CN102780670A - 全速率多跳无线协作中继传输方案 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够实现全速率数据传输的多跳无线协作中继方案，适用于分布式无线通信网络。在该方案中，源节点S到目的节点D的数据传输经三条链路完成，每条链路由多个中继节点分组以转发方式构成；每条链路上的数据通信分为若干个基本传输过程，通过对多个基本传输过程的级联可实现远距离的中继通信；每个基本传输过程由三个通信阶段组成，各通信阶段传输的基带信号是经过线性复数域编码后得到的调制符号，各中继节点分组采用循环延迟分集方式完成对接收信号的转发；在实现高可靠信息传输的同时，接收端仅需对三个符号进行联合检测，检测复杂度较低，实用价值强。此外，在中继传输过程中，若为优先级、误码性能要求不同的待传输信息分配通信节点数目不等的中继分组，公开的多跳协作中继方案经调整后可用于实现数据的分级传输，以满足多种无线业务的传输质量要求。

Description

全速率多跳无线协作中继传输方案

技术领域

本发明涉及一种全速率多跳无线协作中继传输方案，适用于分布式无线协作通信网络，能够在获得中继节点间潜在分集增益的同时，扩展中继通信距离，接收端检测复杂度较低。

背景技术

随着无线多媒体业务与应用的迅猛发展，低功耗且具有自组织网络能力的分布式无线通信***，如无线传感器网络、Ad-hoc、Mesh网络等已被确定为未来建设多功能“无线城市”、“数字城市”网络的主要架构，受到了国内外科研工作者的普遍重视。虽然这些网络采用的具体实施技术略有差异，但却存在诸多类似之处，如在物理层的设计过程中，均可利用分布在不同地理位置的通信节点构造合适的“虚多天线”***、以协作中继方式实现源节点和目的节点之间的信息传输。近年来，随着协作中继研究工作的持续开展，用于实现传输的网络拓扑结构虽得以日臻完善，但能够满足复杂应用场景通信要求的中继传输策略仍存有许多缺憾。其中，能够实现远距离信息传输的多跳协作中继方案成了新的关注热点，值得深入探讨。

研究发现，在现有的多跳协作中继方案中，各跳对应的数据传输在时间上多为顺序转发。该种类型的中继结构不但增加了传输延迟，而且难以实现高速率的数据通信，浪费了宝贵的无线频谱资源。此外，协作中继传输结构复杂度的增加还带来了一系列亟待克服的难题，削弱了协作中继传输技术的优势，延缓了其在低功耗无线网络中推广应用的步伐。

已公布的国家发明专利《低检测复杂度的全速率无线协作中继传输方案》(申请号：201110023040.4)研究了能够实现低复杂度检测的全速率传输方案，但其工作仅限于两跳模型、源节点发射功率不恒定，通信距离及应用范围均受到较大限制。因此，如何在获得分布式***潜在分集增益的同时实现全速率多跳协作中继传输，是一个极具理论探索意义和实际应用价值的前瞻性课题。

发明内容

本发明结合分布式无线网络的中继传输特点，在设计多跳中继传输拓扑结构的基础上，基于循环延迟分集与线性复数域编码技术的优势，发明了一种具有低检测复杂度且能够实现高可靠、全速率传输的多跳协作中继方案，为分布式无线协作通信网络的物理层设计提供了参考。

为实现以上技术目的，本发明的具体技术方案如下：

1、一种全速率多跳无线协作中继传输方案，适用于在分布式无线通信网络中实现低功耗、远距离通信，传输模型由一个源节点S、三条通信链路及一个目的节点D构成，每条通信链路由多个中继节点分组以转发方式构成，每个通信节点均装配单根发射天线、以半双工模式进行数据交换；每条链路上的数据通信分为若干个基本传输过程，通过对多个基本传输过程的级联可实现远距离的中继通信；每个基本传输在三个时隙内完成，源节点在连续三个时隙内传输的频域符号序列分别为S₁、S₂、S₃，经线性复数域编码后得到的基带调制符号序列分别为X₁、X₂、X₃，采用正交频分复用(OFDM：Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing)方式传送调制符号；在三个时隙内源节点均能发送不同数据，因而能够实现全速率的协作中继传输；每条通信链路上的中继节点分组对接收信号进行恰当的循环延迟后，向后续中继节点转发，直至目的端。

