基于信道排序和网络编码的中继通信系统及其信道排序方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及无线通讯中的双向中继通信系统，具体地说是一种基于信道排序和网 络编码的中继通信系统及其信道排序方法。
【背景技术】
[000引 已有专利（公开号CN103281271A，专利申请号CN201310207093)公开了一种通过 信道量化进行物理层网络编码的方法。在该方法的信道量化过程中，没有考虑到两个端节 点到中继节点的信道质量的差异性。具体来说，由于两个端节点到中继节点的无线信道传 输环境的不同，两个端节点到中继节点的信道衰落系数有大有小。没有区分信道差异而直 接对x,'?x;'进行估计使得估计的准确性不高，信号处理误符号率较大。
【发明内容】
[0003] 本发明是为了克服现有技术存在的不足之处，提供一种基于信道排序和网络编码 的中继通信系统及其信道排序方法，W期能有效降低通信误符号率，提高数据速率和系统 容量，降低信息传输对无线信道质量的依赖度，尤其是在低信噪比下的性能提升更为明显。
[0004] 本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
[0005] 本发明一种基于信道排序和网络编码的双向中继无线通信系统的特点是包括：一 个中继节点R、第一端节点Si和第二端节点S 2;所述中继节点R具有K根天线；K为正整数； 所述第一端节点Si和第二端节点S2各自具有一根天线；所述中继节点R包括信道排序模 块、信号量化模块和信号网络编码模块；
[0006]所述第一端节点Si和第二端节点S2通过各自的天线W码元同步的方式同时向所 述中继节点R发送第一数据包Xi'和第二数据包X,';
[0007] 所述中继节点R利用所述K根天线分别接收所述第一数据包Xi'和第二数据包 X,'的物理叠加信号，从而形成包含有噪声的K个接收信号并发送给所述信道排序模块，将 所述K个接收信号记为Y' ={y/，y2'，…，y/，…，yg' }巧/表示所述中继节点R的 第i根天线接收到的信号；并有y/ =hy'xi' +hw'X2' +n/ 表示 第一端节点Si到所述中继节点R的第i根天线的信道衰落系数；h 表示第二端节点S2 到所述中继节点R的第i根天线的信道衰落系数；n/为所述中继节点R的第i根天线的 信道噪声；
[000引所述信道排序模块接收所述K个接收信号并进行信道排序获得排序后的接收信 号Y后发送给所述信号量化模块；
[0009] 所述信号量化模块对所述排序后的接收信号Y进行信道量化处理后发送给所述 信号网络编码模块用于进行网络编码，最终估计出所述排序后的第一数据包Xi和第二数据 包义2的网络编码格式为；
[0010] 所述中继节点R将所述网络编码格式通过任一天线发送给所述第一端节 点Si和第二端节点S2;
[0011] 所述第一端节点Si和第二端节点S2分别通过各自的天线接收所述网络编码格式 X；否并分别与自身的第一数据包X/和自身的第二数据包X,'进行异或运算，从而使 得所述第一端节点Si获得所述第二端节点S2发送的第二数据包X,';所述第二端节点S, 获得所述第一端节点Si发送的第一数据包X1'，完成双向中继通信过程。
[0012] 本发明一种基于信道排序和网络编码的双向中继无线通信系统的信道排序方法 的特点是如下步骤进行：
[0013] 步骤1、所述中继节点R提取所述信道衰落系数，获得信道矩阵
【主权项】
1. 一种基于信道排序和网络编码的双向中继无线通信系统，其特征是包括：一个中继 节点R、第一端节点Si和第二端节点S2;所述中继节点R具有K根天线；K为正整数；所述第 一端节点Si和第二端节点S2各自具有一根天线；所述中继节点R包括信道排序模块、信号 量化模块和信号网络编码模块； 所述第一端节点Si和第二端节点S2通过各自的天线以码元同步的方式同时向所述中 继节点R发送第一数据包x/和第二数据包x2'; 所述中继节点R利用所述K根天线分别接收所述第一数据包x/和第二数据包x2'的 物理叠加信号，从而形成包含有噪声的K个接收信号并发送给所述信道排序模块，将所述K 个接收信号记为t={y/，y；/，~，y/，~，y/ };y/表示所述中继节点R的第i根 天线接收到的信号；1彡i彡K;并有y/ =比，/x/ x；/ +n/九，/表示第一端 节点Sglj所述中继节点R的第i根天线的信道衰落系数；h 表示第二端节点S2到所述 中继节点R的第i根天线的信道衰落系数；n/为所述中继节点R的第i根天线的信道噪 声； 所述信道排序模块接收所述K个接收信号并进行信道排序获得排序后的接收信号Y后 发送给所述信号量化模块； 所述信号量化模块对所述排序后的接收信号Y进行信道量化处理后发送给所述信号 网络编码模块用于进行网络编码，最终估计出所述排序后的第一数据包Xl和第二数据包x2 的网络编码格式为^^2 ; 所述中继节点R将所述网络编码格式i通过任一天线发送给所述第一端节点Si和第二端节点S2; 所述第一端节点Si和第二端节点S2*别通过各自的天线接收所述网络编码格式 x%，并分别与自身的第一数据包x/和自身的第二数据包x2'进行异或运算，从而使 得所述第一端节点Si获得所述第二端节点S2发送的第二数据包x2';所述第二端节点S2 获得所述第一端节点Si发送的第一数据包x/，完成双向中继通信过程。
2. -种利用权利要求1所述的基于信道排序和网络编码的双向中继无线通信系统的 信道排序方法，其特征是如下步骤进行： 步骤1、所述中继节点R提取所述信道衰落系数，获得信道矩I
步骤2、利用式（1)和式（2)分别获得所述信道矩阵中两列元素模的 平方和sumJPlsum2:
步骤3、对所述两列元素模的平方和sum#sum2?行比较，根据K取值的不同，若K= 1，即所述中继节点R只具有1根天线，则 若sumiSsum2，则利用式（3)和式（4)分别获得排序后的信道矩阵H和排序后的第一 数据包Xl和第二数据包x2:
若sumiCsum2，则利用式（5)和式（6)分别获得排序后的信道矩阵H和排序后的第一 数据包Xl和第二数据包x2:
从而获得排序后的接收信号记为yi=huXi+huXfrii; 若K彡2,即所述中继节点R只具有不少于2根天线，则 若sumiSsum2，则利用式（7)和式（8)分别获得排序后的信道矩阵H和排序后的第一 数据包Xl和第二数据包x2:
若suniiCsum2，则利用式（9)和式（10)分别获得排序后的信道矩阵H和排序后的第 一数据包七和第二数据包x2:
从而获得排序后的接收信号记为Y= {yi，y2，…，y^'yj;并有yiihuXi+hi^+rv
【专利摘要】本发明公开了一种基于信道排序和网络编码的中继通信系统及信道排序方法，其特征是在数据上行阶段中继节点的信道排序模块接收K个接收信号并进行信道排序获得排序后的接收信号后发送给信号量化模块；信号量化模块对排序后的接收信号进行信道量化处理后发送给信号网络编码模块用于进行网络编码，最终估计出排序后的第一数据包和第二数据包的网络编码格式。本发明可以有效降低通信误符号率，提高数据速率和系统容量，降低信息传输对无线信道质量的依赖度，尤其是在低信噪比下的性能提升更为明显。
【IPC分类】H04L25-03, H04L1-00, H04B7-15
【公开号】CN104811277
【申请号】CN201510240866
【发明人】开彩红, 周清峰, 张胜利
【申请人】合肥工业大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年5月12日