无线自组网协作分集传输方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种无线自组网协作分集传输方法及装置。

背景技术

无线自组网络(Wireless Ad-Hoc Network)是一个由几个到几十个节点组成的、采用无线通信方式的、动态组网的多跳的移动性对等网络，其目的是通过动态路由和移动管理技术传输具有不同服务质量要求的业务，各节点自行组网，通信时，由其他用户节点进行数据的转发。由于信号传输环境复杂，存在人为干扰和自然干扰等情形，因此为克服无线资源紧缺和无线信道干扰衰落的影响，需寻求进一步扩大信道容量、改善通信质量的新技术，大多通过在物理层进行信号处理以进一步扩大信道容量、改善通信质量，物理层信号处理技术主要包括各种分集技术以及信号处理技术、针对无线环境的编码和调制技术、检测技术等。其中，分集技术可以通过在发射端发射多个信号样本，在接收端合并多个经历独立衰落的信号样本，从而对抗无线信道中的衰落和干扰，提升接收性能。

目前，采用的分集方式包括协作分集，可在MIMO的基础上进一步增加传输的可靠性。协作分集的基本思想是通过多节点之间共享天线和其他网络资源的形式构造“虚拟多天线阵列”，并通过分布式同时同频处理产生协作来获得一定的空间增益，以使协作节点比非协作节点获得更高的传输速率和通信性能。

当多个协作中继节点传输分集信息至目的节点时，由于各协作中继节点与目的节点的晶振偏差不同，且各协作中继节点与目的节点间的运动状态不同，因此会造成各协作中继节点与目的节点间的频偏不一致，以使目的节点的接收信号中存在多个频偏，导致子载波间干扰。

发明内容

本发明提供一种无线自组网协作分集传输方法及装置，用以解决现有技术中由于目的节点的接收信号存在多个频偏以致子载波间干扰的缺陷，消除不同协作中继节点与目的节点之间的不同频偏的影响，以提升解调性能。

本发明提供一种无线自组网协作分集传输方法，包括：接收数据信号，所述数据信号为源节点基于预设信号发送规则调制后发送至中继节点、并由所述中继节点发出的信号；基于所述数据信号，得到子载波间干扰规则以及符合所述预设信号发送规则的相邻子载波间的信号差；利用所述子载波间干扰规则对所述信号差进行干扰抵消，得到干扰抵消结果；基于信道估计和所述干扰抵消结果进行均衡译码，得到所述原始数据。

根据本发明提供的一种无线自组网协作分集传输方法，所述数据信号为基于预设信号发送规则将M/2个原始数据星座点映射至M个子载波上、并由源节点发送至中继节点、由所述中继节点进行转发的信号；所述预设信号发送规则包括第2k+1个子载波上的数据信号与第2k个子载波上的数据信号的负数相等，其中，

根据本发明提供的一种无线自组网协作分集传输方法，所述基于所述数据信号，得到子载波间干扰规则以及符合所述预设信号发送规则的相邻子载波间的信号差，包括：去除所述数据信号的循环前缀；

将去除所述循环前缀后的数据信号转换至频域，得到子载波间干扰规则和对应各子载波上接收的频域数据；基于所述频域数据，获取符合所述预设发射规则的相邻两子载波上的频域数据，得到信号差。

根据本发明提供的一种无线自组网协作分集传输方法，所述将去除所述循环前缀后的数据信号转换至频域，得到子载波间干扰规则和对应各子载波上接收的频域数据，包括：对去除所述循环前缀后的数据信号进行离散傅里叶变换，得到各所述子载波上接收的频域数据；基于各所述子载波上接收的频域数据，得到对应所述频域数据的子载波间干扰系数；根据所述子载波间干扰系数，得到所述子载波间干扰规则。

根据本发明提供的一种无线自组网协作分集传输方法，所述利用所述子载波间干扰规则对所述信号差进行干扰抵消，得到干扰抵消结果，包括：根据所述子载波间干扰规则，计算所述信号差的系数项，得到系数更新项，其中，所述系数项为相邻子载波间的子载波间干扰系数之差；利用所述系数更新项更新所述信号差，得到干扰抵消结果。