1a)第i条通信链路上第一跳处中继节点分组内第m个通信节点在第p个子载波上的接收信号为：

$R_{i1}^m\left(p\right)=\sqrt{P_i}{H}^{{\mathrm{SR}}_{i1}^m}\left(p\right)X_i\left(p\right)+N_{i1}^m\left(p\right),$ p∈[1，N_F]，i∈[1，3]，m∈[1，M_i1]

式中，P_i为源节点向第i条通信链路传输数据时的发射功率，N_F为OFDM载波数，M_i1为当前中继节点分组内的通信节点数，为源节点到第一跳处第m个中继节点的频域复信道衰落系数，X_i(p)为X_i中的第p个传输符号，N_i(p)是均值为0、协方差为N₀的加性复高斯噪声。

1b)第i条通信链路上第二跳处中继节点分组内第n个通信节点在第p个子载波上的接收信号为：

$R_{i2}^n\left(p\right)=\mathrm{\α}\sqrt{P_i}\underset{m=1}{\overset{M_{i1}}{\mathrm{\Σ}}}\left(H^{R_{i1}^m{R}_{i2}^n}\left(p\right)H^{{\mathrm{SR}}_{i1}^m}\left(p\right){\mathrm{\ψ}}_m^p\left(X_i\left(p\right)\right)\right)+W_{i2}^n\left(p\right)$

$W_{i2}^n=\mathrm{\α}\underset{m=1}{\overset{M_{i1}}{\mathrm{\Σ}}}{H}^{R_{i1}^m{R}_{i2}^n}\left(p\right)N_{i1}^m\left(p\right)+N_{i2}^n\left(p\right)$

p∈[1，N_F]，i∈[1，3]，m∈[1，M_i1]，n∈[1，M_i2]

式中，为功率放大系数，P_i1为第一跳处每个中继节点转发接收信号时采用的发射功率，

为第一跳处第m个中继节点到第二跳处第n个中继节点的频域复信道衰落系数，

为噪声，

为第m个中继节点转发接收信号时的等效调制符号，由转发及编码方式决定。

1c)若多跳中继传输仅为一个基本传输过程，则第i条通信链路上目的节点的接收信号为：

$R_{\mathrm{iD}}\left(p\right)=\mathrm{\β\α}\sqrt{P_i}\underset{m=1}{\overset{M_{i1}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{M_{i2}}{\mathrm{\Σ}}}\left(H_i^{{\mathrm{SR}}_{i1}^m}\left(p\right)H_i^{R_{i1}^m{R}_{i2}^n}\left(p\right)H_i^{R_{i2}^n{D}_i}\left(p\right){\mathrm{\ψ}}_n^p\left({\mathrm{\ψ}}_m^p\left(p\right)\right)\right)+W_{\mathrm{id}}\left(p\right)$

$W_{\mathrm{iD}}\left(p\right)\mathrm{\β\α}\underset{m=1}{\overset{M_{i1}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{M_{i2}}{\mathrm{\Σ}}}{H}_i^{R_{i1}^m{R}_{i2}^n}\left(p\right)H_i^{R_{i2}^n{D}_i}\left(p\right)N_{i1}^m\left(p\right)+\mathrm{\β}\underset{n=1}{\overset{M_{i2}}{\mathrm{\Σ}}}{H}_i^{R_{i2}^n{D}_i}\left(p\right)N_{i2}^n\left(p\right)+W_{\mathrm{id}}\left(p\right)$

p∈[1，N_F]，i∈[1，3]，m∈[1，M_i1]，n∈[1，M_i2]

式中，

为功率放大系数，P_i2为第二跳处每个中继节点转发接收信号时采用的发射功率，

为第二跳处第n个中继节点到目的节点间的频域复信道衰落系数，W_iD(p)为各阶段噪声和，其中W_id(p)为在目的节点处引入的复高斯噪声，

为第二跳处第n个中继节点转发接收信号时的等效调制符号。

1d)对

和R_iD(p)中的噪声进行归一化处理，得到如下传输模型：

$\stackrel{\‾}{R_{i1}^m}\left(p\right)\sqrt{c_i\mathrm{\ρ}}{H}^{{\mathrm{SR}}_{i1}^m}\left(p\right)X_i\left(p\right)+V_{i1}$

