專利名稱:多址接入信道下自適應(yīng)編碼中繼系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)上行多址中繼接入信道,設(shè)計自適應(yīng)中繼策略和相應(yīng)的中繼方法與目的節(jié)點迭代解碼方法。
背景技術(shù):
在未來無線通信系統(tǒng)中,中繼將大規(guī)模用于提高鏈路的傳輸質(zhì)量、改善網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和用戶間的公平性。傳統(tǒng)中繼的做法主要有兩種方式,放大轉(zhuǎn)發(fā)(Amplify-Forward,簡記為AF)和解碼轉(zhuǎn)發(fā)(Decode-Forward,簡記為DF),放大轉(zhuǎn)發(fā)又稱為非再生中繼,解碼轉(zhuǎn)發(fā)又稱為再生中繼。放大轉(zhuǎn)發(fā)對收到的信號僅進行一定功率因子的放大就轉(zhuǎn)發(fā)給目的節(jié)點,不需要解碼恢復(fù),操作簡單,性能良好,但它同時也會對噪聲進行放大。解碼轉(zhuǎn)發(fā)需要對發(fā)端的信號進行解碼恢復(fù),由于無線信道的惡劣性和不確定性,解碼后的比特信息往往有錯誤, 若將這些錯誤的比特再進行編碼轉(zhuǎn)發(fā)給目的節(jié)點,將導(dǎo)致錯誤傳播,惡化系統(tǒng)性能。解碼轉(zhuǎn)發(fā)策略在信道條件較好的情況下性能不錯,但在信道條件較差的情況時,錯誤傳播現(xiàn)象比較嚴重,性能將快速極度惡化。網(wǎng)絡(luò)編碼是一種融合了路由和編碼的信息交換技術(shù),它的核心思想是在網(wǎng)絡(luò)中的各個節(jié)點上對各條信道上收到的信息進行線性或者非線性的處理,然后轉(zhuǎn)發(fā)給下游節(jié)點, 中間節(jié)點扮演著編碼器或信號處理器的角色。無線信道的廣播特性和無線網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流的雙向性非常適合使用網(wǎng)絡(luò)編碼。目前,網(wǎng)絡(luò)編碼的研究熱點已經(jīng)由傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)場景下的網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)轉(zhuǎn)向了無線網(wǎng)絡(luò)場景下的網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù),原來在網(wǎng)絡(luò)層處理的網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)下降到物理層跟物理層信號處理算法相結(jié)合,比如,物理層網(wǎng)絡(luò)編碼、基于網(wǎng)絡(luò)編碼的協(xié)作方案設(shè)計以及實際編碼協(xié)議性能評估等。相對于傳統(tǒng)的合作方案,基于網(wǎng)絡(luò)編碼的方案在同等的頻譜效率下可達到更高的分集增益。無線多址中繼接入信道下的網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)利用了從中繼鏈路轉(zhuǎn)發(fā)來的網(wǎng)絡(luò)編碼冗余信息,以幫助目的節(jié)點提高整體系統(tǒng)性能。由于無線信道的不可靠性,無線通信系統(tǒng)中通常需要信道編碼以進行鏈路錯誤保護,由此存在著網(wǎng)絡(luò)編碼與信道編碼的結(jié)合問題。一般來講,通常有兩種結(jié)合方式,分離網(wǎng)絡(luò)-信道編碼與聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)-信道編碼,并且這種結(jié)合方式通常是指目的收端的信號處理過程。