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(jì)自適應(yīng)中繼策略和相應(yīng)的中繼方法與目的節(jié)點(diǎn)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(jiǎn)記為AF)和解碼轉(zhuǎn)發(fā)(Decode-Forward，簡(jiǎn)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(duì)收到的信號(hào)僅進(jìn)行一定功率因子的放大就轉(zhuǎn)發(fā)給目的節(jié)點(diǎn)，不需要解碼恢復(fù)，操作簡(jiǎn)單，性能良好，但它同時(shí)也會(huì)對(duì)噪聲進(jìn)行放大。解碼轉(zhuǎn)發(fā)需要對(duì)發(fā)端的信號(hào)進(jìn)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(cuò)誤， 若將這些錯(cuò)誤的比特再進(jìn)行編碼轉(zhuǎn)發(fā)給目的節(jié)點(diǎn)，將導(dǎo)致錯(cuò)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(cuò)，但在信道條件較差的情況時(shí)，錯(cuò)誤傳播現(xiàn)象比較嚴(yán)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(gè)節(jié)點(diǎn)上對(duì)各條信道上收到的信息進(jìn)行線性或者非線性的處理，然后轉(zhuǎn)發(fā)給下游節(jié)點(diǎn)， 中間節(jié)點(diǎn)扮演著編碼器或信號(hào)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(diǎn)已經(jīng)由傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景下的網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)轉(zhuǎn)向了無線網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)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(hào)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(jì)以及實(shí)際編碼協(xié)議性能評(píng)估等。相對(duì)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(dá)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(diǎn)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(jìn)行鏈路錯(cuò)誤保護(hù)，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(hào)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(jìn)行的，兩個(gè)解碼過程不在同一個(gè)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(jìn)行的，兩個(gè)解碼過程在同一個(gè)迭代循環(huán)里。對(duì)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(cuò)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(cuò)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(diǎn)需要對(duì)收到的源節(jié)點(diǎn)信息首先進(jìn)行硬判決，再進(jìn)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(yùn)算操作，并轉(zhuǎn)發(fā)給目的節(jié)點(diǎn)。由于無線信道的不可靠性，中繼恢復(fù)出的源節(jié)點(diǎn)傳送的比特信息將不可避免地出現(xiàn)一些錯(cuò)誤， 若對(duì)這些錯(cuò)誤比特信息進(jìn)一步進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼并傳送給目的節(jié)點(diǎn)，不但不能改善源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的傳輸質(zhì)量，反而甚至?xí)M(jìn)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(duì)典型多址接入中繼信道場(chǎng)景，在對(duì)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(jìn)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(shì)，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(yàn)?zāi)K，用于從源節(jié)點(diǎn)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，然后進(jìn)行循環(huán)冗余檢驗(yàn)，分析運(yùn)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(cuò)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(cuò)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(hào)處理模塊；收端信號(hào)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(duì)于數(shù)據(jù)的處理過程均采用軟比特信息進(jìn)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(cuò)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(hào)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(cuò)接收，其它存在誤碼，則中繼策略模塊對(duì)正確接收的數(shù)據(jù)采用重復(fù)中繼策略，收端信號(hào)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(jìn)行解碼恢復(fù)操作；若接收數(shù)據(jù)均存在差錯(cuò)，則中繼策略模塊采用軟中繼策略，收端信號(hào)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(cuò)，則中繼策略模塊采用網(wǎng)絡(luò)編碼中繼策略，收端信號(hào)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(hào)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(duì)收到的來自源節(jié)點(diǎn)的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行軟解調(diào)、信道解碼和硬判操作，對(duì)其中恢復(fù)出的數(shù)據(jù)比特進(jìn)行交織后，然后進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼操作，最后對(duì)網(wǎng)絡(luò)編碼合并后的數(shù)據(jù)進(jìn)行重新信道編碼調(diào)制并轉(zhuǎn)發(fā)給收端信號(hào)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(biāo)，用來表示源節(jié)點(diǎn)，yf表示中繼收到的來自源節(jié)點(diǎn)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(duì)來自源節(jié)點(diǎn)i的信息進(jìn)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(duì)一路信號(hào)與另一路交織后的信號(hào)進(jìn)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(jìn)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(biāo)，用來表示源節(jié)點(diǎn)。函數(shù)Ψ ( ·)表示信道編碼操作，1 表示對(duì)來自源節(jié)點(diǎn)i的信息進(jìn)行信道解碼之后得到的數(shù)據(jù)。 表示中繼進(jìn)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(jìn)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(duì)數(shù)似然比值
= ψ(,!] ‘)