$\stackrel{\‾}{R_{i2}^n}\left(p\right)=\sqrt{c_{i1}\mathrm{\ρ}}\underset{m=1}{\overset{M_{i1}}{\mathrm{\Σ}}}\left(H^{R_{i1}^m{R}_{i2}^n}\left(p\right)H^{{\mathrm{SR}}_{i1}^m}\left(p\right){\mathrm{\ψ}}_m^p\left(X_i\left(p\right)\right)\right)+V_{i2}$

$\stackrel{\‾}{R_{\mathrm{iD}}}\left(p\right)=\sqrt{c_{i1}{c}_{i2}\mathrm{\ρ}}\underset{m=1}{\overset{M_{i1}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{M_{i2}}{\mathrm{\Σ}}}\left(H_i^{{\mathrm{SR}}_{i1}^m}\left(p\right)H_i^{R_{i1}^m{R}_{i2}^n}\left(p\right)H_i^{R_{i2}^n{D}_i}\left(p\right){\mathrm{\ψ}}_n^p\left({\mathrm{\ψ}}_m^p\left(X_i\left(p\right)\right)\right)\right)+V_{\mathrm{iD}}$

SNR＝P/N₀，P＝P_i+M_i1P_i1+M_i2P_i2

$c_i=\frac{P_i}{P},$ $c_{i1}=\frac{P_{i1}{P}_{i2}}{P(P_i+M_{i1}{P}_{i1}+N_0)}$

$c_{i2}=\frac{P_{i2}(P_i+M_{i1}{P}_{i1}+N_0)}{P_{i1}{P}_{i2}{M}_{i1}{M}_{i2}+M_{i2}{P}_{i2}(P_i+N_0)+(P_i+N_0)(P_{i1}+N_0)}$

式中，V_i1、V_i2、V_iD是均值为0、协方差为1的加性复高斯噪声，SNR为信噪比。

1e)若中继传输采用多个基本传输过程，可实现远距离的多跳中继通信。

2、继承上述模型，对各中继节点分组内中继节点天线上的传输符号进行循环延迟，对三条通信链路上的传输符号进行联合编码。

2a)在中继节点分组内，对各通信节点的时域信号进行循环延迟；从接收端看，该操作使得频域基带调制符号的相位发生了改变。

${\mathrm{\ψ}}_m^p\left(X_i\left(p\right)\right)=e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{N_F}{\mathrm{p\Δ}}_m}{X}_i\left(p\right),$ p∈[1，N_F]，i∈[1，3]，m∈[1，M_i1]

${\mathrm{\ψ}}_n^p\left({\mathrm{\ψ}}_m^p\left(X_i\left(p\right)\right)\right)=e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{N_F}{\mathrm{p\Δ}}_n}{\mathrm{\ψ}}_m^p\left(X_i\left(p\right)\right)=e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{N_F}{\mathrm{p\Δ}}_n}\·e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{N_F}{\mathrm{p\Δ}}_n}\·e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{N_F}{\mathrm{p\Δ}}_m}{X}_i\left(p\right)$

式中，Δ_m、Δ_n分别为第一、二跳处中继节点分组内第m、n根中继天线在转发接收信号时采用的循环延迟量，该类参数的选择应使用于接收端检测的等效信道呈现尽可能大的频率选择性。

2b)基于循环延迟放大转发方式，多跳协作中继传输方案的等效传输模型为：

$R=\sqrt{\mathrm{\ρ}}\mathrm{CH}+V$

$R={\left[\begin{array}{ccc}{\stackrel{\‾}{R}}_{1D}^T& {\stackrel{\‾}{R}}_{2D}^T& {\stackrel{\‾}{R}}_{3D}^T\end{array}\right]}^T$