分離網(wǎng)絡(luò)-信道解碼類方法,解網(wǎng)絡(luò)編碼與解信道編碼是分步進行的,兩個解碼過程不在同一個迭代循環(huán)里;而聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)-信道解碼類方法,解網(wǎng)絡(luò)編碼與解信道編碼是揉在一起進行的,兩個解碼過程在同一個迭代循環(huán)里。對于中繼操作,本質(zhì)的區(qū)別是,分離網(wǎng)絡(luò)-信道解碼類方法轉(zhuǎn)發(fā)的是信道編碼后的比特信息,而聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)-信道解碼類方法轉(zhuǎn)發(fā)的是信道編碼前的信息。由于受錯誤傳播現(xiàn)象的影響,聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)-信道解碼類方法在高信噪比環(huán)境下可獲得更好的性能,然而在低信噪比下性能極度惡化,甚至比無中繼的系統(tǒng)更差。分離網(wǎng)絡(luò)-信道解碼類方法,由于其可以采用軟中繼策略降低錯誤傳播的影響,在高信噪比環(huán)境下性能將差于聯(lián)合類方法,然而在低信噪比環(huán)境下可獲得更好的性能。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)編碼方案中,中繼節(jié)點需要對收到的源節(jié)點信息首先進行硬判決,再進行網(wǎng)絡(luò)編碼(模2加)操作,所謂的模2加就是按位異或運算操作,并轉(zhuǎn)發(fā)給目的節(jié)點。由于無線信道的不可靠性,中繼恢復(fù)出的源節(jié)點傳送的比特信息將不可避免地出現(xiàn)一些錯誤, 若對這些錯誤比特信息進一步進行網(wǎng)絡(luò)編碼并傳送給目的節(jié)點,不但不能改善源節(jié)點到目的節(jié)點的傳輸質(zhì)量,反而甚至會進一步惡化系統(tǒng)性能。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題,針對典型多址接入中繼信道場景,在對聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)信道編碼類方法和分離網(wǎng)絡(luò)信道編碼類方法進行深入研究的基礎(chǔ)上,本發(fā)明提出了一種自適應(yīng)的中繼策略和方法以適應(yīng)復(fù)雜多變的無線信道,充分發(fā)揮不同類方法的優(yōu)勢,獲得最優(yōu)化的系統(tǒng)性能。仿真結(jié)果表明該自適應(yīng)中繼系統(tǒng)和方法可獲得明顯優(yōu)于傳統(tǒng)方案的性能。本發(fā)明公開一種多址接入信道下自適應(yīng)編碼中繼系統(tǒng),其特征在于,包括解碼校驗?zāi)K,用于從源節(jié)點接收的數(shù)據(jù)進行解碼,然后進行循環(huán)冗余檢驗,分析運算的方式;自適應(yīng)中繼策略模塊,用于根據(jù)接收數(shù)據(jù)的差錯狀況,使用自適應(yīng)中繼策略;所述自適應(yīng)中繼策略模塊還包括中繼策略模塊,用于根據(jù)數(shù)據(jù)差錯狀況,采用網(wǎng)絡(luò)編碼中繼策略、重復(fù)中繼策略和 /或軟中繼策略,然后將中繼策略模塊處理后的數(shù)據(jù)傳輸給收端信號處理模塊;收端信號處理模塊,用于將中繼策略模塊處理后的數(shù)據(jù)采用聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)信道解碼策略、分布式Turbo類似解碼策略和/或分離式網(wǎng)絡(luò)信道解碼策略;對于數(shù)據(jù)的處理過程均采用軟比特信息進行操作。