基于空間調(diào)制的非對(duì)稱雙向中繼方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于空間調(diào)制的非對(duì)稱雙向中繼方法，主要解決非對(duì)稱雙向多天線中繼面臨的如何有效處理源節(jié)點(diǎn)信息速率不匹配的問題。采用三時(shí)隙的多址廣播協(xié)議，具體步驟包括：(1)源節(jié)點(diǎn)N1發(fā)送信息；(2)源節(jié)點(diǎn)N2發(fā)送信息；(3)中繼節(jié)點(diǎn)R執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)編碼；(4)中繼節(jié)點(diǎn)R廣播信息；(5)源節(jié)點(diǎn)解碼信息。其中步驟(1)在第一時(shí)隙完成，步驟(2)在第二時(shí)隙完成，步驟(3)、步驟(4)和步驟(5)均在第三時(shí)隙完成，本發(fā)明具有實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低，頻譜效率和能量效率高，誤碼率較低的優(yōu)點(diǎn)，特別適合每節(jié)點(diǎn)配置多根天線的非對(duì)稱雙向中繼信道的場(chǎng)景。
【專利說明】基于空間調(diào)制的非對(duì)稱雙向中繼方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】，更進(jìn)一步涉及多天線和雙向中繼【技術(shù)領(lǐng)域】中的一種基于空間調(diào)制的非對(duì)稱雙向中繼方法。本發(fā)明可應(yīng)用于由于距離、信道條件等不同產(chǎn)生的多天線非對(duì)稱雙向中繼通信場(chǎng)合中用戶雙方進(jìn)行信息交換。

【背景技術(shù)】
[0002]在雙向中繼信道中，由源節(jié)點(diǎn)A、源節(jié)點(diǎn)B、中繼節(jié)點(diǎn)R組成。當(dāng)兩個(gè)源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)由于距離、信道條件等不同而導(dǎo)致傳輸速率不同時(shí)，會(huì)形成非對(duì)稱雙向中繼信道。在該信道上一個(gè)重要的研究?jī)?nèi)容是中繼節(jié)點(diǎn)如何處理兩個(gè)源節(jié)點(diǎn)信息速率不匹配的問題。
[0003]Park 等人在文章 “Hierarchically modulated network coding forasymmetric two-way relay systems，，(IEEE Transact1n on VehicularTechnology, Volume:59, N0.5, June 2010)中公開了一種分級(jí)調(diào)制網(wǎng)絡(luò)編碼HMNC的方法。該方法針對(duì)兩個(gè)源節(jié)點(diǎn)之間存在直連鏈路的情況，采用三時(shí)隙的多址廣播協(xié)議，具體實(shí)施步驟是:在時(shí)隙1，將信息速率更高的源節(jié)點(diǎn)的發(fā)送信息A分為高優(yōu)先級(jí)信息和低優(yōu)先級(jí)信息，然后采用分級(jí)調(diào)制的方法，對(duì)該節(jié)點(diǎn)的發(fā)送信息進(jìn)行分級(jí)調(diào)制并廣播出去；信息速率較低的源節(jié)點(diǎn)只能夠解調(diào)出發(fā)送信息A高優(yōu)先級(jí)信息，中繼節(jié)點(diǎn)則可以解調(diào)出發(fā)送信息A的高優(yōu)先級(jí)信息和低優(yōu)先級(jí)信息。在時(shí)隙2，采用普通的調(diào)制方法對(duì)速率較低的源節(jié)點(diǎn)的發(fā)送信息B進(jìn)行調(diào)制并廣播出去；信息速率較高的源節(jié)點(diǎn)不能夠解調(diào)出有用的信息，中繼節(jié)點(diǎn)能夠解調(diào)出發(fā)送信息B。在時(shí)隙3，中繼節(jié)點(diǎn)將時(shí)隙I中解調(diào)出的發(fā)送信息A的低優(yōu)先級(jí)信息和時(shí)隙2中譯出的發(fā)送信息B逐比特異或后采用普通的調(diào)制方法將其廣播出去。兩個(gè)源節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的信息和自身的發(fā)送信息均能夠譯出對(duì)方的發(fā)送信息。該方法存在的不足之處是:需要根據(jù)目標(biāo)的高低優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)的誤碼率與優(yōu)先級(jí)指數(shù)的復(fù)雜關(guān)系，設(shè)計(jì)優(yōu)先級(jí)參數(shù)，復(fù)雜度較高，并且只能應(yīng)用于兩個(gè)源節(jié)點(diǎn)之間存在直接鏈路的場(chǎng)景。