L2 = f(yl2})其中，識(shí)·》為軟解調(diào)函數(shù)，L1, L2分別表示進(jìn)行軟解調(diào)操作之后得到的對(duì)數(shù)似然比， 即軟比特信息，對(duì)二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制，直接為收到的高斯噪聲疊加后的信號(hào)；對(duì)其中的軟比特信息進(jìn)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(zhǎng)度為信道編碼后包的比特?cái)?shù)；根據(jù)從兩源節(jié)點(diǎn)信息的對(duì)數(shù)似然比值直接計(jì)算網(wǎng)絡(luò)編碼后比特的對(duì)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(yùn)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(duì)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(dāng)設(shè)計(jì)和優(yōu)化分段的拐點(diǎn)。\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(diǎn)的信號(hào)。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(hào)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(duì)應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)編碼中繼策略，先將對(duì)中繼策略模塊轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)編碼信號(hào)進(jìn)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(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)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(yàn)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(hào)處理過程為，初始化Sl信道解碼器的先驗(yàn)信息，￡},l) O其中，0為與信道編碼前序列等長(zhǎng)的0序列；解源節(jié)點(diǎn)的信息得到L(1)，然后獲得外信息= ψ |/.;11./.;(Ι:)其中，第二個(gè)參量/J '為比特先驗(yàn)信息，若無第二個(gè)參量，表示無比特先驗(yàn)信息，外信息f可計(jì)算為，/- Ij^ ·解網(wǎng)絡(luò)編碼，獲得其它源節(jié)點(diǎn)的比特先驗(yàn)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(diǎn)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(jì)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(yàn)?zāi)K，用于從源節(jié)點(diǎn)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，然后進(jìn)行循環(huán)冗余檢驗(yàn)，分析運(yùn)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(cuò)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(cuò)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(hào)處理模塊；收端信號(hào)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(duì)于數(shù)據(jù)的處理過程均采用軟比特信息進(jìn)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(cuò)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(hào)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(cuò)接收，其它存在誤碼，則中繼策略模塊對(duì)正確接收的數(shù)據(jù)采用重復(fù)中繼策略，收端信號(hào)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(jìn)行解碼恢復(fù)操作；若接收數(shù)據(jù)均存在差錯(cuò)，則中繼策略模塊采用軟中繼策略，收端信號(hào)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(cuò)，則中繼策略模塊采用網(wǎng)絡(luò)編碼中繼策略，收端信號(hào)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(hào)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(duì)收到的來自源節(jié)點(diǎn)的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行軟解調(diào)、信道解碼和硬判操作，對(duì)其中恢復(fù)出的數(shù)據(jù)比特進(jìn)行交織后，然后進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼操作，最后對(duì)網(wǎng)絡(luò)編碼合并后的數(shù)據(jù)進(jìn)行重新信道編碼調(diào)制并轉(zhuǎn)發(fā)給收端信號(hào)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(duì)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(hào)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(duì)應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)編碼中繼策略，先將對(duì)中繼策略模塊轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)編碼信號(hào)進(jìn)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(hào)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(jìn)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(hào)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(duì)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(hào)提取合并相關(guān)冗余信息，然后進(jìn)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(diǎn)經(jīng)中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路的等價(jià)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(jiǎn)單取為π η(ξ 一 ξ J ；Lvc(1, Α)為從變量節(jié)點(diǎn)1到校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)A的外信息，Lcv(A, 1)為從校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)A到變量節(jié)點(diǎn)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(yàn)節(jié)點(diǎn)A到變量節(jié)點(diǎn)的外信息，校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)A是一個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)，Lcv(A，i) = 0，i e {1,2,3},其中，0為與軟比特序列等長(zhǎng)的0序列，i為下標(biāo)標(biāo)記；計(jì)算從變量節(jié)點(diǎn)i傳遞給校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)A的外信息，為L(zhǎng)vc(i，A) = LJLcv(A, i)，i e {1,2,3}；計(jì)算從校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)A傳遞給變量節(jié)點(diǎn)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(duì)軟比特信息序列IL1 = Lc^AaM和IL2 = L。