所述的自適應(yīng)編碼中繼系統(tǒng),其特征在于,所述自適應(yīng)中繼策略模塊中,用于自適應(yīng)中繼策略為,若接收數(shù)據(jù)均無差錯接收,則中繼策略模塊采用網(wǎng)絡(luò)編碼中繼策略,收端信號處理模塊采用聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)信道解碼策略;若僅有一路數(shù)據(jù)無差錯接收,其它存在誤碼,則中繼策略模塊對正確接收的數(shù)據(jù)采用重復(fù)中繼策略,收端信號處理模塊采用分布式Turbo類似解碼策略,其它無中繼輔助, 直接進行解碼恢復(fù)操作;若接收數(shù)據(jù)均存在差錯,則中繼策略模塊采用軟中繼策略,收端信號處理模塊采用分離式網(wǎng)絡(luò)信道解碼策略。所述的自適應(yīng)編碼中繼系統(tǒng),其特征在于,所述自適應(yīng)中繼策略模塊中,用于自適應(yīng)中繼策略為,若接收數(shù)據(jù)均無差錯,則中繼策略模塊采用網(wǎng)絡(luò)編碼中繼策略,收端信號處理模塊采用聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)信道解碼策略;否則,中繼策略模塊采用軟中繼策略,收端信號處理模塊采用分離式網(wǎng)絡(luò)信道解碼策略。所述的自適應(yīng)編碼中繼系統(tǒng),其特征在于,所述中繼策略模塊中,用于網(wǎng)絡(luò)編碼中繼策略為,中繼策略模塊對收到的來自源節(jié)點的信號數(shù)據(jù)進行軟解調(diào)、信道解碼和硬判操作,對其中恢復(fù)出的數(shù)據(jù)比特進行交織后,然后進行網(wǎng)絡(luò)編碼操作,最后對網(wǎng)絡(luò)編碼合并后的數(shù)據(jù)進行重新信道編碼調(diào)制并轉(zhuǎn)發(fā)給收端信號處理模塊用公式可表示為U1 =- rf“'; . i e {1,2}Hr = in ττ
其中,i是下標,用來表示源節(jié)點,yf表示中繼收到的來自源節(jié)點i的信息;函數(shù)
表示信道解碼操作廠表示硬判決輸出,〃,表示對來自源節(jié)點i的信息進行信道解碼和硬判決之后得到的數(shù)據(jù);η ( ·)表示交織操作,④表示模2加操作,Ur是中繼對一路信號與另一路交織后的信號進行模2加操作之后的結(jié)果;vr = Ψ (Ur)
,/ f —. γΓ ( "f )其中,函數(shù)ψ ( ·)表示信道編碼操作,νΦ)表示星座調(diào)制操作,Vr和Xr分別表示進行信道編碼和星座調(diào)制操作之后的結(jié)果。所述的自適應(yīng)編碼中繼系統(tǒng),其特征在于,所述中繼策略模塊中,用于重復(fù)中繼策略為,-Ur = τ(. ι,). i e {1,2}vr = Ψ (Ur)
■ 'y = r (''r)其中,i是下標,用來表示源節(jié)點。函數(shù)Ψ ( ·)表示信道編碼操作,1 表示對來自源節(jié)點i的信息進行信道解碼之后得到的數(shù)據(jù)。 表示中繼進行交織操作之后的結(jié)果。^t-) 表示星座調(diào)制操作,Vr和&分別表示進行信道編碼和星座調(diào)制操作之后的結(jié)果。所述的自適應(yīng)編碼中繼系統(tǒng),其特征在于,所述中繼策略模塊中,用于軟中繼策略為, 軟解調(diào)獲取每比特信息對數(shù)似然比值
= ψ(,!] ‘)
L2 = f(yl2})其中,識·》為軟解調(diào)函數(shù),L1, L2分別表示進行軟解調(diào)操作之后得到的對數(shù)似然比, 即軟比特信息,對二進制相移鍵控調(diào)制,直接為收到的高斯噪聲疊加后的信號;對其中的軟比特信息進行交織,L' 2 = Ji (L2)其中,π ( ·)為交織函數(shù),L' 2為交織之后的結(jié)果,交織長度為信道編碼后包的比特數(shù);根據(jù)從兩源節(jié)點信息的對數(shù)似然比值直接計算網(wǎng)絡(luò)編碼后比特的對數(shù)似然比值,
ιτ f*ri τ f
. - I ^ ι M"l * , _
I Λ f ' ~~ I y J l-.i-l I J - >其中,運算符圖為軟信息合并操作,Lr即為網(wǎng)絡(luò)編碼后比特的值,若1,I1, I2分別為比特U,U1, U2的軟比特信息,若〃i 〃」,其中·:.|表示網(wǎng)絡(luò)編碼操作,也就是異或操作, 則有