[0004]XueHua Zhang 等人在文章“On hierarchical network coding versusopportunistic user select1n for two-way relay channels with asymmetric datarates，，(IEEE Transact1n on Communicat1ns, Volume:61, N0.7, July 2013)中公開了一種分級(jí)補(bǔ)零網(wǎng)絡(luò)編碼HZPNC的方法。該方法針對(duì)兩個(gè)源節(jié)點(diǎn)之間不存在直連鏈路的情況，主要操作是:中繼節(jié)點(diǎn)首先對(duì)速率較低的源節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息進(jìn)行補(bǔ)零，然后將兩個(gè)源節(jié)點(diǎn)的信息進(jìn)行簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)編碼，接下來將網(wǎng)絡(luò)編碼后的信息分為高優(yōu)先級(jí)信息和低優(yōu)先級(jí)信息，采用分級(jí)調(diào)制的方法，將網(wǎng)絡(luò)編碼后的信息廣播出去。該方法的不足之處是:與第一種方法類似，同樣需要設(shè)計(jì)優(yōu)先級(jí)參數(shù)，復(fù)雜度較高，不同之處是，分級(jí)補(bǔ)零網(wǎng)絡(luò)編碼HZPNC只能應(yīng)用于兩個(gè)源節(jié)點(diǎn)之間不存在直接鏈路的場(chǎng)景。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對(duì)非對(duì)稱雙向中繼如何處理源節(jié)點(diǎn)速率不匹配這一問題，提出一種適合非對(duì)稱傳輸速率的性能更好的雙向多天線中繼方法。
[0006]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的的具體步驟如下:
[0007]所述方法適用于下述場(chǎng)景:在不對(duì)稱雙向中繼的通信場(chǎng)合中，目標(biāo)速率不對(duì)稱的源節(jié)點(diǎn)N1和源節(jié)點(diǎn)N2，一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)R，每個(gè)節(jié)點(diǎn)中均設(shè)置一定數(shù)目的天線，天線設(shè)置的數(shù)目在2、4、8、16中任意選擇。所述方法包括步驟如下:
[0008](I)源節(jié)點(diǎn)N1發(fā)送信息:
[0009]在采用三時(shí)隙的多址廣播協(xié)議的第一時(shí)隙中完成以下步驟；
[0010](Ia)采用空間調(diào)制方法，源節(jié)點(diǎn)N1對(duì)發(fā)送信息A進(jìn)行空間調(diào)制，得到已調(diào)信息K ；
[0011](Ib)廣播已調(diào)信息K;
[0012](Ic)中繼節(jié)點(diǎn)R對(duì)接收的已調(diào)信息K進(jìn)行解調(diào)，得到解調(diào)信息D ;
[0013](Id)源節(jié)點(diǎn)N2對(duì)接收的已調(diào)信息K進(jìn)行解調(diào)，得到解調(diào)信息E ；
[0014](2)源節(jié)點(diǎn)N2發(fā)送信息:
[0015]在采用三時(shí)隙的多址廣播協(xié)議的第二時(shí)隙中完成以下步驟；
[0016](2a)采用空間調(diào)制方法，源節(jié)點(diǎn)N2對(duì)發(fā)送信息B進(jìn)行空間調(diào)制，得到已調(diào)信息J ；
[0017](2b)廣播已調(diào)信息J ;
[0018](2c)中繼節(jié)點(diǎn)R對(duì)接收的已調(diào)信息J進(jìn)行解調(diào)，得到解調(diào)信息F ；
[0019](2d)源節(jié)點(diǎn)N1對(duì)接收的已調(diào)信息J進(jìn)行解調(diào)，得到解調(diào)信息O ;
[0020](3)中繼節(jié)點(diǎn)R執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)編碼:
[0021]在采用三時(shí)隙的多址廣播協(xié)議的第三時(shí)隙中完成以下步驟；
[0022](3a)比較解調(diào)信息D和解調(diào)信息F的長(zhǎng)度，對(duì)其中較短的信息序列的末尾進(jìn)行補(bǔ)零操作，使二者的長(zhǎng)度相同，得到異或信息C和異或信息H ；
[0023](3b)將異或信息C和異或信息H逐比特異或，得到編碼信息G ；
[0024](4)中繼節(jié)點(diǎn)R廣播信息:
[0025]在采用三時(shí)隙的多址廣播協(xié)議的第三時(shí)隙中完成以下步驟；
[0026](4a)采用空間調(diào)制方法，中繼節(jié)點(diǎn)R對(duì)編碼信息G進(jìn)行空間調(diào)制，得到已調(diào)信息Z ；
[0027](4b)廣播已調(diào)信息Z ;
[0028](5)源節(jié)點(diǎn)解碼信息:
[0029]在采用三時(shí)隙的多址廣播協(xié)議的第三時(shí)隙中完成以下步驟；
[0030](5a)源節(jié)點(diǎn)N1和源節(jié)點(diǎn)N2，分別對(duì)接收到的已調(diào)信號(hào)Z進(jìn)行解調(diào)，得到解調(diào)信息V和解調(diào)信息W ；