V＝[V_1D V_2D V_3D]^T

$H=\left[\begin{array}{c}\underset{m=1}{\overset{M_{11}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{M_{12}}{\mathrm{\Σ}}}\left(H_i^{{\mathrm{SR}}_{11}^m}{H}_i^{R_{11}^m{R}_{12}^n}{H}_i^{R_{12}^{n}D}{e}^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{N_F}({\mathrm{\Δ}}_n+{\mathrm{\Δ}}_m)}\right)\\ \underset{m=1}{\overset{M_{21}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{M_{22}}{\mathrm{\Σ}}}\left(H_i^{{\mathrm{SR}}_{21}^m}{H}_i^{R_{21}^m{R}_{22}^n}{H}_i^{R_{22}^{n}D}{e}^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{N_F}({\mathrm{\Δ}}_n+{\mathrm{\Δ}}_m)}\right)\\ \underset{m=1}{\overset{M_{31}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{M_{32}}{\mathrm{\Σ}}}\left(H_i^{{\mathrm{SR}}_{31}^m}{R}_i^{R_{31}^m{R}_{32}^n}{H}_i^{R_{32}^{n}D}{e}^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{N_F}({\mathrm{\Δ}}_n+{\mathrm{\Δ}}_m)}\right)\end{array}\right],$

$C=D\left[\begin{array}{ccc}\sqrt{c_{11}{c}_{12}}& & \\ & \sqrt{c_{21}{c}_{22}}& \\ & & \sqrt{c_{31}{c}_{32}}\end{array}\right],$ $D=\left[\begin{array}{ccc}{X}_1\left(p\right)& & \\ & X_2\left(p\right)& \\ & & X_3\left(p\right)\end{array}\right],$

该模型表明，对于每条通信链路来说，等效传输过程是一维的，且不随中继节点数的增加而增加，检测复杂度较低。

2c)为进一步挖掘各通信链路传输数据中潜在的空间分集增益，可采用线性复数域编码方法对其间的调制符号进行联合编码。

[X₁(p) X₂(p) X₃(p)]^T＝Θ·[S₁(p) S₂(p) S₃(p)]^T，p∈[1，N_F]

                Θ＝F₃ ^Hdiag(1，θ，θ²)

式中，Θ为预编码矩阵，F₃ ^H为3×3的逆傅里叶变换矩阵，θ＝e^jπ/4；由于预编码过程仅在三个符号间进行，为获得最佳检测性能，接收端也仅需对三个符号进行联合检测，复杂度较低且不随中继节点数的增加而改变。

3、继承上述模型，为使传输方案能够获得最大编码增益，在给定总功率P时，给定了最优功率分配方案。

$P_i=\frac{2M_{i1}-\sqrt{M_{i1}}}{3(4M_{i1}-1)}P$

$P_{i1}=\frac{{2M}_{i1}-\sqrt{M_{i1}}}{{3M}_{i1}({4M}_{i1}-1)}P$

$P_{i2}=\frac{2\sqrt{M_{i1}}-1}{{3M}_{i2}({4M}_{i1}-1)}P$

4、继承上述模型，每条通信链路在任何时隙均有信息向目的节点传输；相邻通信链路间的信息传输过程有适当的延迟；若为优先级、误码性能要求不同的待传输信息分配通信节点数目不等的中继分组，该方案经调整后可用于实现数据的分级传输，以满足多种无线业务的传输质量要求。

综上，本发明涉及的协作中继方案能够在分布式无线网络中实现全速率、高可靠的信息传输，并有效提升中继通信距离，接收端具有较低的检测复杂度，实用价值大。

附图说明

图1为本发明提出的全速率多跳无线协作中继传输方案的原理图。

图2为本发明提出的全速率多跳无线协作中继传输方案的误比特率性能比较。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的具体实施方案做进一步说明。

为简单起见，此处仅研究含一个基本传输过程的全速率多跳无线协作中继传输模型，如图1所示，待传输数据在源节点经纠错编码、比特交织、基带调制后，在频域内对调制符号进行线性复数域编码，在本实例测试中，预编码参数设置为θ＝e^jπ/4；预编码后的调制符号分为三部分，经正交频分复用调制后在相邻的三个时隙内由源节点依次向三条通信链路发送；各通信链路中每一组中继节点将上一时隙接收到的数据在下一个时隙采用循环延迟方式向后续节点放大转发，循环延迟量的选择应使用于接收端检测的等效信道呈现尽可能大的频率选择性；实例中调制方式采用BPSK，传输信道为频率选择性信道，OFDM子载波数N_F＝256，采用速率为1/2的(133，171)卷积码，信道噪声均设定为加性复高斯噪声。