I /., r ----(-
—11 1 +其中e表示自然對數(shù);非線性函數(shù)限幅, I- ρ -.."—.— -W-J( IJρ)其中,豆(O為非線性限幅函數(shù),例如可以取為參toiili(m),其中α為需要優(yōu)化的伸縮因子;也可以為其它分段函數(shù),但需要恰當設(shè)計和優(yōu)化分段的拐點。\表示限幅操作之后的結(jié)果,也是中繼轉(zhuǎn)發(fā)給目的節(jié)點的信號。所述的自適應(yīng)編碼中繼系統(tǒng),其特征在于,所述收端信號處理模塊中,用于聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)信道解碼策略為,該策略對應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)編碼中繼策略,先將對中繼策略模塊轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)編碼信號進行軟信道解碼,獲得網(wǎng)絡(luò)編碼后比特的軟比特信息,由中繼鏈路經(jīng)過信道后的軟
比特信息廣 為
-- -Cfi/ , ψ(" β ν )其中,ξ 為從中繼節(jié)點到目的節(jié)點鏈路的信噪比,利用軟信道解碼獲得網(wǎng)絡(luò)編碼后比特的軟比特信息L(r),該信息將用戶提取Sl 信道解碼器和S2信道解碼器的先驗信息,有Lm = Φ.. lU:' 其中,函數(shù)Ψ—1 ( ·)表示信道解碼操作,Γ)表示軟比特信息輸出;將解網(wǎng)絡(luò)編碼與解信道編碼同置于同一循環(huán)中,具體信號處理過程為,初始化Sl信道解碼器的先驗信息,£},l) O其中,0為與信道編碼前序列等長的0序列;解源節(jié)點的信息得到L(1),然后獲得外信息= ψ |/.;11./.;(Ι:)其中,第二個參量/J '為比特先驗信息,若無第二個參量,表示無比特先驗信息,外信息f可計算為,/- Ij^ ·解網(wǎng)絡(luò)編碼,獲得其它源節(jié)點的比特先驗信息
/ 二'I — / I I ) — I < r.i
IJ, 4....... t‘ “ ‘ *I;' = ;:''{{ ;:: 其中,函數(shù)π -1 ( ·)為解交織操作;解其它源節(jié)點的信息得到L(2),然后獲得外信息= ψ if/.". f.;r)外信息產(chǎn)'可計算為,
權(quán)利要求
1.一種多址接入信道下自適應(yīng)編碼中繼系統(tǒng),其特征在于,包括解碼校驗?zāi)K,用于從源節(jié)點接收的數(shù)據(jù)進行解碼,然后進行循環(huán)冗余檢驗,分析運算的方式;自適應(yīng)中繼策略模塊,用于根據(jù)接收數(shù)據(jù)的差錯狀況,使用自適應(yīng)中繼策略;所述自適應(yīng)中繼策略模塊還包括中繼策略模塊,用于根據(jù)數(shù)據(jù)差錯狀況,采用網(wǎng)絡(luò)編碼中繼策略、重復(fù)中繼策略和/或軟中繼策略,然后將中繼策略模塊處理后的數(shù)據(jù)傳輸給收端信號處理模塊;收端信號處理模塊,用于將中繼策略模塊處理后的數(shù)據(jù)采用聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)信道解碼策略、 分布式Turbo類似解碼策略和/或分離式網(wǎng)絡(luò)信道解碼策略;對于數(shù)據(jù)的處理過程均采用軟比特信息進行操作。
2.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)編碼中繼系統(tǒng),其特征在于,所述自適應(yīng)中繼策略模塊中,用于自適應(yīng)中繼策略為,若接收數(shù)據(jù)均無差錯接收,則中繼策略模塊采用網(wǎng)絡(luò)編碼中繼策略,收端信號處理模塊采用聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)信道解碼策略;若僅有一路數(shù)據(jù)無差錯接收,其它存在誤碼,則中繼策略模塊對正確接收的數(shù)據(jù)采用重復(fù)中繼策略,收端信號處理模塊采用分布式Turbo類似解碼策略,其它無中繼輔助,直接進行解碼恢復(fù)操作;若接收數(shù)據(jù)均存在差錯,則中繼策略模塊采用軟中繼策略,收端信號處理模塊采用分離式網(wǎng)絡(luò)信道解碼策略。