根据本发明提供的一种无线自组网协作分集传输方法，所述基于信道估计和所述干扰抵消结果进行均衡译码，包括：基于信道估计，预测所述干扰抵消结果的相位偏转和信道响应；根据所述相位偏转和信道响应，对所述子载波发送的数据信号进行均衡译码。

本发明还提供一种无线自组网协作分集传输装置，包括：接收模块，接收数据信号，所述数据信号为源节点基于预设信号发送规则调制后发送至中继节点、并由所述中继节点发出的信号；信号获取模块，基于所述数据信号，得到子载波间干扰规则以及符合所述预设信号发送规则的相邻子载波间的信号差；干扰抵消模块，利用所述子载波间干扰规则对所述信号差进行干扰抵消，得到干扰抵消结果；解调模块，基于信道估计和所述干扰抵消结果进行均衡译码，得到所述原始数据。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述无线自组网协作分集传输方法的步骤。

本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述无线自组网协作分集传输方法的步骤。

本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述无线自组网协作分集传输方法的步骤。

本发明提供的无线自组网协作分集传输方法及装置，根据获取的子载波间干扰规则，使目的节点接收的数据信号通过子载波间干扰自抵消的方式，消除频偏的影响，以有效抵抗多个频偏造成的在载波间干扰，从而提升解调性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的无线自组网协作分集传输方法的流程示意图；

图2示出了基于本发明提供的无线自组网协作分集传输方法得到的子载波间干扰系数幅值图；

图3是本发明提供的无线自组网协作分集传输方法的架构示意图；

图4是本发明提供的中继节点与目的节点不同频偏下的仿真示意图之一；

图5是本发明提供的中继节点与目的节点不同频偏下的仿真示意图之二；

图6是本发明提供的中继节点与目的节点不同频偏下的仿真示意图之三；

图7是本发明提供的无线自组网协作分集传输装置的结构示意图；

图8是本发明提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明一种无线自组网协作分集传输方法的流程示意图，该方法包括：

S01，接收数据信号，数据信号为源节点基于预设信号发送规则调制后发送至中继节点、并由中继节点发出的信号；

S02，基于数据信号，得到子载波间干扰规则以及符合预设信号发送规则的相邻子载波间的信号差；

S03，利用子载波间干扰规则对信号差进行干扰抵消，得到干扰抵消结果；

S04，基于信道估计和干扰抵消结果进行均衡译码，得到原始数据。

需要说明的是，本实施例的执行主体为目的节点，用于接收由源节点发出、且中继节点转发的数据信号。本说明书中的S0N不代表无线自组网协作分集传输方法的先后顺序，下面具体结合图2-图5描述本发明的无线自组网协作分集传输方法。

步骤S01，接收数据信号，数据信号为源节点基于预设信号发送规则调制后发送至中继节点、并由中继节点发出的信号。

在本实施例中，数据信号为基于预设信号发送规则将M/2个原始数据星座点映射至M个子载波上、并由源节点发送至中继节点、由中继节点进行转发的信号。

需要说明的是，通过对源节点的发送信号进行设计，即将M/2个原始数据星座点映射至M个子载波上时，使其满足预设信号发射规则，以减小信号传输过程中由于频偏对子载波间造成的干扰。需要说明的是，预设信号发送规则包括第2k+1个子载波上的数据信号与第2k个子载波上的数据信号的负数相等，即X

在一个可选实施例中，参考图2，以调制一个OFDM符号为例，一个OFDM符号表示一个已经经过QAM调制的子载波在某一个符号周期内的波形，首先，在形成一个OFDM符号时，将M/2个星座点映射到M个子载波上，使X

