无线分布式网络信道编码调制方法

文档序号:7922242阅读:283来源:国知局
专利名称:无线分布式网络信道编码调制方法
技术领域
本发明涉及蜂窝移动网络技术,具体涉及适用于无线网络中多接入信道的分布式网络信道编码及调制方法。
背景技术
分布式编码作为一种特殊的信道编码协同通信网络开发模式,吸引了大量研究者的关注。分布式编码的构造理念已应用于传统的通道编码,如文献B. Zhao and Μ· C. Valenti,"Distributed turbo codes :towards the capacity of the relay channel, ” IEEE VTC,03-Fall,vol. 1,pp. 322-326,Oct. 2003.公开的分布式 Turbo 码、 文献S. Yiu, R. Schober and L. Lampe, "Distributed space-time block coding,,,IEEE Trans. Commun.,vol. 54,no. 7,pp. 1195-2006,Jul. 2006.公开的分布式空时码、文献A. Chakrabarti, A. Baynast, Α. Sabharwal and B. Aazhang, "Low density parity check codes for the relay channel,” IEEE JSAC,vol. 25,no. 2,pp. 280-291,Feb. 2007.公开的分布式低密度奇偶校验(LDPC)码。实验结果表明,上述分布式编码方案可以提高点至点的无线通道传输的可靠性。上述分布式编码方案是针对小规模的单播中继网络,信息是通过单/多跳无线中继网络,从单个源节点到单个目的地节点进行传输。例如在图1所示的场景下,一个源移动终端(MT)与其他移动终端(MT)合作,通过一个中继节点(RN)向基站(BS)传输数据。传递这种信息的传统方式是通过路由,中继节点简单的存储和转发接收到的数据包到目的地。文■R· Ahlswede, N. Cai, S. Y. R. Li, and R. W. Yeung, "Network Information Flow, ” IEEE Trans. Inform. Theory, vol. 46,no. 4,pp. 1204—1216,July 2000.提出了一种网络编码(NC)方法来替代路由算法。在网络编码中,中继节点可以把从多个源移动终端收到的数据包进行编码。编码后的信息随后被发送到目的地。实验结果表明,与传统的路由算法相比,网络编码可提高网络容量和吞吐量。由于这种分布式网络通道码的研究设计 (DNCC)理念最近才开始,许多在分布式编码的设计和实施过程中遇到的问题都还没有得到解决,并且误码率性能还不够理想。

发明内容
本发明的目的在于提供一种无线分布式网络信道编码调制方法,采用本发明方法可以显著提高误码率性能。本发明的技术方案如下一种无线分布式网络信道编码调制方法,包括如下步骤1)源移动终端通过码率兼容的卷积编码器将信息包编码为传输码字,然后广播给中继节点和协作移动终端;2)中继节点把接收到的来自源移动终端的信号波形和来自协作移动终端的信号波形,按照符号间隔分离,而后交替串联生成新的信号波形;
3)形成的新的信号波形通过在中继节点的解码器进行解调和译码,输出针对源移动终端和协作移动终端的联合编码器的估计码字;4)所述估计码字先经过交织,然后被送入中继节点的递归系统卷积编码器进行网络编码并进行无记忆调制,然后被发送到基站;5)基站接收到从中继节点发射的信号波形后,基站采用迭代译码算法进行解码, 获得源移动终端的信息。本发明的有益技术效果是本发明针对无线网络提出一种无线分布式网络信道编码调制方法,从分布式节点收到的信号在中继节点解码后所得到的数据先经过交织,然后再送到网络编码器,在目标节点的接收机采用迭代算法来解码。仿真结果表明,带有交织以及迭代译码算法的系统比无迭代译码系统的误码率性能有了非常的显著提高。