[0031](5b)源節(jié)點(diǎn)N1將解調(diào)信息V與發(fā)送信息A進(jìn)行逐比特異或，源節(jié)點(diǎn)N2將解調(diào)信息W與發(fā)送信息B進(jìn)行逐比特異或，源節(jié)點(diǎn)N1處得到源節(jié)點(diǎn)N2的發(fā)送信息B，源節(jié)點(diǎn)N2處得到源節(jié)點(diǎn)N1的發(fā)送信息A，完成信息交換。
[0032]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0033]第一，由于本發(fā)明使用了空間調(diào)制方法來調(diào)制信息，其調(diào)制結(jié)果中的發(fā)送天線符號(hào)就是高優(yōu)先級(jí)，調(diào)制星座符號(hào)就是低優(yōu)先級(jí)，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的分級(jí)調(diào)制網(wǎng)絡(luò)編碼HMNC方法和分級(jí)補(bǔ)零網(wǎng)絡(luò)編碼HZPNC方法對(duì)分級(jí)調(diào)制的優(yōu)先級(jí)參數(shù)進(jìn)行復(fù)雜優(yōu)化操作的不足，使得本發(fā)明具有復(fù)雜度低的優(yōu)點(diǎn)。
[0034]第二，由于本發(fā)明將空間調(diào)制方法應(yīng)用在不對(duì)稱雙向中繼的通信場(chǎng)合中，使得每個(gè)節(jié)點(diǎn)都設(shè)置有多根天線，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的分級(jí)補(bǔ)零網(wǎng)絡(luò)編碼HZPNC方法只能單輸入單輸出的不足，使得本發(fā)明具有頻譜效率和能量效率高的優(yōu)點(diǎn)。
[0035]第三，由于本發(fā)明在兩個(gè)源節(jié)點(diǎn)間是否存在直連鏈路的情況下均實(shí)現(xiàn)了這兩個(gè)源節(jié)點(diǎn)間的信息交換，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的分級(jí)調(diào)制網(wǎng)絡(luò)編碼HMNC方法只能應(yīng)用于存在直連鏈路的場(chǎng)景，分級(jí)補(bǔ)零網(wǎng)絡(luò)編碼HZPNC方法只能應(yīng)用于不存在直連鏈路的場(chǎng)景的不足，使得本發(fā)明具有適應(yīng)性更好的優(yōu)點(diǎn)。
[0036]第四，由于本發(fā)明采用空間調(diào)制的方法利用了信道特性和調(diào)制星座傳輸信息，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的分級(jí)調(diào)制網(wǎng)絡(luò)編碼HMNC方法和分級(jí)補(bǔ)零網(wǎng)絡(luò)編碼HZPNC方法，僅利用調(diào)制星座傳輸信息時(shí)誤碼率較高的缺點(diǎn)，使得本發(fā)明具有誤碼率更低的優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1為本發(fā)明的非對(duì)稱雙向中繼信道存在直連鏈路的場(chǎng)景示意圖；
[0038]圖2為本發(fā)明的非對(duì)稱雙向中繼信道不存在直連鏈路的場(chǎng)景示意圖；
[0039]圖3為本發(fā)明的流程圖；
[0040]圖4為在圖2場(chǎng)景中端到端的誤碼性能仿真圖；
[0041]圖5為在圖3場(chǎng)景中端到端的誤碼性能仿真圖。

【具體實(shí)施方式】
[0042]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
[0043]本發(fā)明可用于在多天線非對(duì)稱雙向中繼通信的場(chǎng)合中，采用三時(shí)隙的多址廣播協(xié)議實(shí)現(xiàn)用戶雙方的信息交換。
[0044]本發(fā)明適用于下述場(chǎng)景:在不對(duì)稱雙向中繼的通信場(chǎng)合中，目標(biāo)速率不對(duì)稱的源節(jié)點(diǎn)N1和源節(jié)點(diǎn)N2，一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)R，每個(gè)節(jié)點(diǎn)中均設(shè)置一定數(shù)目的天線，天線設(shè)置的數(shù)目在2、4、8、16中任意選擇。
[0045]圖1所示場(chǎng)景為兩個(gè)目標(biāo)速率不對(duì)稱的源節(jié)點(diǎn)N1和源節(jié)點(diǎn)N2, —個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)R，且兩個(gè)源節(jié)點(diǎn)之間存在直接鏈路。圖1中以直線標(biāo)識(shí)第一時(shí)隙，在第一時(shí)隙內(nèi)源節(jié)點(diǎn)N1向中繼節(jié)點(diǎn)R和源節(jié)點(diǎn)N2廣播信息，點(diǎn)線標(biāo)識(shí)第二時(shí)隙，在第二時(shí)隙內(nèi)源節(jié)點(diǎn)N2向中繼節(jié)點(diǎn)R和源節(jié)點(diǎn)N1廣播信息，虛線標(biāo)識(shí)第三時(shí)隙，在第三時(shí)隙內(nèi)中繼節(jié)點(diǎn)R向源節(jié)點(diǎn)N1和源節(jié)點(diǎn)