v(A，3)}進(jìn)行信道解碼，恢復(fù)出源節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)，LV。(1，A)為從變量節(jié)點(diǎn)1到校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)A的外信息，Lcv(A, 1)為從校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)A到變量節(jié)點(diǎn)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(diǎn)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，然后進(jìn)行循環(huán)冗余檢驗(yàn)，分析運(yùn)算的方式； 步驟200，根據(jù)接收數(shù)據(jù)的差錯(cuò)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(cuò)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(duì)于數(shù)據(jù)的處理過程均采用軟比特信息進(jìn)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(cuò)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(cuò)接收，其它存在誤碼，則步驟300對(duì)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(jìn)行解碼恢復(fù)操作；步驟303，若接收數(shù)據(jù)均存在差錯(cuò)，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(cuò)，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(duì)收到的來自源節(jié)點(diǎn)的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行軟解調(diào)、信道解碼和硬判操作，對(duì)其中恢復(fù)出的數(shù)據(jù)比特進(jìn)行交織后，然后進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼操作，最后對(duì)網(wǎng)絡(luò)編碼合并后的數(shù)據(jù)進(jìn)行重新信道編碼調(diào)制并轉(zhuǎn)發(fā)給收端信號(hào)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(biāo)，用來表示源節(jié)點(diǎn)，函數(shù)ψ(·)表示信道編碼操作〃表示對(duì)來自源節(jié)點(diǎn)i的信息進(jìn)行信道解碼之后得到的數(shù)據(jù)，表示中繼進(jìn)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(jìn)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(duì)數(shù)似然比(LLR)值 -ι =j — -、‘ ； 2 ！ ·其中，i是下標(biāo)，用來表示源節(jié)點(diǎn)，^ 表示中繼收到的來自源節(jié)點(diǎn)i的信息；￠0為軟解調(diào)函數(shù)，L1, L2分別表示進(jìn)行軟解調(diào)操作之后得到的對(duì)數(shù)似然比，也就是軟比特信息，對(duì)二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制，直接為收到的高斯噪聲疊加后的信號(hào)； 步驟309，對(duì)其中軟比特信息進(jìn)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(zhǎng)度為信道編碼后包的比特?cái)?shù)；步驟310，根據(jù)從源節(jié)點(diǎn)信息的對(duì)數(shù)似然比值直接計(jì)算網(wǎng)絡(luò)編碼后比特的對(duì)數(shù)似然比值，τ — ι Λ m ι J / / . ~~ t 4 I i.I..I I J- )!其中，運(yùn)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(duì)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(duì)應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)編碼中繼策略，首先將對(duì)中繼轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)編碼信號(hào)進(jìn)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(duì)應(yīng)于重復(fù)中繼策略，目的節(jié)點(diǎn)信號(hào)處理分為兩部分，對(duì)重復(fù)中繼策略的源節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分布式Turbo類似解碼，而對(duì)另外無中繼輔助的一路直接進(jìn)行信道解碼，步驟408，根據(jù)中繼鏈路信道質(zhì)量進(jìn)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(duì)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(hào)提取合 并相關(guān)冗余信息，然后進(jìn)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L(zhǎng)r “ 一 蛇、:srit ■ iptjjr/ .其中，I srd為從源節(jié)點(diǎn)經(jīng)中繼節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)鏈路的等價(jià)信噪比；若對(duì)數(shù)似然比值序列L1的信噪比為Iェ，對(duì)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(jiǎn)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(diǎn)需要充分利用該冗余信息提升對(duì)源節(jié)點(diǎn)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(hào)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(yàn)節(jié)點(diǎn)A到變量節(jié)點(diǎn)的外信息，校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)A是一個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)， Lcv(A，i) = 0，i e {1,2,3},其中，0為與軟比特序列等長(zhǎng)的0序列，i為下標(biāo)標(biāo)記； 步驟502，計(jì)算從變量節(jié)點(diǎn)i傳遞給校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(duì)軟比特信息序列IL1 = Lc^AaM和IL2 = L。v(A， 3)}進(jìn)行信道解碼，恢復(fù)出源節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)，Lvc(1, A)為從變量節(jié)點(diǎn)1到校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)A的外信息，Lcv(A, 1)為從校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)A到變量節(jié)點(diǎn)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(yàn)?zāi)K，從源節(jié)點(diǎn)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，然后進(jìn)行循環(huán)冗余檢驗(yàn)，分析運(yùn)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(cuò)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(cuò)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(hào)處理模塊；收端信號(hào)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(duì)于數(shù)據(jù)的處理過程均采用軟比特信息進(jìn)行操作。
文檔編號(hào)H04L1/00GK102497250SQ20111039984
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)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(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所