₂x₃x₄x₅x₆}是线性分散码的码字向量，符号T代表转置，h_1d是是终端1到接收端的信道状态系数，h_2d是终端2到接收端的信道状态系数。

在异步情况下，用(2，1，6，3)线性分散码进行协作时，接收端接收到的第二阶段的线性分散码协作信息y′变为：

$y\′=\left[\begin{array}{cccccccc}{h}_{1d}& h_{2d}& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& h_{1d}& h_{2d}& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& h_{1d}& h_{2d}& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& h_{1d}& h_{2d}\end{array}\right]{\left(\begin{array}{cccccccc}{x}_1& 0& x_3& x_2& x_5& x_4& 0& x_6\end{array}\right)}^T+v---\left(3\right)$

将式3变形以使式3中的LDC码字结构与式2中的结构相同，得到异步情况下接收端接收到的第二阶段的线性分散码协作信息y′变为：

$y\′=\left[\begin{array}{cccccc}{h}_{1d}& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& h_{2d}& h_{1d}& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& h_{2d}& h_{1d}& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& h_{2d}\end{array}\right]{\left(\begin{array}{cccccc}{x}_1& x_2& x_3& x_4& x_5& x_6\end{array}\right)}^T+v---\left(4\right)$

比较式4和式2，我们可以发现这两个式子的唯一不同之处在于信道张量矩阵的不同。这样无论相对时延d的取值如何，均可使用对应变换后的张量矩阵和同步状态下的LDC码字结构进行译码。

从式4还可以看出，重构H的方法实际上非常简单。当d＝1时，将同步状态下的H中所有的向下移动一行就得到了重构的信道张量矩阵H′：

$H\′=\left[\begin{array}{cccccc}{h}_{1d}& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& h_{2d}& h_{1d}& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& h_{2d}& h_{1d}& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& h_{2d}\end{array}\right]---\left(5\right)$

当d＝2时，零前缀的长度应该为2.如果零前缀的长度为2，使用上面的方法，只需要将H中所有的h_2d向下移动2行就可以得到重构后的张量矩阵H′：

$H\′=\left[\begin{array}{cccccc}{h}_{1d}& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& h_{1d}& 0& 0& 0\\ 0& h_{2d}& 0& 0& h_{1d}& 0\\ 0& 0& 0& h_{2d}& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& h_{2d}\end{array}\right]---\left(6\right)$

使用类型线性分散码进行协作时重构信道矩阵重构H的方法可以依此类推即接收端将同步状态下的信道状态矩阵中终端m(m>1)到接收端的信道状态信息下移L行就得到重构状态下信道状态矩阵。

最后，接收端使用重新构造的信道状态矩阵H′，进行最大似然译码。

Claims (1)

1.一种异步情况下的线性分散码协作分集方法，包括以下步骤：

1)确定参加协作的终端数，并指定协作时使用的线性分散码LDC；

2)协作第一阶段，终端n发送带有训练序列的LDC码字信息到其它终端；

3)任意一个终端m，接收到终端n发送带有训练序列的LDC码字信息后通过CRC校验进行正确性检验，如果终端m正确接收到终端n的信息，则上报***请求参加协作，否则终端m不参加协作；

4)通过***确定参加协作的终端和每个终端发送的带有训练序列的LDC码字行分量；

5)参加协作的终端根据训练序列估计相对时延的大小为L个LDC码字分量的长度；在每个线性分散码行分量之间***L个的零前缀，该零前缀的长度与每个LDC码字分量的长度相等；

6)协作第二阶段，参加协作的终端将各自***零前缀的所述LDC码字行分量向接收端发送；

7)接收端根据训练序列估计相对时延的大小为L个LDC码字分量的长度；接收端将同步状态下参加协作的终端r(r＞1)与接收端之间的信道状态信息下移L行，得到重新构造的信道状态矩阵，并进行译码。 

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