N2廣播信息。
[0046]圖2所示場(chǎng)景為兩個(gè)目標(biāo)速率不對(duì)稱的源節(jié)點(diǎn)N1和源節(jié)點(diǎn)N2, —個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)R，且兩個(gè)源節(jié)點(diǎn)之間不存在直接鏈路。圖2中直線標(biāo)識(shí)第一時(shí)隙，在第一時(shí)隙內(nèi)源節(jié)點(diǎn)N1向中繼節(jié)點(diǎn)R廣播信息，點(diǎn)線標(biāo)識(shí)第二時(shí)隙，在第二時(shí)隙內(nèi)源節(jié)點(diǎn)N2向中繼節(jié)點(diǎn)R廣播信息，虛線標(biāo)識(shí)第三時(shí)隙，在第三時(shí)隙內(nèi)中繼節(jié)點(diǎn)R向源節(jié)點(diǎn)N1和源節(jié)點(diǎn)N2廣播信息。
[0047]空間調(diào)制技術(shù)是近年來提出的一種多天線空間復(fù)用技術(shù)。由于其單射頻傳輸特性，空間調(diào)制結(jié)構(gòu)發(fā)送端不需要天線間同步，且接收機(jī)僅需要一個(gè)簡(jiǎn)單的單數(shù)據(jù)流檢測(cè)器。另外，空間調(diào)制還能利用無源天線傳遞信息。因此，空間調(diào)制相比傳統(tǒng)的多天線技術(shù)具有更高的能量效率?？臻g調(diào)制通過發(fā)送天線符號(hào)和調(diào)制星座符號(hào)兩部分?jǐn)y帶信息，在不同的信道和多天線配置下，天線符號(hào)部分的誤碼率和調(diào)制星座符號(hào)的誤碼率有不同的大小關(guān)系。比如在4發(fā)4收的獨(dú)立同分布瑞利衰落多天線信道上，天線符號(hào)部分的誤碼率要遠(yuǎn)小于調(diào)制星座符號(hào)部分的誤碼率，因此空間調(diào)制在特定的多天線信道場(chǎng)景下，對(duì)天線符號(hào)部分和調(diào)制星座符號(hào)部分的信息具有不等錯(cuò)誤保護(hù)能力。
[0048]參照附圖3對(duì)本發(fā)明的步驟做進(jìn)一步的具體描述。具體實(shí)現(xiàn)步驟如下:
[0049]步驟1，源節(jié)點(diǎn)N1發(fā)送信息。
[0050]在采用三時(shí)隙的多址廣播協(xié)議的第一時(shí)隙中完成下列操作。
[0051]本發(fā)明采用空間調(diào)制方法，讓源節(jié)點(diǎn)N1對(duì)發(fā)送信息A進(jìn)行空間調(diào)制，得到已調(diào)信息K ;將發(fā)送信息A的前M個(gè)比特信息作為高優(yōu)先級(jí)信息A1，剩余的信息比特作為低優(yōu)先級(jí)信息A2，其中M按照M = 1g2N關(guān)系式確定，N表示天線的數(shù)量，采用空間調(diào)制的方法，將高優(yōu)先級(jí)信息A1映射為發(fā)送天線符號(hào)K1，低優(yōu)先級(jí)信息A2映射為調(diào)制星座符號(hào)K2，得到已調(diào)信息K，且已調(diào)信息K是由發(fā)送天線符號(hào)K1和調(diào)制星座符號(hào)K2組成，信息長(zhǎng)度，天線數(shù)量，調(diào)制星座大小的關(guān)系如下:
[0052]L = I Og2N+1 Og2Hi1
[0053]L1 = 1g2N
[0054]L2 = 1g2IH1
[0055]其中，L表示發(fā)送信息A的長(zhǎng)度，L1表示高優(yōu)先級(jí)信息A1的長(zhǎng)度，L2表示低優(yōu)先級(jí)信息A2的長(zhǎng)度，N表示天線數(shù)目，Hi1表示調(diào)制星座的大小。
[0056]本發(fā)明用采用空間調(diào)制選擇的天線，將已調(diào)信息K廣播出去。
[0057]中繼節(jié)點(diǎn)R對(duì)接收的已調(diào)信息K進(jìn)行解調(diào)，得到解調(diào)信息D，由于源節(jié)點(diǎn)N1到中繼節(jié)點(diǎn)R的中繼鏈路具有較好的信道條件，因此解調(diào)信息D中包含了高優(yōu)先級(jí)信息D1和低優(yōu)先級(jí){音息D2O
[0058]源節(jié)點(diǎn)N2對(duì)接收的已調(diào)信息K進(jìn)行解調(diào)，得到解調(diào)信息E，對(duì)圖1中的場(chǎng)景，由于源節(jié)點(diǎn)N1與源節(jié)點(diǎn)N2的直連鏈路的信道條件較差，因此解調(diào)信息E中只包含了高優(yōu)先級(jí)信息E1，對(duì)圖2中的場(chǎng)景，由于源節(jié)點(diǎn)N1與源節(jié)點(diǎn)N2之間不存在直連鏈路，因此解調(diào)信息E中沒有有用信息。
[0059]步驟2,源節(jié)點(diǎn)N2發(fā)送信息。
[0060]在采用三時(shí)隙的多址廣播協(xié)議的第二時(shí)隙中完成下列操作。
