宽带无线移动通信网协作传输方式

　　协作分集可以有多种分类方式，除了按照通信环境分，还可以按照网络结构分为双跳协作和多跳协作，双跳协作即从信源发出的信号经过协作即到达目的端。而多跳协作则是从信源发出的信号经过多个阶段的协作后才能到达目的端。按照多址方式或信道的正交方式，协作分集也可以分别在码分多址（CDMA）、时分多址（TDMA）和频分多址（FDMA）等模式下实现。此外，协作分集还可以按照是否要求的同步分为同步协作系统和异步协作系统等。

　　在这里，我们把协作分集按照信号处理方式分为放大转发模式（amplify-and-forward，AF）、检测转发模式（decode and-forward，DE）和编码协作模式（coded co-operatton，CC）。

　　（1）放大转发模式

　　放大转发模式（amplify-and-forward，AF）在概念上是简单的协作信号方法。每个用户接收它伙伴发送过来的带有噪声的信号，接着对该信号进行放大，然后将放大的带有噪声信号重新发送，如图1。

　　基站将对用户和其伙伴传送来的数据进行合并判决。尽管协作者在进行放大时也放大了噪声，但是基站接收到两个独立的衰落信号，能做出较好的判决。

　　图1 放大转发模式

　　该模式由Laneman提出并进行了详细的分析。其研究表明，在高信噪比时，在两个用户的情况下，该模式可以获得的分集阶数为2。在放大转发模式中，假设该模式已知用户间信道系数，从而可以进行译码，所以该模式必须进行必要的信道估计和信息的交换。对该模式而言，另一个挑战是对于模拟信号的抽样、放大、重传并不是一个简单的技术。但是总的来说该机制还是一个比较简单的协作机制，它便于分析，对于进一步理解后面的协作通信系统是非常有帮助的。

　　（2）检测转发模式

　　该方法与传统的中继方法很接近。在该方法中用户首先尝试检测出用户伙伴的数据比特，然后将检测出的比特重新发送，如图2所示。伙伴可以通过基站或者其他某些技术来指定.

　　图2 检测转发模式

　　检测转发模式（decode－and－forward，DF）首先由Send。narls、Erkip和Aazhang三人提出。他们首先在一个CDMA系统中使用检测转发模式来发送协作信号。在该模式下，两个用户成对的进行相互协作。每个用户都具有各自的扩频码c1（t）和c2（t）。两个用户的数据比特分别是bin,其中i＝1，2为用户索引号，n表示信息的时间标记。引bin表示其伙伴对用户i的检测估计。因子ai,j表信号的幅度，体现了对各个部分的功率分配。每个信号周期包括3比特间隔。我们用X2（t）表示用户1的信号，而用X2（t）表示用户2的信号。于是可以表示为

　　换句话说，在和第二个时间间隔内每个用户都发送自己的比特信息。每个用户都检测另外用户的第二比特（表示为bn）。而在第三个时间间隔内，两个用户均发送自己第二比特和伙伴第二比特的线性组合，每一个用户的比特信息都乘以自己的扩频码。对于、二、三时间间隔，其发送的功率是可变的，根据上行信道和用户间信道之间的条件可以对相关的发射功率进行优化，该方法对信道的状态具有自适应能力。功率分配是通过因子ai,j进行的，这样可以保持平均发射功率不变。简单地说，当用户之间的信道状态较好时，更多的功率将分配用于协作；反之，当用户之间的信道状态不好时，用户协作的功率将减小。

　　这种信号处理机制非常简单且对信道状态具有自适应能力。但是在这种机制下，用户可能会转发对其伙伴错误的估计（bin），这时协作对在基站进行的检测是有害的。为了减少这种损害，我们可以用检测器（如似然检测器）来权衡使bin与用户间信道的误比特率（BER）成比例。为了获得译码基站需要知道用户之间信道的差错特性。

　　为了避免上面提到的差错传播问题，Laneman等提出了一种混合译码转发方法，当衰落信道具有较高的SNR时，用户可以对其伙伴的数据进行译码，而当信道具有低SNR时，用户返回到非协作模式。Laneman提出的这种方案在信噪比较高时，两用户的检测转发模式不仅和放大转发模式一样，可以达到二阶的分集增益，而且可以获得更低的BER和误块率（BLER）。

　　在以上两种协作模式的基础上，还有另外一类延伸，即增强中继。增强中继是根据用户－基站间的信道质量来决定是否进行中继，一般的实现方式是：基站以广播的形式发送一个反馈信息，然后用户和其伙伴根据反馈信息决定是否协作，若基站认为信道质量较好，不需要进行协作，则用户发送下一部分信息，从而提高了频谱效率。