基于3-DTurbo碼的聯(lián)合網(wǎng)絡編碼中繼傳輸方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于3-DTurbo碼的聯(lián)合網(wǎng)絡編碼中繼傳輸方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中分布式3-DTurbo碼中繼利用率低的問題。本發(fā)明實現(xiàn)的步驟是：(1)獲得調(diào)制信號序列；(2)廣播信息；(3)中繼節(jié)點進行Turbo譯碼；(4)中繼節(jié)點進行Turbo編碼；(5)選擇校驗比特；(6)中繼節(jié)點進行網(wǎng)絡編碼；(7)獲得第三維編碼調(diào)制序列；(8)目的節(jié)點聯(lián)合譯碼。本發(fā)明在中繼節(jié)點處采用網(wǎng)絡編碼將兩路信號合并后傳輸，能夠有效提高中繼節(jié)點的利用率。本發(fā)明通過改變滲透系數(shù)的數(shù)值可以來實現(xiàn)譯碼性能與系統(tǒng)復雜度的有效折衷，適用于無線多址接入系統(tǒng)。
【專利說明】基于3-D Turbo碼的聯(lián)合網(wǎng)絡編碼中繼傳輸方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】，更進一步涉及到多址接入技術(shù)，聯(lián)合網(wǎng)絡-信道編碼 和中繼協(xié)作通信【技術(shù)領(lǐng)域】中的一種基于3-D Turbo碼的聯(lián)合網(wǎng)絡編碼中繼傳輸方法。本發(fā) 明是在中繼節(jié)點處通過網(wǎng)絡編碼，將多址接入的兩個用戶數(shù)據(jù)合并后進行第三維編碼，整 體上構(gòu)成一個3-D Turbo碼的中繼傳輸方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 利用中繼協(xié)作傳輸技術(shù)，可以獲得額外的傳輸增益，因而能夠改善目的端的誤幀 率性能，能夠有效的提高移動用戶小區(qū)邊緣的通話質(zhì)量。
[0003] 傳統(tǒng)的協(xié)作分集通信中，中繼節(jié)點對收到的多路信號在不同時隙分別進行處理后 轉(zhuǎn)發(fā)。基于網(wǎng)絡編碼的協(xié)作通信允許中繼節(jié)點對從多個源節(jié)點接收到的數(shù)據(jù)進行網(wǎng)絡編碼 合并，然后將編碼得到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至目的節(jié)點。
[0004] 西安電子科技大學申請的專利"基于分布式3-D Turbo碼的中繼傳輸方法"（申請 號：201310030692.X)中提出了一種基于分布式3-D Turbo碼的中繼傳輸方法。該方法的 中繼信道模型包括一個源節(jié)點，一個中繼節(jié)點和一個目的節(jié)點，共需要兩個時隙來完成整 個通信過程：第一個時隙，源節(jié)點廣播數(shù)據(jù)至中繼節(jié)點R和目的節(jié)點D，第二個時隙，中繼節(jié) 點將接收到的信號先譯碼，再進行編碼，編碼后再對碼字的部分校驗位進行第三維編碼，然 后將碼字轉(zhuǎn)發(fā)到目的節(jié)點。目的節(jié)點利用第一個時隙直接鏈路發(fā)送的信號和中繼鏈路在第 二個時隙發(fā)送的信號恢復出源節(jié)點的數(shù)據(jù)信息。該方法適用于含有一個源節(jié)點，一個中繼 節(jié)點和一個目的節(jié)點的中繼信道模型。該方法存在的不足在于：當兩個源節(jié)點或者多個源 節(jié)點構(gòu)成的多址接入系統(tǒng)運用該方法進行通信時，每個源節(jié)點均需要一個中繼站，過多的 中繼站會提高通信網(wǎng)絡的開銷，造成中繼資源的浪費。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)上的不足，提出一種新的改進方法，即提出一 種基于3-D Turbo碼的聯(lián)合網(wǎng)絡編碼的中繼傳輸方法，在保證了目的端誤幀率性能的前提 下，降低了通信網(wǎng)絡的開銷，充分利用了中繼站。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)思路是：首先在源節(jié)點對兩個獨立的源節(jié)點信息 采用傳統(tǒng)的Turbo碼進行編碼；其次在中繼節(jié)點處對接收信號進行Turbo碼的譯碼，得到兩 個源節(jié)點的估計信息；再次對其估計信息重新進行Turbo碼編碼，然后通過滲透系數(shù)法來 選擇校驗比特，對選擇后的校驗比特進行網(wǎng)絡編碼之后再進行第三維編碼；最后在目的節(jié) 點進行聯(lián)合譯碼。