图1是包括一个源移动终端,一个协作移动终端,一个中继节点及一个基站的上行传输系统框图。图2是本发明的迭代解码算法框图。图3是不同码率的采用迭代译码算法的交织分布式网络编码系统的EXIT图。图4是交织分布式网络编码MSK调制系统的误码率性能仿真结果。
具体实施例方式下面通过具体实施方式
对发明做进一步说明。本发明考虑的是无线蜂窝移动网络中的上行链路传输系统。参见图1,图1示出了包括一个源移动终端A (source MT),一个协作移动终端B (cooperative MT),一个中继节点 R(RN)和一个基站C(BS)的上行传输系统框图。其中源移动终端MT通过中继节点RN发送数据包到基站BS。此处,本发明仅以蜂窝移动网络作为实施例,实际上本发明可以应用到所有的无线网络中,比如无线传感网、ad hoc (点对点)、无线局域网等,不应视作限定。协作传输阶段源移动终端可以与其他移动终端协作来进行数据传输。根据文献K. Doppler and Μ. Xiao,"Innovative concepts in peer-to-peer and network coding,"Tech. Rep. Dl. 3, CELTIC Telecommunication Solutions, 2009.,假设源移动终端MT和协作移动终端MT之间存在直接链路,但基站BS和移动终端之间没有直接链路。一个数据包的传输可分为两个时隙。在第一个时隙,源移动终端MT将信息包编码为传输码字,然后向中继节点RN和协作移动终端MT广播编码后的数据包。在接收到码字后,中继节点RN和协作移动终端MT开始解码。当协作移动终端MT正确地把来自源移动终端MT的信息的解码后,再利用不同的编码器对该信息进行再编码。当需要的时候,协作移动终端MT将在第二时隙把编码的码字发送给中继节点。如果中继节点RN可以正确的把源移动终端MT的数据解码,那么中继节点RN就把译码后的来自源移动终端MT的数据信息重新编码调制,然后发射给基站BS。在这种情况下,源移动终端MT不用协作移动终端MT的协作传输。如果中继节点RN不能正确的把源移动终端MT的数据解码,那么中继节点RN就会向协作移动终端MT发送要求传输相同数据的指令,协作移动终端MT收到指令后会把来自源移动终端MT的数据用不同的编码器进行编码,然后发送到中继节点RN。如图1所示,源移动终端使用率为IAi1的编码器C1,而协作移动终端使用率为1/ n2的编码器C2。中继节点把从源移动终端和协作移动终端分别收到的模拟信号在空中混合,这个操作和物理层网络编码操作很相似,不同的地方在于在本系统中,中继节点把从不同移动终端得到的信号波形首先按照符合间隔分离,然后把每Ii1个来自源移动终端的信号波形与每H2个来自协作移动终端的信号波形进行交替级联。该混合的模拟信号然后被一个针对联合编码器C1和C2的解码器所译码。分布式码率兼容穿刺或者重复卷积码在本发明中,源移动终端的编码和协作移动终端的再编码采用一类码率兼容的卷积编码。码率兼容的卷积编码包括码率兼容的穿刺卷积编码和码率兼容的重复卷积编码。 对于在源移动终端和协作移动终端的每个编码器的码率分别为IAi1和l/n2的系统,联合编码器的联合码率将为(ηι+η2)/ηιη2。在本发明中,假设所有移动终端的卷积编码器具有才目胃白勺(constraint length) (P. Popovski and H. Yomo, "Physical network coding in two-way wireless relay channels,,,IEEE Int.Conf. on Commun. (ICC),pp. 707-711,June 2007.)。以下将描述如何获得码率兼容的卷积编码器。对于码率为1/n的卷积编码器,生成多项式矩阵
权利要求
1.一种无线分布式网络信道编码调制方法,其特征在于,包括如下步骤1)源移动终端通过码率兼容的卷积编码器将信息包编码为传输码字,然后广播给中继节点和协作移动终端;2)中继节点把接收到的来自源移动终端的信号波形和来自协作移动终端的信号波形, 按照符号间隔分离,而后交替串联生成新的信号波形;3)形成的新的信号波形通过在中继节点的解码器进行解调和译码,输出针对源移动终端和协作移动终端的联合编码器的估计码字;4)所述估计码字先经过交织,然后被送入中继节点的递归系统卷积编码器进行网络编码并进行无记忆调制,然后被发送到基站;5)基站接收到从中继节点发射的信号波形后,基站采用迭代译码算法进行解码,获得源移动终端的信息。
2.根据权利要求1所述无线分布式网络信道编码调制方法,其特征在于所述步骤1) 中,码率兼容的卷积编码器包括码率兼容的穿刺卷积编码器和码率兼容的重复卷积编码器。
3.根据权利要求1所述无线分布式网络信道编码调制方法,其特征在于所述步骤2) 中,若中继节点可以正确的把源移动终端的数据解码,则不用协作移动终端进行协作传输; 如果中继节点不能正确的把源移动终端的数据解码,则中继节点就会向协作移动终端发送要求传输相同数据的指令,协作移动终端收到指令后把来自源移动终端的数据解码后,利用不同的码率兼容的卷积编码器进行编码,然后发送到中继节点。
4.根据权利要求1所述无线分布式网络信道编码调制方法,其特征在于所述步骤3) 中,中继节点的解码器是针对源移动终端和协作移动终端的联合编码器的解码器。
5.根据权利要求1所述无线分布式网络信道编码调制方法,其特征在于所述步骤5) 中,迭代译码算法包括一个针对递归系统卷积解码器的和一个针对移动终端的联合解码器的软进-软出算法;对于码率兼容的卷积编码,穿刺或重复卷积编码器的格型结构是随着时间变化的;假设Yfc ^ J^:_,n。<n,是时间为k时的联合编码的输出信号;爲记作相应的输入符号4和切:分别是/i,和U的一个实现,同时4 € {U. 1}. J e {1,…,n°};在离散时间为k时的格型部分,定义的第j个符号的后验概率值的对数率为巧⑷是个符号,字符0代表移动终端的码率兼容联合编码器;Cik(S)= Σ α (s ‘ ) rk(s' , s)) = Σ s β k+1 (s) Γ k+1 (s ‘,s);在时间为 k 时,格型部分的分枝量度 rk(s',s)为 +Cs) .... !Yik .... ^)11^1^1 = .对于没有穿刺或者重复的格型部分,η° = η ;假设Ui.f是 j个符号先验值的对数率,那么
全文摘要
本发明针对无线网络提出一种无线分布式网络信道编码调制方法,从分布式节点收到的信号在中继节点解码后所得到的数据先经过交织,然后再送到网络编码器,在目标节点的接收机采用迭代算法来解码。仿真结果表明,带有交织以及迭代译码算法的系统比无迭代译码系统的误码率性能有了非常的显著提高。
文档编号H04L1/00GK102291207SQ20111028897
公开日2011年12月21日 申请日期2011年9月27日 优先权日2011年9月27日
发明者刘扬, 林子怀 申请人:刘扬, 林子怀
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