其次，对映射至M个子载波上的数据进行离散傅立叶反变换IFFT，以将其转换至时域，得到时域信号x(n)，表示为：

其中，x(n)表示第n个符号的时域信号，n表示符号数，M表示子载波的数量，X

其次，对时域信号添加循环前缀CP，得到数据信号。

其次，源节点将数据信号发送至中继节点，中继节点将数据信号发送至目的节点。

最后，目的节点接收数据信号。在本实施例中，目的节点接收的数据信号表示为：

其中，i表示中继节点序号数，ε

步骤S02，基于数据信号，得到子载波间干扰规则以及符合预设信号发送规则的相邻子载波间的信号差。

在本实施例中，基于数据信号，得到子载波间干扰规则以及符合预设信号发送规则的相邻子载波间的数据信号差，包括：去除数据信号的循环前缀；将去除循环前缀后的数据信号转换至频域，得到子载波间干扰规则和对应各子载波上接收的频域数据；基于频域数据，获取符合预设发射规则的相邻两子载波上的频域数据，得到信号差。

更进一步地说，将去除循环前缀后的数据信号转换至频域，得到子载波间干扰规则和对应各子载波上接收的频域数据，包括：对去除循环前缀后的数据信号进行离散傅里叶变换，得到各子载波上接收的频域数据；基于各子载波上接收的频域数据，得到对应频域数据的子载波间干扰系数；根据子载波间干扰系数，得到子载波间干扰规则。

具体而言，在一个可选实施例中，首先，去除接收的数据信号的循环前缀CP，并对其进行离散傅立叶变换FFT，得到转换至频域的频域数据。频域数据表示为：

/>

其中，

其次，根据子载波间干扰系数，得到子载波间干扰规则，参考图2，图2示出了当ε

最后，基于频域数据，获取符合预设发射规则的相邻两子载波上的频域数据，得到信号差。

需要说明的是，先获取符合预设发射规则的相邻两子载波上的频域数据，得到Y

Y

再根据Y

其中，η

步骤S03，利用子载波间干扰规则对信号差进行干扰抵消，得到干扰抵消结果。

在本实施例中，利用子载波间干扰规则对数据信号差进行干扰抵消，得到干扰抵消结果，包括：根据子载波间干扰规则，计算信号差的系数项，得到系数更新项，其中，系数项为相邻子载波间的子载波间干扰系数之差；利用系数更新项更新信号差，得到干扰抵消结果。具体而言：

首先，根据子载波间干扰规则，计算信号差的系数项，得到系数更新项。需要说明的是，根据上述子载波间干扰规则，并结合相邻子载波频域响应基本一致的特点，即H

其中，

且

其次，利用系数更新项更新信号差，得到干扰抵消结果。需要说明的是，干扰抵消结果为干扰抵消后归一化的结果，表示为：

其中，η′

步骤S04，基于信道估计和干扰抵消结果进行均衡译码，得到原始数据。

在本实施例中，基于信道估计和干扰抵消结果进行均衡译码，包括：基于信道估计，预测干扰抵消结果的相位偏转和信道响应；根据相位偏转和信道响应，对子载波发送的数据信号进行均衡译码。

在一个可选实施例中，参考图3，该方法还包括：

S11，在源节点，将M/2个星座点映射到M个子载波上，使得X

S12，从源节点利用中继节点将数据信号发送至目的节点；

S13，目的节点接收数据信号；基于数据信号，得到子载波间干扰规则以及符合预设信号发送规则的相邻子载波间的信号差；利用子载波间干扰规则对信号差进行干扰抵消，得到干扰抵消结果；基于信道估计和干扰抵消结果进行均衡译码，得到原始数据。

在步骤S11中，以调制一个OFDM符号为例，一个OFDM符号表示一个已经经过QAM调制的子载波在某一个符号周期内的波形，首先，在形成一个OFDM符号时，将M/2个星座点映射到M个子载波上，使X

其次，对映射至M个子载波上的数据进行离散傅立叶反变换IFFT，以将其转换至时域，得到时域信号。

其次，对时域信号添加循环前缀CP，得到数据信号。

其次，源节点将数据信号发送至中继节点。

在一个可选实施例中，中继节点为两个，参考图4-图6，图4～图6示出了中继节点R

综上所述，本发明根据获取的子载波间干扰规则，使目的节点接收的数据信号通过子载波间干扰自抵消的方式，消除频偏的影响，以有效抵抗多个频偏造成的在载波间干扰，从而提升解调性能。