3.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)編碼中繼系統(tǒng),其特征在于,所述自適應(yīng)中繼策略模塊中,用于自適應(yīng)中繼策略為,若接收數(shù)據(jù)均無差錯,則中繼策略模塊采用網(wǎng)絡(luò)編碼中繼策略,收端信號處理模塊采用聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)信道解碼策略;否則,中繼策略模塊采用軟中繼策略,收端信號處理模塊采用分離式網(wǎng)絡(luò)信道解碼策略。
4.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)編碼中繼系統(tǒng),其特征在于,所述中繼策略模塊中,用于網(wǎng)絡(luò)編碼中繼策略為,中繼策略模塊對收到的來自源節(jié)點的信號數(shù)據(jù)進行軟解調(diào)、信道解碼和硬判操作,對其中恢復(fù)出的數(shù)據(jù)比特進行交織后,然后進行網(wǎng)絡(luò)編碼操作,最后對網(wǎng)絡(luò)編碼合并后的數(shù)據(jù)進行重新信道編碼調(diào)制并轉(zhuǎn)發(fā)給收端信號處理模塊,用公式可表示為
5.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)編碼中繼系統(tǒng),其特征在于,所述中繼策略模塊中,用于重復(fù)中繼策略為,
6.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)編碼中繼系統(tǒng),其特征在于,所述中繼策略模塊中,用于軟中繼策略為,軟解調(diào)獲取每比特信息對數(shù)似然比值
7.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)編碼中繼系統(tǒng),其特征在于,所述收端信號處理模塊中, 用于聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)信道解碼策略為,該策略對應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)編碼中繼策略,先將對中繼策略模塊轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)編碼信號進行軟信道解碼,獲得網(wǎng)絡(luò)編碼后比特的軟比特信息,由中繼鏈路經(jīng)過信道后的軟比特信息過·〉為
8.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)編碼中繼系統(tǒng),其特征在于,所述收端信號處理模塊中, 用于分布式Turbo類似解碼策略為,根據(jù)中繼鏈路信道質(zhì)量進行加權(quán),得到中繼鏈路過信道后的軟比特信息丄丨“為
9.如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)編碼中繼系統(tǒng),其特征在于,所述收端信號處理模塊中, 用于分離式網(wǎng)絡(luò)信道解碼策略為,該策略對應(yīng)于軟中繼策略,先通過迭代信息傳遞策略從中繼鏈路信號提取合并相關(guān)冗余信息,然后進行信道解碼;中繼鏈路經(jīng)過信道后的軟比特信息/」’'’為/-:'.' -一 "2ξχηι ■ φ( β,.)其中,ξ srd為從源節(jié)點經(jīng)中繼節(jié)點到目的節(jié)點鏈路的等價信噪比,若軟比特信息序列 L1的信噪比為ξ工,軟比特信息序列L2的信噪比為ξ 2,軟比特信息合并序列L = L1 EB 1.2的信噪比為ξ,則有關(guān)系 ξ 彡 min( ξ 1; ξ 2)由此,ξ-可簡單取為π η(ξ 一 ξ J ;Lvc(1, Α)為從變量節(jié)點1到校驗節(jié)點A的外信息,Lcv(A, 1)為從校驗節(jié)點A到變量節(jié)點1的外信息。
