专利名称：一种基于压缩前传的多源单中继协作方法
技术领域：
本发明属于无线数字信息传输的协作通信技术领域，具体涉及基于压缩前传的多 源单中继协作通信系统的协作方法。
背景技术：
《国际电子与电气工程师协会信息理论学报》(IEEETransactions on InformationTheory, vol. 53，issue. 10，October 2007，pp. 3714—3722)提出的在基于两用 户协作通信系统中采用一种目前被称为网络编码自适应解码前传的方法，能够同时为两个 用户提供分集增益，保证用户的通信质量，并且节省通信所需资源。然而在多源单中继系统 中采用网络编码自适应解码前传方式进行协作通信，中继节点解码效果受到用户到中继链 路性能的制约。在中继节点不能正确解码所有用户发送数据的情况下，中继发生中断，不能 进行协作通信；在中继节点能够正确解码两个以上用户发送数据但又不能正确解码所有用 户发送数据时，中继很难决定为哪些用户进行协作通信，中继也会发生中断；在中继节点只 能正确解码一个用户发送数据的情况下，中继只能为正确解码的用户进行协作通信，导致 用户间出现不公平。因此网络编码自适应解码前传方法受到中继解码效果的制约，使得中 继只能在正确译码所有用户发送数据时进行有效的协作通信。故现有网络编码自适应解码 前传方法对多源单中继系统性能的提升是有限的。而基于压缩前传方式的中继在不能正确 解码用户发送数据的情况下具有优势，中继仍然可以将自身观察到的关于用户发送数据的 信息转发给基站，从而辅助基站解码用户发送数据。所以对于多源单中继系统，压缩前传与 网络编码相结合的方法值得研究。
发明内容
本发明的目的是提出一种基于压缩前传的多源单中继的协作方法，以解决多个用 户不能同时利用中继进行协作的问题，从而提高系统容量和信道的使用效率，改善用户的
通信质量。本发明基于压缩前传的多源单中继的协作方法，用户使用低密度奇偶校验码 (LDPC)编码器对发送数据进行编码，将数据调制后发送给基站和中继；中继对接收到的信 号进行处理得到转发数据，然后对转发数据进行调制并发送给基站；基站接收信号并进行 联合译码；其特征在于包括(1)在第1时隙，即用户发送时隙，N个协作用户S” i = 1,21 N，采用码长相同的 LDPC码对信息数据进行编码，然后经过调制分别得到发送信号Xi，每个用户采用不同的信 道分别以功率Psi将其同时发送给基站D和中继R ；由于受到路径损耗和噪声的影响，基站接收到的用户Si发送的信号为
权利要求
1. 一种基于压缩前传的多源单中继的协作方法，用户使用低密度奇偶校验码LDPC编 码器对发送数据进行编码，将数据调制后发送给基站和中继；中继对接收到的信号进行处 理得到转发数据，然后对转发数据进行调制并发送给基站；基站接收信号并进行联合译码； 其特征在于包括(1)在第1时隙，即用户发送时隙，N个协作用户Si,i = 1,21 N，采用码长相同的LDPC 码对信息数据进行编码，然后经过调制分别得到发送信号Xi，每个用户采用不同的信道分 别以功率Psi将其同时发送给基站D和中继R ；由于受到路径损耗和噪声的影响，基站接收到的用户Si发送的信号为ysdl = Csdl^1X1 +nsdi，中继接收到的用户Si发送的信号为= Csn^1X1 +nsn，式中，nsdi，nsri分别为各路接收信号中的噪声分量；csdi，Csri分别为各条链路的信道系数；上列各式中的i =1，2L N ；(2)中继将所接收到的各用户Si发送的信号ysH分别送入各自的LDPC译码器，各译 码器采用软输入软输出译码算法译码后得到码字对数似然比LLRsh,该对数似然比LLRsh 的取值范围是整个实数区间；采用1比特量化压缩方法量化该对数似然比LLRsh,分别得 到量化信息Wi ；然后采用网络编码，即对量化信息Wi进行异或操作，得到网络编码信息 W = ΘM^2 L Θ、，将编码信息w调制后得到调制信号χ,；在第2时隙，即中继发送时隙， 中继将该调制信号&转发给基站；(3)经过无线信道后，基站接收到的中继发送信号为Λ=Ga/]^ +nr ,其中，r^是噪声 分量，Crf是信道系数；然后基站对这样接收到的共N+1份用户发送信息和中继发送信息进行联合译码，获得 源发送数据；用户和中继采用二进制相移键控调制方式，各条信道噪声均为高斯白噪声，在基站已 知各用户到基站的信道系数Csdi和噪声方差σ；2，并且已知中继到基站信道系数(^和噪声方 差R2的条件下，基站进行联合译码，具体步骤如下a.联合译码器根据接收到的N份用户发送信号ysdi以及各用户信道信息Csdi和σ；2，分别计算初始对数似然比^凡=20^ysd'；b.联合译码器将各用户的初始对数似然比LLRsi分别送入各自的LDPC译码器，各译码 器经过译码后得到关于各用户发送信号Xi的估计值戈；c.联合译码器根据所有的估计值戈以及接收到的中继发送信号^，分别计算每个用户 的合并接收信号丸和联合对数似然比LLRxi,计算方法如下 _ ysdi ,__yj__用户Si的合并接收信号为ι-ζ Crd^m ‘k孟i4yLLR =_—_·用户Si的联合对数似然比 幻 af | σΓ2 ,C2 P C2 P^sdi1 si W rd.联合译码器将各用户的联合对数似然比LLRxi再次送入各自的LDPC译码器，各译码器经过译码后得到新的估计值戈；联合译码器根据新的估计值戈，重新计算每个用户的合并接收信号丸和联合对数似然 比LLRxi,联合译码器再次对更新的联合对数似然比LLRxi进行译码，从而形成一种迭代译码 方法。
全文摘要
本发明公开了一种基于压缩前传的多源单中继的协作方法，特征是在多源单中继条件下，多个用户使用码长相同的低密度奇偶校验码对发送信息进行编码，中继节点采用压缩前传与网络编码相结合的技术进行协作通信，目的节点采用联合迭代译码算法对接收信息进行译码获取源发送信息。本发明方法克服了中继在通信中会出现中断的情况，能够保证中继在通信过程中始终起到辅助通信作用，并且通过迭代译码算法获取一定的分集增益，从而提高了通信质量并节省通信资源。
文档编号H04L1/00GK102118228SQ20111002116
公开日2011年7月6日 申请日期2011年1月19日 优先权日2011年1月19日
发明者张海超, 李辉 申请人:中国科学技术大学