專(zhuān)利名稱：基于網(wǎng)絡(luò)編碼的協(xié)作中繼傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)編碼和協(xié)作中繼技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的協(xié)作中 繼傳輸方法。
背景技術(shù)：
中繼技術(shù)就是在通信的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)間引入中繼節(jié)點(diǎn)，源節(jié)點(diǎn)發(fā)給目的節(jié)點(diǎn) 的信息一方面可以在源和目的間的直連鏈路上傳輸，另一方面可通過(guò)中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行接力轉(zhuǎn) 發(fā)給目的節(jié)點(diǎn)。中繼技術(shù)在無(wú)線通信中具有廣泛的應(yīng)用，如衛(wèi)星通信、蜂窩通信、無(wú)線mesh 網(wǎng)絡(luò)等都可采用中繼傳輸技術(shù)提高系統(tǒng)的傳輸性能。協(xié)作中繼亦被稱作為協(xié)作分集，是單路徑中繼的一個(gè)擴(kuò)展方案，其通過(guò)在源節(jié)點(diǎn) 和目的節(jié)點(diǎn)之間引入一個(gè)或者多個(gè)具有共同覆蓋區(qū)域的節(jié)點(diǎn)充當(dāng)中繼節(jié)點(diǎn)，利用多個(gè)相對(duì) 獨(dú)立的路徑將信號(hào)傳輸給目的節(jié)點(diǎn)，目的節(jié)點(diǎn)將接收到多路徑的信號(hào)進(jìn)行組合檢測(cè)。因此， 協(xié)作中繼技術(shù)已被認(rèn)為是未來(lái)無(wú)線通信發(fā)展的重要方向。在保證高可靠性的同時(shí)，進(jìn)一步 提升無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的新信息傳輸速率。網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)是一種新興的傳輸技術(shù)，通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)對(duì)信息進(jìn)行不同級(jí)別的運(yùn) 算而進(jìn)行編碼，并在目的地端進(jìn)行相應(yīng)的解碼運(yùn)算。這樣可以有效節(jié)省無(wú)線傳輸?shù)臅r(shí)隙，提 高頻譜利用效率，提升網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸流量。現(xiàn)有協(xié)作中繼傳輸方案的系統(tǒng)頻譜利用率并不充分，因?yàn)樵诂F(xiàn)有協(xié)作中繼傳輸方 案，雖然通過(guò)中繼的引入，提高了傳輸?shù)目煽啃院陀行裕欢诎腚p工模式下，中繼的轉(zhuǎn) 發(fā)需要多占一個(gè)時(shí)隙才能完成，因此頻譜利用效率并不充分，而且也并未充分挖掘出潛在 的協(xié)作分集增益。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何提供一種能夠提高傳輸分集增益、有效對(duì)抗無(wú) 線信道衰落，進(jìn)一步提高信息傳輸質(zhì)量、系統(tǒng)傳輸可靠性和頻譜利用率的協(xié)作中繼傳輸方案。( 二 )技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的協(xié)作中繼傳輸方法，在 該方法中，共有一個(gè)源節(jié)點(diǎn)、m個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)、k個(gè)目的節(jié)點(diǎn)以及m+k個(gè)子信道參與協(xié)作中繼傳 輸，其中m、k均為正整數(shù)，且該方法包括以下步驟Si、源節(jié)點(diǎn)將待發(fā)送的信息分別進(jìn)行η種不同的網(wǎng)絡(luò)編碼運(yùn)算，得到η個(gè)不同的編 碼信號(hào)，η為正整數(shù)；S2、源節(jié)點(diǎn)利用m個(gè)子信道將所述η個(gè)不同的編碼信號(hào)分別發(fā)送給m個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)， 同時(shí)利用其余的k子信道將所述待發(fā)送的信息分別發(fā)送給k個(gè)目的節(jié)點(diǎn)；S3、所述m個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)將接收到的所述η個(gè)不同的編碼信號(hào)分別進(jìn)行去噪處理，然后分別轉(zhuǎn)發(fā)給k個(gè)目的節(jié)點(diǎn)，k個(gè)目的節(jié)點(diǎn)各自在接收到來(lái)自源節(jié)點(diǎn)和m個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)的總 共n+1路信號(hào)后，各自進(jìn)行解碼運(yùn)算和信號(hào)合并處理，得到各自的接收信息。