下面对本发明提供的无线自组网协作分集传输装置进行描述，下文描述的无线自组网协作分集传输装置与上文描述的无线自组网协作分集传输方法可相互对应参照。

图7示出了一种无线自组网协作分集传输装置的结构示意图，该装置包括：

接收模块71，接收数据信号，数据信号为源节点基于预设信号发送规则调制后发送至中继节点、并由中继节点发出的信号；

信号获取模块72，基于数据信号，得到子载波间干扰规则以及符合预设信号发送规则的相邻子载波间的信号差；

干扰抵消模块73，利用子载波间干扰规则对信号差进行干扰抵消，得到干扰抵消结果；

解调模块74，基于信道估计和干扰抵消结果进行均衡译码，得到原始数据。

在本实施例中，接收模块71，包括：接收单元，接收数据信号，数据信号为源节点基于预设信号发送规则调制后发送至中继节点发出的。需要说明的是，数据信号为基于预设信号发送规则将M/2个原始数据星座点映射至M个子载波上、并由源节点发送至中继节点、由中继节点进行转发的信号。另外，预设信号发送规则包括X

信号获取模块72，包括：CP去除单元，去除数据信号的循环前缀；频域转换单元，将去除循环前缀后的数据信号转换至频域，得到子载波间干扰规则和对应各子载波上接收的频域数据；信号差获取单元，基于频域数据，获取符合预设发射规则的相邻两子载波上的频域数据，得到信号差。

干扰抵消模块73，包括：系数更新单元，根据子载波间干扰规则，计算信号差的系数项，得到系数更新项，其中，系数项为相邻子载波间的子载波间干扰系数之差；干扰抵消单元，利用系数更新项更新信号差，得到干扰抵消结果。

解调模块74，包括：预估单元，基于信道估计，预测干扰抵消结果的相位偏转和信道响应；译码单元，根据相位偏转和信道响应，对子载波发送的数据信号进行均衡译码。

在一个可选实施例中，该装置还包括源节点、中继节点和目的节点，其中：

源节点，将M/2个星座点映射到M个子载波上，使得X

中继节点接收数据信号并将其发送至目的节点；

目的节点，接收数据信号；基于数据信号，得到子载波间干扰规则以及符合预设信号发送规则的相邻子载波间的信号差；利用子载波间干扰规则对信号差进行干扰抵消，得到干扰抵消结果；基于信道估计和干扰抵消结果进行均衡译码，得到原始数据。

需要说明的是，目的节点的结构可参照上述装置实施例，此处不作赘述。另外，源节点，包括：星座点映射模块，将M/2个星座点映射到M个子载波上，使X

此外，中继节点，包括：接收模块，接收源节点发送的数据信号；第二发送模块，将接收的数据信号发送至目的节点。

图8示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图8所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)810、通信接口(Communications Interface)820、存储器(memory)830和通信总线840，其中，处理器810，通信接口820，存储器830通过通信总线840完成相互间的通信。处理器810可以调用存储器830中的逻辑指令，以执行无线自组网协作分集传输方法，该方法包括：接收数据信号，数据信号为源节点基于预设信号发送规则调制后发送至中继节点发出的；基于数据信号，得到子载波间干扰规则以及符合预设信号发送规则的相邻子载波间的信号差；利用子载波间干扰规则对信号差进行干扰抵消，得到干扰抵消结果；基于信道估计和干扰抵消结果进行均衡译码，得到原始数据。

此外，上述的存储器830中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的无线自组网协作分集传输方法，该方法包括：接收数据信号，数据信号为源节点基于预设信号发送规则调制后发送至中继节点发出的；基于数据信号，得到子载波间干扰规则以及符合预设信号发送规则的相邻子载波间的信号差；利用子载波间干扰规则对信号差进行干扰抵消，得到干扰抵消结果；基于信道估计和干扰抵消结果进行均衡译码，得到原始数据。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的无线自组网协作分集传输方法，该方法包括：接收数据信号，数据信号为源节点基于预设信号发送规则调制后发送至中继节点发出的；基于数据信号，得到子载波间干扰规则以及符合预设信号发送规则的相邻子载波间的信号差；利用子载波间干扰规则对信号差进行干扰抵消，得到干扰抵消结果；基于信道估计和干扰抵消结果进行均衡译码，得到原始数据。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。