雙向中繼信道模型的正交差分空時網(wǎng)絡編碼方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙向中繼信道模型的正交差分空時網(wǎng)絡編碼方法，所述模型包括兩個信源和，一個中繼R，信源引入多天線機制，配備有多個天線；包括如下步驟：信號傳輸過程分為兩個階段：信源傳輸階段，比特流通過星座映射、Alamouti編碼、差分空時調(diào)制，得到發(fā)射信號矩陣；中繼廣播階段，實現(xiàn)信號的接收、檢測、解調(diào)，然后實現(xiàn)兩信源信息的異或網(wǎng)絡編碼、差分調(diào)制，并映射為發(fā)送符號，廣播給兩信源；其中信號接收時采用多分組處理，采用多符號差分球形譯碼完成信號檢測，對上行鏈路中繼和下行鏈路信源的接收信號譯碼都適用。
【專利說明】雙向中繼信道模型的正交差分空時網(wǎng)絡編碼方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于無線通信領域，主要涉及多輸入多輸出雙向中繼信道(Multipleinput multiple output Two-Way Relay Channel ,MIMO-TWRC)模型中的一種正交差分空時網(wǎng)絡編碼(ODSTNC)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，多輸入多輸出雙向中繼通信網(wǎng)絡(MIMO-TffRC )是一種雙向多跳中繼網(wǎng)絡，結(jié)合了雙向中繼通信模型和多輸入多輸出技術(shù)，能充分利用空間資源，進一步擴大了網(wǎng)絡覆蓋范圍，不僅能獲得很高的分集增益，而且能夠進一步提高傳輸效率。TWRC網(wǎng)絡中，終端可以是兩個距離較遠的基站，中繼可以是一個移動設備，如手機等，所以該網(wǎng)絡可用于完成公共無線網(wǎng)絡中距離較遠的兩基站之間的信息傳遞。另外，MIM0-TWRC模型也可以用于傳感器網(wǎng)絡中兩匯聚中心的信息交換等，結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)。
[0003]通常，每個節(jié)點采用半雙工的方式傳送數(shù)據(jù)，對于雙向中繼網(wǎng)絡中的傳統(tǒng)協(xié)作存儲轉(zhuǎn)發(fā)方案，中繼節(jié)點每次只能轉(zhuǎn)發(fā)一個信號，很大程度上浪費了時隙資源，降低了傳輸速率。而一種新的傳輸方案，即網(wǎng)絡編碼(network coding, NC),要求在中繼處,對接收到多個信源的信號進行合并，然后進行廣播，能夠節(jié)省時隙開銷，提高傳輸速率。很多研究也證明，網(wǎng)絡編碼的應用不僅能有效解決中繼節(jié)點協(xié)作通信頻譜利用率較低的問題，而且可提高系統(tǒng)的資源利用率，獲得網(wǎng)絡編碼增益。
[0004]一般情況下，在無線環(huán)境中對接收端接收到的信號進行檢測，需要估計每條信道的信息。但在實際中，當移動設備處于移動狀態(tài)或終端在比較惡劣的環(huán)境中，很難獲得準確的信道信息，特別是MIM0-TWRC模型中多條信道處于快速變化的移動環(huán)境時，信道估計更增加了系統(tǒng)設計復雜度和難度。針對這個問題，常采用差分調(diào)制避免信道估計?；诖耍貌罘终{(diào)制技術(shù)，可以實現(xiàn)用于雙向中繼信道網(wǎng)絡的差分網(wǎng)絡編碼(differentialnetwork coding, D-NC)方案,常規(guī)的D-NC方案不需要知道信道信息,但僅實現(xiàn)單天線傳輸，不能獲得較高的分集增益。因此。將D-NC方案應用在MMO-TWRC網(wǎng)絡中，利用MMO技術(shù)的優(yōu)勢，構(gòu)造正交空時分組碼，可以獲得滿分集增益，進一步提高系統(tǒng)性能。
[0005]而針對接收端對已接收差分調(diào)制信號的解碼，通常采用差分檢測進行信號譯碼。但是常規(guī)差分檢測與相關(guān)檢測之間存在3dB性能差距，為縮短這一差距，差分檢測可擴展到多符號差分檢測(MSDD)中，對符號采用多分組處理，實現(xiàn)性能的提高。對于MSDD，可表述為在一個分組長度內(nèi)，用接收機連續(xù)接收到的N個符號聯(lián)合檢測N-1個符號。最優(yōu)MSDD算法是最大似然(ML)差分譯碼，由于其窮盡搜索所有信號，復雜度隨著調(diào)制節(jié)點數(shù)和分組長度的增加呈指數(shù)形式增加，所以常通過深度優(yōu)先多符號差分球形譯碼(MSDSD)算法降低前者計算復雜度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種雙向中繼信道模型的正交差分空時網(wǎng)絡編碼方法，所述模型包括兩個信源馬和Jf2 ,—個中繼R，信源引入多天線機制，配備有多個天線；包括如下步驟:信號傳輸過程分為兩個階段:信源傳輸階段，比特流通過星座映射、Alamouti編碼、差分空時調(diào)制，得到發(fā)射信號矩陣；中繼廣播階段，實現(xiàn)信號的接收、檢測、解調(diào)，然后實現(xiàn)兩信源信息的異或網(wǎng)絡編碼、差分調(diào)制，映射為發(fā)送符號，并廣播給兩信源；其中信號接收時采用多分組處理，采用MSDSD完成信號譯碼，對上行鏈路中繼和下行鏈路信源的接收信號譯碼都適用。