在步驟Sl中，所述網(wǎng)絡(luò)編碼運(yùn)算包括加、減編碼運(yùn)算，相應(yīng)地，在步驟S3中，所述 解碼運(yùn)算包括加、減編碼運(yùn)算的逆運(yùn)算。在步驟S3中，利用最大比合并的方法進(jìn)行信號(hào)合并處理。其中，所述子信道為正交子信道。(三)有益效果本發(fā)明將協(xié)作中繼技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)有效結(jié)合，提出了一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的協(xié) 作中繼傳輸方案。該方案中，由于網(wǎng)絡(luò)編碼的引入，產(chǎn)生了額外的協(xié)作分集增益，因此，同樣 在兩時(shí)隙的條件下，通信可靠性和頻譜效率更高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明，該方案提高了傳輸分集 增益、能有效對(duì)抗無(wú)線信道衰落、進(jìn)一步提高了信息傳輸質(zhì)量、系統(tǒng)傳輸可靠性和頻譜利用率。


圖1是本發(fā)明的方法流程圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)模型，其中示出了所涉及的節(jié)點(diǎn)類(lèi)型；圖3中(a)和(b)是本發(fā)明實(shí)施例的方法的傳輸過(guò)程圖解；圖4是本發(fā)明在下行蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用示意圖；圖5中(a)和(b)是本發(fā)明的方法與傳統(tǒng)中繼方案的性能比較圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施 例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。如圖2、3所示，并參考圖1的流程圖，本實(shí)施例所涉及的源節(jié)點(diǎn)為S，中繼節(jié)點(diǎn)為 Rl和R2，目的節(jié)點(diǎn)為A和B。假設(shè)S要發(fā)送給A的信息為a，要發(fā)送給B的信息為b。所提 協(xié)作中繼方案將在兩個(gè)時(shí)隙完成信息從S到A和B的傳輸，具體包括如下步驟S1、S將a和b做兩種操作的編碼運(yùn)算，假設(shè)為“ + ”和“_”兩種運(yùn)算，分別得到a+b 和a-b兩種結(jié)果(圖3中(a))；S2、利用兩個(gè)正交子信道將a+b和a_b分別發(fā)送給Rl和R2，與此同時(shí)，將a和b利 用另外兩個(gè)正交子信道分別發(fā)送給A和B(圖3中(a))；該步驟中采用正交子信道發(fā)送信 號(hào)可以減少a、b、a+b、a-b這四路信號(hào)之間的干擾。S3,Rl和R2在接收到a_b和a+b后分別作去噪處理，而后將結(jié)果同時(shí)發(fā)送給A和 B ；如此，A將得到在第一個(gè)時(shí)隙收到的a和第二個(gè)時(shí)隙收到的a-b和a+b，通過(guò)解碼會(huì)得到 a的三個(gè)不同的信號(hào)樣本，之后采用最大比合并方法得到a，同理，B將得到在第一個(gè)時(shí)隙收 到的b和第二個(gè)時(shí)隙收到的a-b和a+b，通過(guò)解碼會(huì)得到b的三個(gè)不同的信號(hào)拷貝，之后采 用最大比合并方法得到b(圖3中(b))。利用最大比合并的方法得到接收信號(hào)可以使η個(gè) 支路的最大比合并的信干噪比達(dá)到η個(gè)獨(dú)立支路的信干噪比的總和，從而提高了信息傳輸 質(zhì)量。需要說(shuō)明的是，在上述過(guò)程中，我們采用了 “ + ”和“_”來(lái)做網(wǎng)絡(luò)編碼運(yùn)算，實(shí)際上采用其他域上的運(yùn)算做網(wǎng)絡(luò)編碼亦可，只要保證在目的端可解就行。另外在實(shí)施例的第S3 步，采用了最大比合并方法，實(shí)際上根據(jù)信道實(shí)際條件亦可換成其他合并方法。為證明本發(fā)明方案的先進(jìn)性，進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)考慮了多小區(qū)場(chǎng)景下，小區(qū) 內(nèi)干擾、小區(qū)間干擾、環(huán)境噪聲、信道的多徑衰落和陰影衰落等因素并存條件下的方案的性 能問(wèn)題。下面舉例說(shuō)明將上述實(shí)施例中所述方案，應(yīng)用到了 CDMA蜂窩網(wǎng)絡(luò)的下行傳輸中，子信道采用了 正交擴(kuò)頻碼來(lái)區(qū)分，每個(gè)小區(qū)均勻部署了 6個(gè)這樣的中繼，如圖4所示，其中發(fā)送節(jié)點(diǎn)為基 站，目的節(jié)點(diǎn)為應(yīng)用用戶。同時(shí)考慮小區(qū)內(nèi)基站和中繼干擾，以及臨近6個(gè)小區(qū)基站和36 個(gè)中繼的小區(qū)間干擾的情況下，本發(fā)明所述的方案在陰影衰落和多徑衰落共同存在的網(wǎng)絡(luò) 環(huán)境中，仍然可有效提高中繼用戶的通信質(zhì)量和系統(tǒng)性能。