如图2所示为本发明提出的全速率多跳无线协作中继传输方案的误比特率(BER：Bit Error Rate)性能比较。频率选择性信道的多径数设为3，与源节点及各中继节点采用相同发射功率的平均功率分配方法相比，最优功率分配策略下的误比特率性能更高；随着节点数的增加，提出的中继传输方案能够获得更高的分集增益和更低的误比特率。

Claims (4)

1.一种全速率多跳无线协作中继传输方案，适用于在分布式无线通信网络中实现低功耗、远距离通信，其特征在于：传输模型由一个源节点S、三条通信链路及一个目的节点D构成，每条通信链路由多个中继节点分组以转发方式构成，每个通信节点均装配单根发射天线、以半双工模式进行数据交换；每条链路上的数据通信分为若干个基本传输过程，通过对多个基本传输过程的级联可实现远距离的中继通信；每个基本传输在三个时隙内完成，源节点在连续三个时隙内传输的频域符号序列分别为S₁、S₂、S₃，经线性复数域编码后得到的基带调制符号序列分别为X₁、X₂、X₃，采用正交频分复用(OFDM：Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing)方式传送调制符号；在三个时隙内源节点均能发送不同数据，因而能够实现全速率的协作中继传输；每条通信链路上的中继节点分组对接收信号进行恰当的循环延迟后，向后续中继节点转发，直至目的端。

1a)第i条通信链路上第一跳处中继节点分组内第m个通信节点在第p个子载波上的接收信号为：

$R_{i1}^m\left(p\right)=\sqrt{P_i}{H}^{{\mathrm{SR}}_{i1}^m}\left(p\right)X_i\left(p\right)+N_{i1}^m\left(p\right),$ p∈[1，N_F]，i∈[1，3]，m∈[1，M_i1]

式中，P_i为源节点向第i条通信链路传输数据时的发射功率，N_F为OFDM载波数，M_i1为当前中继节点分组内的通信节点数，

为源节点到第一跳处第m个中继节点的频域复信道衰落系数，X_i(p)为X_i中的第p个传输符号，N_i(p)是均值为0、协方差为N₀的加性复高斯噪声。

1b)第i条通信链路上第二跳处中继节点分组内第n个通信节点在第p个子载波上的接收信号为：

$R_{i2}^n\left(p\right)=\mathrm{\α}\sqrt{P_i}\underset{m=1}{\overset{M_{i1}}{\mathrm{\Σ}}}\left(H^{R_{i1}^m{R}_{i2}^n}\left(p\right)H^{{\mathrm{SR}}_{i1}^m}\left(p\right){\mathrm{\ψ}}_m^p\left(X_i\left(p\right)\right)\right)+W_{i2}^n\left(p\right)$

$W_{i2}^n=\mathrm{\α}\underset{m=1}{\overset{M_{i1}}{\mathrm{\Σ}}}{H}^{R_{i1}^m{R}_{i2}^n}\left(p\right)N_{i1}^m\left(p\right)+N_{i2}^n\left(p\right)$

p∈[1，N_F]，i∈[1，3]，m∈[1，M_i1]，n∈[1，M_i2]

式中，

为功率放大系数，P_i1为第一跳处每个中继节点转发接收信号时采用的发射功率，

为第一跳处第m个中继节点到第二跳处第n个中继节点的频域复信道衰落系数，为噪声，为第m个中继节点转发接收信号时的等效调制符号，由转发及编码方式决定。

1c)若多跳中继传输仅为一个基本传输过程，则第i条通信链路上目的节点的接收信号为：

$R_{\mathrm{iD}}\left(p\right)=\mathrm{\β\α}\sqrt{P_i}\underset{m=1}{\overset{M_{i1}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{M_{i2}}{\mathrm{\Σ}}}\left(H_i^{{\mathrm{SR}}_{i1}^m}\left(p\right)H_i^{R_{i1}^m{R}_{i2}^n}\left(p\right)H_i^{R_{i2}^n{D}_i}\left(p\right){\mathrm{\ψ}}_n^p\left({\mathrm{\ψ}}_m^p\left(p\right)\right)\right)+W_{\mathrm{id}}\left(p\right)$