[0061]本發(fā)明采用空間調(diào)制方法，讓源節(jié)點(diǎn)N2對(duì)發(fā)送信息B進(jìn)行空間調(diào)制，得到已調(diào)信息J ;將發(fā)送信息B的前M個(gè)比特信息作為高優(yōu)先級(jí)信息B1，剩余的信息比特作為低優(yōu)先級(jí)信息B2，其中M按照M = 1g2N關(guān)系式確定，N表示天線的數(shù)量，采用空間調(diào)制的方法，將高優(yōu)先級(jí)信息B1映射為發(fā)送天線符號(hào)J1，低優(yōu)先級(jí)信息B2映射為調(diào)制星座符號(hào)J2，得到已調(diào)信息J，且已調(diào)信息J是由發(fā)送天線符號(hào)J1和調(diào)制星座符號(hào)J2組成，信息長(zhǎng)度，天線數(shù)量，調(diào)制星座大小的關(guān)系如下:
[0062]P = log2N+log2m2
[0063]P1 = 1g2N
[0064]P2 = log2m2
[0065]其中，P表示發(fā)送信息B的長(zhǎng)度，P1表示高優(yōu)先級(jí)信息B1的長(zhǎng)度，P2表示低優(yōu)先級(jí)信息B2的長(zhǎng)度，N表示天線數(shù)目，m2表示調(diào)制星座的大小。
[0066]本發(fā)明用采用空間調(diào)制選擇的天線，將已調(diào)信息J廣播出去。
[0067]中繼節(jié)點(diǎn)R對(duì)接收的已調(diào)信息J進(jìn)行解調(diào)，得到解調(diào)信息F，由于源節(jié)點(diǎn)N2到中繼節(jié)點(diǎn)R的中繼鏈路具有較好的信道條件，因此解調(diào)信息F中包含了高優(yōu)先級(jí)信息F1和低優(yōu)先級(jí)信息F2。
[0068]源節(jié)點(diǎn)N2對(duì)接收的已調(diào)信息b進(jìn)行解調(diào)，得到解調(diào)信息0，對(duì)圖1中的場(chǎng)景，由于源節(jié)點(diǎn)N1與源節(jié)點(diǎn)N2的直連鏈路的信道條件較差，因此解調(diào)信息O中只包含了高優(yōu)先級(jí)信息O1，對(duì)圖2中的場(chǎng)景，由于源節(jié)點(diǎn)N1與源節(jié)點(diǎn)N2之間不存在直連鏈路，因此解調(diào)信息O中沒有有用信息。
[0069]步驟3，中繼節(jié)點(diǎn)R執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)編碼。
[0070]在采用三時(shí)隙的多址廣播協(xié)議的第三時(shí)隙中完成實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)編碼的各步驟。
[0071]對(duì)圖1中的場(chǎng)景，由于每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置的天線數(shù)量是相同的，因此高優(yōu)先級(jí)信息的長(zhǎng)度是相同的，比較解調(diào)信息D中低優(yōu)先級(jí)信息D2和解調(diào)信息F中低優(yōu)先級(jí)信息F2的長(zhǎng)度，對(duì)其中較短的信息序列的末尾進(jìn)行補(bǔ)零操作，使二者的長(zhǎng)度相同，得到異或信息C和異或信息H ;對(duì)圖2中的場(chǎng)景，需比較解調(diào)信息D和解調(diào)信息F的長(zhǎng)度，對(duì)其中較短的信息序列的末尾進(jìn)行補(bǔ)零操作，使二者的長(zhǎng)度相同，得到異或信息C和異或信息H。
[0072]實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)編碼，將異或信息C和異或信息H逐比特異或，得到編碼信息G。
[0073]步驟4，中繼節(jié)點(diǎn)R廣播信息。
[0074]在采用三時(shí)隙的多址廣播協(xié)議的第三時(shí)隙中完成調(diào)制，廣播各步驟。
[0075]本發(fā)明采用空間調(diào)制方法，讓中繼節(jié)點(diǎn)R對(duì)編碼信息G進(jìn)行空間調(diào)制，得到已調(diào)信息g ;將編碼信息G的前M個(gè)比特信息作為高優(yōu)先級(jí)信息G1,剩余的信息比特作為低優(yōu)先級(jí)信息G2，其中M按照M = 1g2N關(guān)系式確定，N表示天線的數(shù)量，采用空間調(diào)制的方法，將高優(yōu)先級(jí)信息G1映射為發(fā)送天線符號(hào)Z1，低優(yōu)先級(jí)信息G2映射為調(diào)制星座符號(hào)Z2，得到已調(diào)信息Z，且已調(diào)信息Z是由發(fā)送天線符號(hào)Z1和調(diào)制星座符號(hào)Z2組成，信息長(zhǎng)度，天線數(shù)量，調(diào)制星座大小的關(guān)系如下:
[0076]Q = log2N+log2m3
[0077]Q1 = 1g2N
[0078]Q2 = log2m3
[0079]其中，Q表示編碼信息G的長(zhǎng)度，Q1表示高優(yōu)先級(jí)信息G1的長(zhǎng)度，Q2表示低優(yōu)先級(jí)信息G2的長(zhǎng)度，N表示天線數(shù)目，m3表示調(diào)制星座的大小。