10.如權(quán)利要求9所述的自適應(yīng)編碼中繼系統(tǒng),其特征在于,所述迭代消息傳遞策略具體為初始化從校驗節(jié)點A到變量節(jié)點的外信息,校驗節(jié)點A是一個虛擬節(jié)點,Lcv(A,i) = 0,i e {1,2,3},其中,0為與軟比特序列等長的0序列,i為下標標記;計算從變量節(jié)點i傳遞給校驗節(jié)點A的外信息,為Lvc(i,A) = LJLcv(A, i),i e {1,2,3};計算從校驗節(jié)點A傳遞給變量節(jié)點的外信息,為{/—,,-( J— 11 -一 L,-,(丄—υ [Q Lr,(丄--1Π /.,-,.( — 1. 2) /,.., (l..liffl Lr, (!, /1)— Π. .1)田 /.,JlJl其中,/:,·,.(:-Ii =們/.,.,.(丄.-" ,/:,.,(丄.-U —1.:.;ii,JI ( ·)表示交織操作;在經(jīng)過1次或多次完整迭代過程后,對軟比特信息序列IL1 = Lc^AaM和IL2 = L。v(A,3)}進行信道解碼,恢復(fù)出源節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù),LV。(1,A)為從變量節(jié)點1到校驗節(jié)點A的外信息,Lcv(A, 1)為從校驗節(jié)點A到變量節(jié)點1的外信息。
11.一種多址接入信道下自適應(yīng)編碼中繼方法,其特征在于,包括步驟步驟100,從源節(jié)點接收的數(shù)據(jù)進行解碼,然后進行循環(huán)冗余檢驗,分析運算的方式; 步驟200,根據(jù)接收數(shù)據(jù)的差錯狀況,使用自適應(yīng)中繼策略; 所述步驟200還包括步驟300,根據(jù)數(shù)據(jù)差錯狀況,采用網(wǎng)絡(luò)編碼中繼策略、重復(fù)中繼策略和/或軟中繼策略,然后將處理后的數(shù)據(jù)執(zhí)行步驟400 ;步驟400,將步驟300處理后的數(shù)據(jù)采用聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)信道解碼策略、分布式Turbo類似解碼策略和/或分離式網(wǎng)絡(luò)信道解碼策略;對于數(shù)據(jù)的處理過程均采用軟比特信息進行操作。
12.如權(quán)利要求11所述的自適應(yīng)編碼中繼方法,其特征在于,所述步驟300中的自適應(yīng)中繼策略還包括,步驟301,若接收數(shù)據(jù)均無差錯接收,則步驟300采用網(wǎng)絡(luò)編碼中繼策略,步驟400采用聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)信道解碼策略;步驟302,若僅有一路數(shù)據(jù)無差錯接收,其它存在誤碼,則步驟300對正確接收的數(shù)據(jù)采用重復(fù)中繼策略,步驟400采用分布式Turbo類似解碼策略,其它無中繼輔助,直接進行解碼恢復(fù)操作;步驟303,若接收數(shù)據(jù)均存在差錯,則步驟300采用軟中繼策略,步驟400采用分離式網(wǎng)絡(luò)信道解碼策略。
13.如權(quán)利要求11所述的自適應(yīng)編碼中繼方法,其特征在于,所述步驟300中的自適應(yīng)中繼策略還包括,步驟304,若接收數(shù)據(jù)均無差錯,則步驟300采用網(wǎng)絡(luò)編碼中繼策略,步驟400采用聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)信道解碼策略;步驟305,否則,步驟300采用軟中繼策略,步驟400采用分離式網(wǎng)絡(luò)信道解碼策略。