[0007] 本發(fā)明按如下步驟實現(xiàn)：
[0008] (1)獲得調(diào)制信號序列：
[0009] (la)兩個源節(jié)點Si和S2分別對自己的原始信息序列七和u2進行Turbo碼編碼， 得到編碼后的碼字?\和T 2 ;
[0010] (lb)對編碼后的碼字?\和T2分別進行二進制移向鍵控BPSK調(diào)制，得到調(diào)制后的 信號序列Ci和c 2;
[0011] ⑵廣播信息：
[0012] (2a)第一時隙時，源節(jié)點Si向目的節(jié)點和中繼節(jié)點廣播發(fā)送信號序列Q ;
[0013] (2b)第二時隙時，源節(jié)點S2向目的節(jié)點和中繼節(jié)點廣播發(fā)送信號序列C 2 ;
[0014] (3)中繼節(jié)點進行Turbo譯碼：
[0015] 中繼節(jié)點對接收到的信號序列和C2分別進行Turbo譯碼，得到原始信息序列 Ul 和u2的估計序列

【權(quán)利要求】
1. 一種基于3-D Turbo碼的聯(lián)合網(wǎng)絡編碼中繼傳輸方法，包括步驟如下： (1) 獲得調(diào)制信號序列： (la) 兩個源節(jié)點Si和S2，分別對自己的原始信息序列Ul和u2進行Turbo碼編碼，得到 編碼后的碼字?\和T 2 ; (lb) 對編碼后的碼字?\和Τ2分別進行二進制移向鍵控BPSK調(diào)制，得到調(diào)制后的信號 序列G和C2 ; (2) 廣播信息： (2a)第一時隙時，源節(jié)點Si向目的節(jié)點和中繼節(jié)點廣播發(fā)送信號序列Q ; (2b)第二時隙時，源節(jié)點S2向目的節(jié)點和中繼節(jié)點廣播發(fā)送信號序列C2 ; (3) 中繼節(jié)點進行Turbo譯碼： 中繼節(jié)點對接收到的信號序列q和C2分別進行Turbo譯碼，得到原始信息序列Ul和 u2的估計序列4和心； (4) 中繼節(jié)點進行Turbo編碼： (4a)中繼節(jié)點對估計序列4進行Turbo編碼，得到與估計序列圮長度相同的兩個校驗 序列Pi和P2 ; (4b)中繼節(jié)點對估計序列&進行Turbo編碼，得到與估計序列圮長度相同的兩個校驗 序列P3和P4 ; (5) 選擇校驗比特： 采用滲透系數(shù)選擇方法，分別對四個校驗序列Pi、P2、P3、P4進行選擇，得到選擇后的校 驗序列 Dp D2、Ερ E2 ; (6) 中繼節(jié)點進行網(wǎng)絡編碼： 采用比特交替合并方法，中繼節(jié)點對選擇后的校驗序列Dp D2、Ερ E2進行網(wǎng)絡編碼，得 到第三維的待編碼序列D ; (7) 獲得第三維編碼調(diào)制序列： (7a)中繼節(jié)點對第三維待編碼序列D交織后送入第三維編碼器中，得到第三維編碼校 驗序列P ; (7b)中繼節(jié)點對第三維編碼校驗序列P進行二進制相移鍵控BPSK調(diào)制，得到第三維編 碼調(diào)制后的序列P ，將第三維編碼調(diào)制后的序列P發(fā)送至目的節(jié)點； (8) 目的節(jié)點聯(lián)合譯碼： (8a)在[1，1000]的區(qū)間內(nèi)，任意選擇聯(lián)合譯碼的迭代次數(shù)； (8b)目的節(jié)點接收到中繼節(jié)點發(fā)送的序列P'后，用第三維的譯碼器譯出外信息序列 ； (8c)外信息序列L'通過解交織器，得到解交織后的外信息序列L ; (8d)解交織后的外信息序列L，通過一個具有一個輸入端和四個輸出端的串并轉(zhuǎn)換 器，得到四個長度相等的校驗外信息序列U、L2、L3、L4 ; (8e)目的節(jié)點對接收到的碼字Q進行Turbo譯碼，得到源節(jié)點&的兩個分量校驗外 信息序列&和X2 ; (8f)目的節(jié)點對接收到的碼字C2進行Turbo譯碼，得到源節(jié)點S2的兩個分量校驗外 