[0080]對(duì)圖1中的場(chǎng)景，信息的長(zhǎng)度的關(guān)系為L(zhǎng)2+P2 = Q，其中L2表示低優(yōu)先級(jí)信息A2的長(zhǎng)度，P2表示低優(yōu)先級(jí)信息B2的長(zhǎng)度，Q表示編碼信息G的長(zhǎng)度。
[0081]對(duì)圖2中的場(chǎng)景，信息的長(zhǎng)度的關(guān)系為L(zhǎng)+P = Q，其中L表示發(fā)送信息A的長(zhǎng)度，P表不發(fā)送信息B的長(zhǎng)度，Q表不編碼信息G的長(zhǎng)度。
[0082]本發(fā)明用采用空間調(diào)制選擇的天線，將已調(diào)信息Z廣播出去。
[0083]步驟5，源節(jié)點(diǎn)解碼信息。
[0084]在采用三時(shí)隙的多址廣播協(xié)議的第三時(shí)隙中完成源節(jié)點(diǎn)N1和源節(jié)點(diǎn)N2解調(diào)和解碼的過程。
[0085]源節(jié)點(diǎn)N1和源節(jié)點(diǎn)N2,分別對(duì)接收到的已調(diào)信號(hào)Z進(jìn)行解調(diào)，得到解調(diào)信息V和解調(diào)信息W。
[0086]對(duì)圖1中的場(chǎng)景，源節(jié)點(diǎn)N1將解調(diào)信息V與低優(yōu)先級(jí)信息A2進(jìn)行逐比特異或后，得到發(fā)送信息B的低優(yōu)先級(jí)信息，將其與高優(yōu)先級(jí)信息E1結(jié)合，可得到完整的發(fā)送信息B，源節(jié)點(diǎn)N2將解調(diào)信息W與低優(yōu)先級(jí)信息B2進(jìn)行逐比特異或后，得到發(fā)送信息A的低優(yōu)先級(jí)信息，將其與高優(yōu)先級(jí)信息O1結(jié)合，可得到完整的發(fā)送信息A ;對(duì)圖2中的場(chǎng)景，源節(jié)點(diǎn)N1將解調(diào)信息V與發(fā)送信息A進(jìn)行逐比特異或，得到發(fā)送信息B，源節(jié)點(diǎn)N2將解調(diào)信息W與發(fā)送信息B進(jìn)行逐比特異或，得到發(fā)送信息A，完成信息交換。
[0087]下面結(jié)合圖4，圖5的仿真圖，對(duì)本發(fā)明的效果做進(jìn)一步的描述:
[0088]1.仿真條件:
[0089]本發(fā)明在C++平臺(tái)上仿真得到仿真數(shù)據(jù)，在Matlab平臺(tái)上，得到仿真圖。
[0090]本發(fā)明對(duì)提出的基于空間調(diào)制的非對(duì)稱雙向中繼方法進(jìn)行了仿真。在圖1和圖2所示的場(chǎng)景中，以每個(gè)節(jié)點(diǎn)都設(shè)置4根天線為例，在獨(dú)立同分布瑞利衰落信道下進(jìn)行仿真。假設(shè)源節(jié)點(diǎn)N1比源節(jié)點(diǎn)N2具有更高的信息速率，因此源節(jié)點(diǎn)N1需要發(fā)送的信息長(zhǎng)度要大于源節(jié)點(diǎn)N2需要發(fā)送的信息長(zhǎng)度，源節(jié)點(diǎn)N1和源節(jié)點(diǎn)N2分別采用16-QAM和8-PSK調(diào)制，則中繼節(jié)點(diǎn)R在圖2的場(chǎng)景中采用16-QAM調(diào)制，在圖3的場(chǎng)景中采用64-QAM調(diào)制；空間調(diào)制的天線符號(hào)部分的誤碼性能優(yōu)于的調(diào)制星座符號(hào)部分的誤碼性能；節(jié)點(diǎn)之間的信道增益滿足關(guān)系式< =2σ_〖 =4σ；，其中of,c22，a32分別表示源節(jié)點(diǎn)N1和中繼節(jié)點(diǎn)R，源節(jié)點(diǎn)N2和中繼節(jié)點(diǎn)R，源節(jié)點(diǎn)N1和源節(jié)點(diǎn)N2之間的信道增益；圖4，圖5中的橫坐標(biāo)SNR(dB)均表示信噪比，單位為分貝dB，SNR(dB)由SNR |ilB = 1logui確定，其中％為所有節(jié)點(diǎn)間鏈路的噪聲方差，縱坐標(biāo)BER表示誤碼率。
[0091]2.仿真內(nèi)容:
[0092]仿真1，在圖1所示的場(chǎng)景中，在獨(dú)立同分布瑞利衰落信道下，分別用現(xiàn)有的分級(jí)調(diào)制網(wǎng)絡(luò)編碼HMNC方法和本發(fā)明中提到的方法，實(shí)現(xiàn)源節(jié)點(diǎn)N1和源節(jié)點(diǎn)N2之間的信息交換，對(duì)二者的端到端誤碼性能進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖4所示。
[0093]圖4中帶圓圈的曲線表示使用本發(fā)明中提到的方法完成源節(jié)點(diǎn)N1和源節(jié)點(diǎn)N2之間的信息交換時(shí)，源節(jié)點(diǎn)N1處接收到源節(jié)點(diǎn)N2的發(fā)送信息的誤碼率性能仿真曲線。
[0094]圖4中帶方塊的曲線表示使用本發(fā)明中提到的方法完成源節(jié)點(diǎn)N1和源節(jié)點(diǎn)N2之間的信息交換時(shí)，源節(jié)點(diǎn)N2處接收到源節(jié)點(diǎn)N1的發(fā)送信息的誤碼率性能仿真曲線。