14.如權(quán)利要求11所述的自適應(yīng)編碼中繼方法,其特征在于,所述步驟300中的網(wǎng)絡(luò)編碼中繼策略還包括,步驟306,步驟300對收到的來自源節(jié)點的信號數(shù)據(jù)進行軟解調(diào)、信道解碼和硬判操作,對其中恢復(fù)出的數(shù)據(jù)比特進行交織后,然后進行網(wǎng)絡(luò)編碼操作,最后對網(wǎng)絡(luò)編碼合并后的數(shù)據(jù)進行重新信道編碼調(diào)制并轉(zhuǎn)發(fā)給收端信號處理模塊用公式可表示為
15.如權(quán)利要求11所述的自適應(yīng)編碼中繼方法,其特征在于,所述步驟300中的重復(fù)中繼策略還包括,步驟307,-Ur = π(: ι“. i ^ {1,2} Vr = ψ (Ur) I.— 之 %j-)其中,i是下標,用來表示源節(jié)點,函數(shù)ψ(·)表示信道編碼操作〃表示對來自源節(jié)點i的信息進行信道解碼之后得到的數(shù)據(jù),表示中繼進行交織操作之后的結(jié)果,W·)表示星座調(diào)制操作,Vr和&分別表示進行信道編碼和星座調(diào)制操作之后的結(jié)果。
16.如權(quán)利要求11所述的自適應(yīng)編碼中繼方法,其特征在于,所述步驟300中的軟中繼策略還包括,步驟308,軟解調(diào)獲取每比特信息對數(shù)似然比(LLR)值 -ι =j — -、‘ ; 2 ! ·其中,i是下標,用來表示源節(jié)點,^ 表示中繼收到的來自源節(jié)點i的信息;¢0為軟解調(diào)函數(shù),L1, L2分別表示進行軟解調(diào)操作之后得到的對數(shù)似然比,也就是軟比特信息,對二進制相移鍵控調(diào)制,直接為收到的高斯噪聲疊加后的信號; 步驟309,對其中軟比特信息進行交織, L' 2 = η (L2)其中,η ( ·)為交織函數(shù),L' 2為交織之后的結(jié)果,交織長度為信道編碼后包的比特數(shù);步驟310,根據(jù)從源節(jié)點信息的對數(shù)似然比值直接計算網(wǎng)絡(luò)編碼后比特的對數(shù)似然比值,τ — ι Λ m ι J / / . ~~ t 4 I i.I..I I J- )!其中,運算符ffl為軟信息合并操作(軟網(wǎng)絡(luò)編碼操作),Lr即為網(wǎng)絡(luò)編碼后比特的值, 若1,I1, I2分別為比特U,U1, U2的軟比特信息,若〃 “! ■ 〃2,其中· _表示網(wǎng)絡(luò)編碼操作,也就是異或操作,則有I - I1 田^ 111 TTT^其中e表示自然對數(shù); 步驟311,非線性函數(shù)限幅,'I' - I I \.< / · - -ι ? .1. J f其中,為非線性限幅函數(shù),其中α為需要優(yōu)化的伸縮因子,也可以為其它分段函數(shù),Xr表示限幅操作之后的結(jié)果。
17.如權(quán)利要求11所述的自適應(yīng)編碼中繼方法,其特征在于,所述步驟400中的聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)信道解碼策略還包括,步驟401,該方法對應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)編碼中繼策略,首先將對中繼轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)編碼信號進行軟信道解碼,獲得網(wǎng)絡(luò)編碼后比特的軟比特信息,由中繼鏈路經(jīng)過信道后的軟比特信息if)為
18.如權(quán)利要求11所述的自適應(yīng)編碼中繼方法,其特征在于,所述步驟400中的分布式 Turbo類似解碼策略還包括,步驟407,該方法對應(yīng)于重復(fù)中繼策略,目的節(jié)點信號處理分為兩部分,對重復(fù)中繼策略的源節(jié)點數(shù)據(jù)進行分布式Turbo類似解碼,而對另外無中繼輔助的一路直接進行信道解碼,步驟408,根據(jù)中繼鏈路信道質(zhì)量進行加權(quán),得到中繼鏈路過信道后的軟比特信息丄^為