$W_{\mathrm{iD}}\left(p\right)\mathrm{\β\α}\underset{m=1}{\overset{M_{i1}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{M_{i2}}{\mathrm{\Σ}}}{H}_i^{R_{i1}^m{R}_{i2}^n}\left(p\right)H_i^{R_{i2}^n{D}_i}\left(p\right)N_{i1}^m\left(p\right)+\mathrm{\β}\underset{n=1}{\overset{M_{i2}}{\mathrm{\Σ}}}{H}_i^{R_{i2}^n{D}_i}\left(p\right)N_{i2}^n\left(p\right)+W_{\mathrm{id}}\left(p\right)$

p∈[1，N_F]，i∈[1，3]，m∈[1，M_i1]，n∈[1，M_i2]

式中，

为功率放大系数，P_i2为第二跳处每个中继节点转发接收信号时采用的发射功率，

为第二跳处第n个中继节点到目的节点间的频域复信道衰落系数，W_iD(p)为各阶段噪声和，其中W_id(p)为在目的节点处引入的复高斯噪声，

为第二跳处第n个中继节点转发接收信号时的等效调制符号。

1d)对

和R_iD(p)中的噪声进行归一化处理，得到如下传输模型：

$\stackrel{\‾}{R_{i1}^m}\left(p\right)\sqrt{c_i\mathrm{\ρ}}{H}^{{\mathrm{SR}}_{i1}^m}\left(p\right)X_i\left(p\right)+V_{i1}$

$\stackrel{\‾}{R_{i2}^n}\left(p\right)=\sqrt{c_{i1}\mathrm{\ρ}}\underset{m=1}{\overset{M_{i1}}{\mathrm{\Σ}}}\left(H^{R_{i1}^m{R}_{i2}^n}\left(p\right)H^{{\mathrm{SR}}_{i1}^m}\left(p\right){\mathrm{\ψ}}_m^p\left(X_i\left(p\right)\right)\right)+V_{i2}$

$\stackrel{\‾}{R_{\mathrm{iD}}}\left(p\right)=\sqrt{c_{i1}{c}_{i2}\mathrm{\ρ}}\underset{m=1}{\overset{M_{i1}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{M_{i2}}{\mathrm{\Σ}}}\left(H_i^{{\mathrm{SR}}_{i1}^m}\left(p\right)H_i^{R_{i1}^m{R}_{i2}^n}\left(p\right)H_i^{R_{i2}^n{D}_i}\left(p\right){\mathrm{\ψ}}_n^p\left({\mathrm{\ψ}}_m^p\left(X_i\left(p\right)\right)\right)\right)+V_{\mathrm{iD}}$

SNR＝P/N₀，P＝P_i+M_i1P_i1+M_i2P_i2

$c_i=\frac{P_i}{P},$ $c_{i1}=\frac{P_{i1}{P}_{i2}}{P(P_i+M_{i1}{P}_{i1}+N_0)}$

$c_{i2}=\frac{P_{i2}(P_i+M_{i1}{P}_{i1}+N_0)}{P_{i1}{P}_{i2}{M}_{i1}{M}_{i2}+M_{i2}{P}_{i2}(P_i+N_0)+(P_i+N_0)(P_{i1}+N_0)}$

式中，V_i1、V_i2、V_iD是均值为0、协方差为1的加性复高斯噪声，SNR为信噪比。

1e)若中继传输采用多个基本传输过程，可实现远距离的多跳中继通信。

2.按照权利要求1的模型，其特征在于：对各中继节点分组内中继节点天线上的传输符号进行循环延迟，对三条通信链路上的传输符号进行联合编码。

2a)在中继节点分组内，对各通信节点的时域信号进行循环延迟；从接收端看，该操作使得频域基带调制符号的相位发生了改变。

${\mathrm{\ψ}}_m^p\left(X_i\left(p\right)\right)=e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{N_F}{\mathrm{p\Δ}}_m}{X}_i\left(p\right),$ p∈[1，N_F]，i∈[1，3]，m∈[1，M_i1]

${\mathrm{\ψ}}_n^p\left({\mathrm{\ψ}}_m^p\left(X_i\left(p\right)\right)\right)=e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{N_F}{\mathrm{p\Δ}}_n}{\mathrm{\ψ}}_m^p\left(X_i\left(p\right)\right)=e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{N_F}{\mathrm{p\Δ}}_n}\·e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{N_F}{\mathrm{p\Δ}}_n}\·e^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{N_F}{\mathrm{p\Δ}}_m}{X}_i\left(p\right)$