[0095]圖4中帶三角形的曲線表示使用現(xiàn)有的分級(jí)調(diào)制網(wǎng)絡(luò)編碼HMNC方法完成源節(jié)點(diǎn)N1和源節(jié)點(diǎn)N2之間的信息交換，分級(jí)調(diào)制的優(yōu)先級(jí)參數(shù)λ為0.8時(shí)，源節(jié)點(diǎn)N1處接收到源節(jié)點(diǎn)N2的發(fā)送信息的誤碼率性能仿真曲線。
[0096]圖4中帶五角星的曲線表示使用現(xiàn)有的分級(jí)調(diào)制網(wǎng)絡(luò)編碼HMNC方法完成源節(jié)點(diǎn)N1和源節(jié)點(diǎn)N2之間的信息交換，分級(jí)調(diào)制的優(yōu)先級(jí)參數(shù)λ為0.8時(shí)，源節(jié)點(diǎn)N2處接收到源節(jié)點(diǎn)N1的發(fā)送信息的誤碼率性能仿真曲線。
[0097]由圖4可以看出，在存在直連鏈路的獨(dú)立同分布瑞利衰落信道下，在SNR(dB)為24 (dB)時(shí)，使用本發(fā)明所提的方法的源節(jié)點(diǎn)N1處和源節(jié)點(diǎn)N2處的端到端誤碼率均達(dá)到10_5數(shù)量級(jí)，使用分級(jí)調(diào)制網(wǎng)絡(luò)編碼HMNC方法的源節(jié)點(diǎn)N1處和源節(jié)點(diǎn)N2處的端到端誤碼率均達(dá)到10_3數(shù)量級(jí)。因此可見，本發(fā)明所提的方法相比分級(jí)調(diào)制網(wǎng)絡(luò)編碼HMNC方法有更低的誤碼率。
[0098]仿真2，在圖2所示的場(chǎng)景中，在獨(dú)立同分布瑞利衰落信道下，分別用現(xiàn)有的分級(jí)補(bǔ)零網(wǎng)絡(luò)編碼HZPNC方法和本發(fā)明中提到的方法，實(shí)現(xiàn)源節(jié)點(diǎn)N1和源節(jié)點(diǎn)N2之間的信息交換，對(duì)二者的端到端誤碼性能進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖5所示。
[0099]圖5中帶圓圈的曲線表示使用本發(fā)明中提到的方法完成源節(jié)點(diǎn)N1和源節(jié)點(diǎn)N2之間的信息交換時(shí)，源節(jié)點(diǎn)N1處接收到源節(jié)點(diǎn)N2的發(fā)送信息的誤碼率性能仿真曲線；
[0100]圖5中帶方塊的曲線表示使用本發(fā)明中提到的方法完成源節(jié)點(diǎn)N1和源節(jié)點(diǎn)N2之間的信息交換時(shí)，源節(jié)點(diǎn)N2處接收到源節(jié)點(diǎn)N1的發(fā)送信息的誤碼率性能仿真曲線；
[0101]圖5中帶三角形的曲線表示使用現(xiàn)有的分級(jí)補(bǔ)零網(wǎng)絡(luò)編碼HZPNC方法完成源節(jié)點(diǎn)N1和源節(jié)點(diǎn)N2之間的信息交換，分級(jí)調(diào)制的優(yōu)先級(jí)參數(shù)λ為0.8時(shí)，源節(jié)點(diǎn)N1處接收到源節(jié)點(diǎn)N2的發(fā)送信息的誤碼率性能仿真曲線；
[0102]圖5中帶五角星的曲線表示使用現(xiàn)有的分級(jí)補(bǔ)零網(wǎng)絡(luò)編碼HZPNC方法完成源節(jié)點(diǎn)N1和源節(jié)點(diǎn)N2之間的信息交換，分級(jí)調(diào)制的優(yōu)先級(jí)參數(shù)λ為0.8時(shí)，源節(jié)點(diǎn)N2處接收到源節(jié)點(diǎn)N1的發(fā)送信息的誤碼率性能仿真曲線；
[0103]由圖5可以看出，在不存在直連鏈路的獨(dú)立同分布瑞利衰落信道下，在SNR(dB)為26 (dB)時(shí)，使用本發(fā)明所提的方法的源節(jié)點(diǎn)N1和源節(jié)點(diǎn)N2的端到端誤碼率均達(dá)到10_5數(shù)量級(jí)，使用分級(jí)補(bǔ)零網(wǎng)絡(luò)編碼HZPNC方法的源節(jié)點(diǎn)N1處的端到端誤碼率達(dá)到10_3數(shù)量級(jí)，源節(jié)點(diǎn)N2處的端到端誤碼率達(dá)到10_4數(shù)量級(jí)。因此可見，本發(fā)明所提的方法相比分級(jí)補(bǔ)零網(wǎng)絡(luò)編碼HZPNC方法有更低的誤碼率。
【權(quán)利要求】
1.一種基于空間調(diào)制的非對(duì)稱雙向中繼方法，其特征在于，所述方法適用于下述場(chǎng)景:在不對(duì)稱雙向中繼的通信場(chǎng)合中，目標(biāo)速率不對(duì)稱的源節(jié)點(diǎn)N1和源節(jié)點(diǎn)N2，一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)R，每個(gè)節(jié)點(diǎn)中均設(shè)置一定數(shù)目的天線，天線設(shè)置的數(shù)目在2、4、8、16中任意選擇；所述方法包括步驟如下: (1)源節(jié)點(diǎn)N1發(fā)送信息: 在采用三時(shí)隙的多址廣播協(xié)議的第一時(shí)隙中完成以下步驟； (Ia)采用空間調(diào)制方法，源節(jié)點(diǎn)N1對(duì)發(fā)送信息A進(jìn)行空間調(diào)制，得到已調(diào)信息K ； (Ib)廣播已調(diào)信息K; (Ic)中繼節(jié)點(diǎn)R對(duì)接收的已調(diào)信息K進(jìn)行解調(diào)，得到解調(diào)信息D ; (Id)源節(jié)點(diǎn)N2對(duì)接收的已調(diào)信息K進(jìn)行解調(diào)，得到解調(diào)信息E ; (2)源節(jié)點(diǎn)N2發(fā)送信息: 在采用三時(shí)隙的多址廣播協(xié)議的第二時(shí)隙中完成以下步驟； (2a)采用空間調(diào)制方法，源節(jié)點(diǎn)N2對(duì)發(fā)送信息B進(jìn)行空間調(diào)制，得到已調(diào)信息J ； (2b)廣播已調(diào)信息J ； (2c)中繼節(jié)點(diǎn)R對(duì)接收的已調(diào)信息J進(jìn)行解調(diào)，得到解調(diào)信息F ； (2d)源節(jié)點(diǎn)N1對(duì)接收的已調(diào)信息J進(jìn)行解調(diào)，得到解調(diào)信息O ; (3)中繼節(jié)點(diǎn)R執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)編碼: 在采用三時(shí)隙的多址廣播協(xié)議的第三時(shí)隙中完成以下步驟； (3a)比較解調(diào)信息D和解調(diào)信息F的長(zhǎng)度，對(duì)其中較短的信息序列的末尾進(jìn)行補(bǔ)零操作，使二者的長(zhǎng)度相同，得到異或信息C和異或信息H ； (3b)將異或信息C和異或信息H逐比特異或，得到編碼信息G ； (4)中繼節(jié)點(diǎn)R廣播信息: 在采用三時(shí)隙的多址廣播協(xié)議的第三時(shí)隙中完成以下步驟； (4a)采用空間調(diào)制方法，中繼節(jié)點(diǎn)R對(duì)編碼信息G進(jìn)行空間調(diào)制，得到已調(diào)信息Z ； (4b)廣播已調(diào)信息Z ； (5)源節(jié)點(diǎn)解碼信息: 在采用三時(shí)隙的多址廣播協(xié)議的第三時(shí)隙中完成以下步驟； (5a)源節(jié)點(diǎn)N1和源節(jié)點(diǎn)N2,分別對(duì)接收到的已調(diào)信號(hào)Z進(jìn)行解調(diào)，得到解調(diào)信息V和解調(diào)信息W ； (5b)源節(jié)點(diǎn)N1將解調(diào)信息V與發(fā)送信息A進(jìn)行逐比特異或，源節(jié)點(diǎn)N2將解調(diào)信息W與發(fā)送信息B進(jìn)行逐比特異或，源節(jié)點(diǎn)N1處得到源節(jié)點(diǎn)N2的發(fā)送信息B，源節(jié)點(diǎn)N2處得到源節(jié)點(diǎn)N1的發(fā)送信息A，完成信息交換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空間調(diào)制的非對(duì)稱雙向中繼方法，其特征在于，步驟(la)、步驟(2a)、步驟(4a)中所述的空間調(diào)制方法的具體步驟如下: 第一步，將需要調(diào)制信息的前M個(gè)比特信息作為高優(yōu)先級(jí)信息,剩余的信息比特作為低優(yōu)先級(jí)信息，其中，M按照M = 1g2N關(guān)系式確定，N表示天線的數(shù)量； 第二步，將高優(yōu)先級(jí)信息映射為發(fā)送天線符號(hào)，低優(yōu)先級(jí)信息映射為調(diào)制星座符號(hào)，得到已調(diào)信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空間調(diào)制的非對(duì)稱雙向中繼方法，其特征在于，步驟(3b)中所述的逐比特異或是指，當(dāng)源節(jié)點(diǎn)N1和源節(jié)點(diǎn)N2之間存在直連鏈路時(shí)，將異或信息C的低優(yōu)先級(jí)信息和異或信息H的低優(yōu)先級(jí)信息進(jìn)行逐比特異或，當(dāng)源節(jié)點(diǎn)N1和源節(jié)點(diǎn)N2之間不存在直連鏈路時(shí)，將異或信息C和異或信息H進(jìn)行逐比特異或。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空間調(diào)制的非對(duì)稱雙向中繼方法，其特征在于，步驟(5b)中所述的逐比特異或是指，當(dāng)源節(jié)點(diǎn)N1和源節(jié)點(diǎn)N2之間存在直連鏈路時(shí)，將解調(diào)信息的低優(yōu)先級(jí)信息和發(fā)送信息的低優(yōu)先級(jí)信息進(jìn)行逐比特異或，當(dāng)源節(jié)點(diǎn)N1和源節(jié)點(diǎn)N2之間不存在直連鏈路時(shí)，將解調(diào)信息和發(fā)送信息進(jìn)行逐比特異或。
【文檔編號(hào)】H04L1/00GK104184510SQ201410453431
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】鄭賤平, 陳佳君 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)