由圖5的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，本 發(fā)明所提網(wǎng)絡(luò)編碼協(xié)作中繼方案，可有效降低系統(tǒng)的阻塞率并同時(shí)提高系統(tǒng)頻譜的利用效 率。圖5的(a)、(b)中，傳統(tǒng)中繼方案1指的是3GPP LTE-Advanced中定義的Type-ΙΙ中 繼方案；傳統(tǒng)中繼方案2指的是3GPP LTE-Advanced中定義的Type-I中繼方案。以上實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有 等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的協(xié)作中繼傳輸方法，其特征在于，在該方法中，共有一個(gè)源節(jié) 點(diǎn)、m個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)、k個(gè)目的節(jié)點(diǎn)以及m+k個(gè)子信道參與協(xié)作中繼傳輸，其中m、k均為正整 數(shù)，且該方法包括以下步驟51、源節(jié)點(diǎn)將待發(fā)送的信息分別進(jìn)行η種不同的網(wǎng)絡(luò)編碼運(yùn)算，得到η個(gè)不同的編碼信 號(hào)，η為正整數(shù)；52、源節(jié)點(diǎn)利用m個(gè)子信道將所述η個(gè)不同的編碼信號(hào)分別發(fā)送給m個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)，同時(shí) 利用其余的k子信道將所述待發(fā)送的信息分別發(fā)送給k個(gè)目的節(jié)點(diǎn)；53、所述m個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)將接收到的所述η個(gè)不同的編碼信號(hào)分別進(jìn)行去噪處理，然后分 別轉(zhuǎn)發(fā)給k個(gè)目的節(jié)點(diǎn)，k個(gè)目的節(jié)點(diǎn)各自在接收到來(lái)自源節(jié)點(diǎn)和m個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)的總共n+1 路信號(hào)后，各自進(jìn)行解碼運(yùn)算和信號(hào)合并處理，得到各自的接收信息。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟Sl中，所述網(wǎng)絡(luò)編碼運(yùn)算包括加、減 編碼運(yùn)算，相應(yīng)地，在步驟S3中，所述解碼運(yùn)算包括加、減編碼運(yùn)算的逆運(yùn)算。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟S3中，利用最大比合并的方法進(jìn)行信 號(hào)合并處理。
4.如權(quán)利要求1 3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述子信道為正交子信道。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的協(xié)作中繼傳輸方法，包括以下步驟S1、源節(jié)點(diǎn)將待發(fā)送的信息分別進(jìn)行n種不同的網(wǎng)絡(luò)編碼運(yùn)算，得到n個(gè)不同的編碼信號(hào)；S2、源節(jié)點(diǎn)利用m個(gè)子信道將所述n個(gè)不同的編碼信號(hào)分別發(fā)送給m個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)，同時(shí)利用其余的k子信道將所述待發(fā)送的信息分別發(fā)送給k個(gè)目的節(jié)點(diǎn)；S3、所述m個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)將接收到的所述n個(gè)不同的編碼信號(hào)分別進(jìn)行去噪處理，然后分別轉(zhuǎn)發(fā)給k個(gè)目的節(jié)點(diǎn)，k個(gè)目的節(jié)點(diǎn)各自在接收到來(lái)自源節(jié)點(diǎn)和m個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)的總共n+1路信號(hào)后，各自進(jìn)行解碼運(yùn)算和信號(hào)合并處理，得到各自的接收信息。本發(fā)明提高了傳輸分集增益、能有效對(duì)抗無(wú)線信道衰落、進(jìn)一步提高了信息傳輸質(zhì)量、系統(tǒng)傳輸可靠性和頻譜利用率。
文檔編號(hào)H04L1/06GK102136883SQ20111006270
公開(kāi)日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2011年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月15日
發(fā)明者易粟, 樊平毅, 熊軻, 雷鳴 申請(qǐng)人:日電(中國(guó))有限公司, 清華大學(xué)