[0007]進一步的，下行鏈路中，信源對檢測后的比特信息，與本身信息進行反異或處理，消除自身干擾。
[0008]進一步的，所采用模型為MMO雙向中繼信道，信源X1和X2分別配有2個獨立天線，中繼R為單天線。
[0009]進一步的，所述信源所發(fā)送比特信息是隨機產(chǎn)生的，相互獨立，互不影響。
[0010]進一步的，本方法適用于多種無線信道，如高斯信道、瑞利信道等常見信道模型。
[0011]本發(fā)明的特點=MMO-TWRC模型能很好的體現(xiàn)出兩信源間的信息交換，模型構(gòu)造簡單，通信方式靈活，利用信源與中繼之間的多天線信道，能夠保證較高的傳輸性能，同時中繼節(jié)點的網(wǎng)絡編碼，可獲得更高的傳輸效率。本方案具有成本低，功耗小，結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)的優(yōu)點。且多符號差分球形譯碼應用與接收信號的檢測，便于操作，容易實現(xiàn)，能在很大程度上降低最優(yōu)檢測算法最大似然譯碼的計算復雜度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是雙向中繼信道MMO-TWRC模型結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2a是正交差分空時網(wǎng)絡編碼ODSTNC方法的上行鏈路傳輸示意圖；
圖2b是正交差分空時網(wǎng)絡編碼ODSTNC方法的下行鏈路中繼到信源的傳輸示意圖；
圖3是應用于ODSTNC方法中的接收信號檢測算法多符號差分球形譯碼MSDSD的算法流程框圖；
圖4是ODSTNC方法中兩種接收信號譯碼算法的計算復雜度比較示意圖；
圖5是信道衰落不同情況下，采用不同譯碼算法時的ODSTNC方法；
圖6是不同分組長度的MSDSD算法應用于ODSTNC方法下的性能比較示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面主要結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施進行詳細的描述。
[0014]按照本發(fā)明提出的應用于MIM0-TWRC模型中的ODSTNC方法的具體實施例，系統(tǒng)模型如圖1所示，基本框圖如圖3所示，主要按照下列步驟進行:
系統(tǒng)模型包括兩個信源為和石，其中信源Xk =(k= 1,2)產(chǎn)生二進制比特流，且比
特信息.經(jīng)過星座映射:
【權(quán)利要求】
1.雙向中繼信道模型的正交差分空時網(wǎng)絡編碼方法，所述模型包括兩個信源;和12 ,—個中繼R，信源引入多天線機制，配備有多個天線；包括如下步驟:信號傳輸過程分為兩個階段:信源傳輸階段，比特流通過星座映射、Alamouti編碼、差分空時調(diào)制，得到發(fā)射信號矩陣；中繼廣播階段，實現(xiàn)信號的接收、檢測、解調(diào)，然后實現(xiàn)兩信源信息的異或網(wǎng)絡編碼、差分調(diào)制，映射為發(fā)送符號，并廣播給兩信源；其中信號接收時采用多分組處理，采用MSDSD完成信號譯碼，對上行鏈路中繼和下行鏈路信源的接收信號譯碼都適用。
2.如權(quán)利要求1所述的雙向中繼信道模型的正交差分空時網(wǎng)絡編碼方法，其特征在于:下行鏈路中，信源對檢測后的比特信息，與本身信息進行反異或處理，消除自身干擾。
3.如權(quán)利要求1所述的雙向中繼信道模型的正交差分空時網(wǎng)絡編碼方法，其特征在于:所采用模型為MMO雙向中繼信道，信源X1和X2分別配有2個獨立天線，中繼R為單天線。
4.如權(quán)利要求1所述的雙向中繼信道模型的正交差分空時網(wǎng)絡編碼方法，其特征在于:所述信源所發(fā)送比特信息是隨機產(chǎn)生的，相互獨立，互不影響。
5.如權(quán)利要求1所述的雙向中繼信道模型的正交差分空時網(wǎng)絡編碼方法，其特征在于:本方法適用于多種無線信道，如高斯信道、瑞利信道等常見信道模型。
【文檔編號】H04L1/00GK103516484SQ201310466504
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月9日
【發(fā)明者】金小萍, 韓新強, 朱瑞鑫 申請人:中國計量學院