19.如權(quán)利要求11所述的自適應(yīng)編碼中繼方法,其特征在干,所述步驟400中的分離式 網(wǎng)絡(luò)信道解碼策略還包括,步驟413,該方法對應(yīng)于軟中繼策略,先通過迭代信息傳遞策略從中繼鏈路信號提取合 并相關(guān)冗余信息,然后進行信道解碼;步驟414,中繼鏈路經(jīng)過信道后的軟比特信息為Lr “ 一 蛇、:srit ■ iptjjr/ .其中,I srd為從源節(jié)點經(jīng)中繼節(jié)點到目的節(jié)點鏈路的等價信噪比;若對數(shù)似然比值序列L1的信噪比為Iェ,對數(shù)似然比值序列L2的信噪比為12,軟信息合并序列i = L1 EB “的信噪比為し則有關(guān)系 I も min( I 1; 12)由此,もsrd可簡單取為min (もがIJ由于中繼轉(zhuǎn)發(fā)的為冗余信息,目的節(jié)點需要充分利用該冗余信息提升對源節(jié)點信息的 解碼性能;迭代消息傳遞策略可用來從具有一定冗余信息的多路信號中提取合并相關(guān)有用イロ‘ ;E、。
20.如權(quán)利要求19所述的自適應(yīng)編碼中繼方法,其特征在干,所述步驟413中的迭代信息傳遞策略具體步驟為 Ife3娶 F;01 -初始化從校驗節(jié)點A到變量節(jié)點的外信息,校驗節(jié)點A是一個虛擬節(jié)點, Lcv(A,i) = 0,i e {1,2,3},其中,0為與軟比特序列等長的0序列,i為下標標記; 步驟502,計算從變量節(jié)點i傳遞給校驗節(jié)點A的外信息,為 Lvc(i,A) = LJLcv(A, i),i e {1,2,3};f/-,,-(-l 1| 一 I-,-, Vl-Λ) EH /:r, 1:5— ,1!) 步l LAA.2) - Lf, |L —1) EB /.,,-CL Ji傳遞給變量節(jié)點的外信息,為I -1. }) — /· Γ, Π..Ι1 田 UL .1)其中丄.,.(::.1.) — Tl:/.,., ,"),/:,-,.(.、.," = fr(/"-“ I.:.;",并返回步驟 501 ; 在經(jīng)過1次或多次完整迭代過程后,對軟比特信息序列IL1 = Lc^AaM和IL2 = L。v(A, 3)}進行信道解碼,恢復(fù)出源節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù),Lvc(1, A)為從變量節(jié)點1到校驗節(jié)點A的外信息,Lcv(A, 1)為從校驗節(jié)點A到變量節(jié)點1的外信息。
全文摘要
一種多址接入信道下自適應(yīng)編碼中繼系統(tǒng),其特征在于,包括解碼校驗?zāi)K,從源節(jié)點接收的數(shù)據(jù)進行解碼,然后進行循環(huán)冗余檢驗,分析運算的方式;自適應(yīng)中繼策略模塊,根據(jù)接收數(shù)據(jù)的差錯狀況,使用自適應(yīng)中繼策略;所述白適應(yīng)中繼策略模塊還包括中繼策略模塊,用于根據(jù)數(shù)據(jù)差錯狀況,采用網(wǎng)絡(luò)編碼中繼策略、重復(fù)中繼策略和/或軟中繼策略,然后將中繼策略模塊處理后的數(shù)據(jù)傳輸給收端信號處理模塊;收端信號處理模塊,用于將中繼策略模塊處理后的數(shù)據(jù)采用聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)信道解碼策略、分布式Turbo類似解碼策略和/或分離式網(wǎng)絡(luò)信道解碼策略;對于數(shù)據(jù)的處理過程均采用軟比特信息進行操作。
文檔編號H04L1/00GK102497250SQ20111039984
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月5日
發(fā)明者劉航, 史崗, 周一青, 周恩, 石晶林 申請人:中國科學院計算技術(shù)研究所