信息序列χ3和χ4; (8g)目的節(jié)點將分量校驗外信息序列Xi和X2分別與校驗外信息序列U和L2合并，得 到二維校驗信息序列t和Y2 ; (8h)目的節(jié)點將分量校驗外信息序列Χ3和Χ4分別與校驗外信息序列L3和L 4合并，得 到二維校驗信息序列Y3和Y4 ; (8i)目的節(jié)點將二維校驗序列t和Υ2送入碼字Q的Turbo譯碼器中，與碼字Q聯(lián)合 譯碼，譯出分量校驗外信息序列&和X2的更新序列； (8 j)目的節(jié)點將二維校驗序列Y3和Y4送入碼字C2的Turbo譯碼器中，與碼字C 2聯(lián)合 譯碼，譯出分量校驗外信息序列X3和X4的更新序列； (8k)采用滲透系數(shù)選擇法，目的節(jié)點分別對更新的分量校驗序列Χρ X2、X3、X4進行選 擇，得到選擇后的分量校驗序列札、M2、M3、M4 ; (81)目的節(jié)點對分量校驗序列％、M2、M3、M4中的比特按照其排列順序交替合并，得到 合并后的校驗序列M，將校驗序列Μ送入第三維譯碼器中，作為第三維譯碼器的先驗信息； (8m)目的節(jié)點D判斷是否達到所選擇的聯(lián)合譯碼的迭代次數(shù)，若是，由Turbo譯碼器輸 出譯碼結(jié)果，否則，執(zhí)行步驟（8b)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于3-D Turbo碼的聯(lián)合網(wǎng)絡編碼中繼傳輸方法，其特征在 于，步驟（5)中所述滲透系數(shù)選擇方法的步驟如下： 第一步，中繼節(jié)點在[0, 1]區(qū)間內(nèi)，任意選取滲透系數(shù)λ的一個值； 第二步，分別將四個校驗序列？1、？2、？3、？4均分為包含1/\個比特的小校驗序列塊，其 中，λ表示滲透系數(shù)； 第三步，依次從每個小校驗序列塊的組成比特中選擇排列位置相同的一個比特，將選 擇的比特按照選擇的順序排列，得到四個校驗序列經(jīng)過選擇后的校驗序列DpDyEpEy
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于3-D Turbo碼的聯(lián)合網(wǎng)絡編碼中繼傳輸方法，其特征在 于，步驟（6)中所述比特交替合并方法的步驟如下： 第一步，按照選擇后的校驗序列Di中比特的排列順序，提取第一個比特，將剩余比特的 排列順序依次提iu ; 第二步，按照選擇后的校驗序列D2中比特的排列順序，提取第一個比特，將剩余比特的 排列順序依次提iu ; 第三步，按照選擇后的校驗序列Ei中比特的排列順序，提取第一個比特，將剩余比特的 排列順序依次提iu ; 第四步，按照選擇后的校驗序列E2中比特的排列順序，提取第一個比特，將剩余比特的 排列順序依次提iu ; 第五步，依次排列上述步驟提取出的比特，作為第三維待編碼序列的組成比特； 第六步，判斷校驗序列E2中的比特個數(shù)是否為0,如果是，則中繼節(jié)點對選擇后的校驗 序列Dp D2、Ei、E2進行的網(wǎng)絡編碼結(jié)束，得到第三維的待編碼序列D，否則，執(zhí)行第一步。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于3-D Turbo碼的聯(lián)合網(wǎng)絡編碼中繼傳輸方法，其特征在 于，步驟（7a)中所述的第三維編碼器采用碼率為1的循環(huán)卷積RSC編碼器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于3-D Turbo碼的聯(lián)合網(wǎng)絡編碼中繼傳輸方法，其特征在 于，步驟（8k)中所述滲透系數(shù)選擇方法的步驟如下： 第一步，分別將四個校驗序列Xi、X2、X3、X4均分為包含l/λ個比特的小校驗序列塊，其 中，λ表示滲透系數(shù)； 第二步，依次從每個小校驗序列塊的組成比特中選擇排列位置相同的一個比特，將選 擇的比特按照選擇的順序排列，得到四個校驗序列經(jīng)過選擇后的校驗序列Mi、Μ2、Μ3、Μ 4。
【文檔編號】H04L1/00GK104219026SQ201410482373
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】孫岳, 張瓊, 李穎, 許廣州, 張麗圓 申請人:西安電子科技大學