式中，Δ_m、Δ_n分别为第一、二跳处中继节点分组内第m、n根中继天线在转发接收信号时采用的循环延迟量，该类参数的选择应使用于接收端检测的等效信道呈现尽可能大的频率选择性。

2b)基于循环延迟放大转发方式，多跳协作中继传输方案的等效传输模型为：

$R=\sqrt{\mathrm{\ρ}}\mathrm{CH}+V$

$R={\left[\begin{array}{ccc}{\stackrel{\‾}{R}}_{1D}^T& {\stackrel{\‾}{R}}_{2D}^T& {\stackrel{\‾}{R}}_{3D}^T\end{array}\right]}^T$

V＝[V_1D V_2D V_3D]^T

$H=\left[\begin{array}{c}\underset{m=1}{\overset{M_{11}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{M_{12}}{\mathrm{\Σ}}}\left(H_i^{{\mathrm{SR}}_{11}^m}{H}_i^{R_{11}^m{R}_{12}^n}{H}_i^{R_{12}^{n}D}{e}^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{N_F}({\mathrm{\Δ}}_n+{\mathrm{\Δ}}_m)}\right)\\ \underset{m=1}{\overset{M_{21}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{M_{22}}{\mathrm{\Σ}}}\left(H_i^{{\mathrm{SR}}_{21}^m}{H}_i^{R_{21}^m{R}_{22}^n}{H}_i^{R_{22}^{n}D}{e}^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{N_F}({\mathrm{\Δ}}_n+{\mathrm{\Δ}}_m)}\right)\\ \underset{m=1}{\overset{M_{31}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{M_{32}}{\mathrm{\Σ}}}\left(H_i^{{\mathrm{SR}}_{31}^m}{R}_i^{R_{31}^m{R}_{32}^n}{H}_i^{R_{32}^{n}D}{e}^{-j\frac{2\mathrm{\π}}{N_F}({\mathrm{\Δ}}_n+{\mathrm{\Δ}}_m)}\right)\end{array}\right],$

$C=D\left[\begin{array}{ccc}\sqrt{c_{11}{c}_{12}}& & \\ & \sqrt{c_{21}{c}_{22}}& \\ & & \sqrt{c_{31}{c}_{32}}\end{array}\right],$ $D=\left[\begin{array}{ccc}{X}_1\left(p\right)& & \\ & X_2\left(p\right)& \\ & & X_3\left(p\right)\end{array}\right],$

该模型表明，对于每条通信链路来说，等效传输过程是一维的，且不随中继节点数的增加而增加，检测复杂度较低。

2c)为进一步挖掘各通信链路传输数据中潜在的空间分集增益，可采用线性复数域编码方法对其间的调制符号进行联合编码。

[X₁(p) X₂(p) X₃(p)]^T＝Θ·[S₁(p) S₂(p) S₃(p)]^T，p∈[1，N_F]

                 Θ＝F₃ ^Hdiag(1，θ，θ²)

式中，Θ为预编码矩阵，F₃ ^H为3×3的逆傅里叶变换矩阵，θ＝e^jπ/4；由于预编码过程仅在三个符号间进行，为获得最佳检测性能，接收端也仅需对三个符号进行联合检测，复杂度较低且不随中继节点数的增加而改变。

3.按照权利要求1的模型，其特征在于：为使传输方案能够获得最大编码增益，在给定总功率P时，给定了最优功率分配方案。

$P_i=\frac{2M_{i1}-\sqrt{M_{i1}}}{3(4M_{i1}-1)}P$

$P_{i1}=\frac{{2M}_{i1}-\sqrt{M_{i1}}}{{3M}_{i1}({4M}_{i1}-1)}P$

$P_{i2}=\frac{2\sqrt{M_{i1}}-1}{{3M}_{i2}({4M}_{i1}-1)}P$

4.按照权利要求1的模型，其特征在于：每条通信链路在任何时隙均有信息向目的节点传输；相邻通信链路间的信息传输过程有适当的延迟；若为优先级、误码性能要求不同的待传输信息分配通信节点数目不等的中继分组，该方案经调整后可用于实现数据的分级传输，以满足多种无线业务的传输质量要求。

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