专利名称：一种结合正交处理的网络编码方法
技术领域：
本发明属于多用户多中继协作通信技术领域，涉及一种结合正交处理的网络编码方法。
背景技术：
网络编码的主要原理是利用中继节点处理信息的能力，将接收到的多个信息进行线性或非线性的合并处理后转发给下一跳节点，提高系统的网络吞吐量。网络编码最初是在有线网络中提出，随着无线通信技术的发展逐渐应用在无线网络中，而无线网络的广播特性，进一步促进了网络编码技术的发展。目前，无线通信中运用的网络编码技术多为异或网络编码、物理层网络编码、有限域网络编码以及复数域网络编码等。研究最多的系统是两用户协作/中继网络。为了使网络编码在无线通信系统中的研究更具有适用性，多用户协作/中继网络成为运用网络编码的进一步研究领域。针对多用户协作/中继网络，采用二进制异或网络编码得到的编码包为χ Φ& … x ...，接收端需要接收到足够的源端用户直传信息包才能成功解码出用户信息，在无直传链路而靠中继转发的的系统中通常难以满足接收端的正确解码；有限域网络编码充分利用中继转发特性，为多个中继选择线性无关的编码系数对接收到的信息进行网络编码(这里必须满足中继节点个数N >源端用户个数M)，单个中继节点的编码方式为:从有限域(高斯域)中选取编码系数对接收到的源端用户信息进行网络编码，得到的编码包为Y1,+当接收端收到足够的编码包时，便可通过多个线性无关的编码系数构成的矩阵，解码出用户信息，因此，有限域网络编码在多用户系统中的应用优势逐渐显不出来。如文 献 Multiple-user cooperative communications basedon linear network coding 中提出的分集网络编码；Design of network codes formultiple-user multiple relay wireless networks中提出的基于最大距离分布码的网络编石马；Cluster-based cooperative communication with network coding in wirelessnetworks中提出的基于簇群的协作网络编码，均利用编码包的编码系数之间的线性无关性，通过解多个编码包构成的矩阵，解码出用户信息。但是，采用有限域网络编码的系统，接收端不能通过接收到的编码信息包直接解码出用户信息，而需要足够多数据包才能解码出用户信息，这对解码的实时性和系统中断概率提出新的要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种结合正交处理的网络编码方法，该方法将正交处理技术应用于网络通信中，既满足了接收端解码实时性，降低系统中断概率，又有效提升了系统整体性能。为达到上述目的，本发明提供如下技术方案:
一种结合正交处理的网络编码方法，包括以下步骤:步骤一:源端用户对传输的数据进行低频正交处理，使处理后的用户信息满足两两正交；步骤二:将经正交处理后的用户信息进行调制后广播给中继节点；步骤三:中继节点对收到的用户信息进行网络编码后发送给接收端；步骤四:接收端通过接收到的编码信息包解码出用户信息。进一步，在步骤一中，将源端用户数据与正交低频信号构成的集合E中的元素相乘，使经过正交处理后的源端用户信息满足两两正交，其中:E = (cos2 π fjt, cos2 π f2t,…,cos2 η fMt,...)。进一步,在步骤一中,集合E中低频正交信号的频率(f” f2,…，fM,…)远远小于调制载波cosG^t的中心频率ω。，满足接收端解调时不会对正交处理信号产生影响。进一步，在步骤二中，每个源端对正交处理后的信息包均采用BPSK调制方式。进一步，在步骤三中，中继节点采用的网络编码方式为叠加网络编码方式。进一步，在步骤三中，中继节点采用的网络编码方式为有限域网络编码方式。进一步，在选取编码系数时，需保证编码包的编码系数向量之间满足线性无关。本发明的有益效果在于:本发明所述的一种结合正交处理的网络编码方法很好的运用了处理后的用户信息之间两两正交这一特点，使接收端在收到一个编码信息包后便能直接解码出用户信息，真正意义上体现了网络编码的优势，既满足了接收端解码实时性，降低系统中断概率，又有效提升了系统整体性能。
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明: 图1为本发明所应用网络的系统框架示意图；图2为本方法的源端处理到具体编码流程的示意图；图3为接收端直接解码示意图；图4为接收端采用解矩阵方式的解码示意图；图5为本发明所述方法的流程示意图。
具体实施例方式本发明以一种适合高速数据业务传输的多用户多跳分层网络为系统模型，为满足接收端解码实时性和信号传输的可靠性，提出了一种结合正交处理的网络编码方法。这里以两跳多用户协作网络为例进行说明，系统模型如图1所示。信息包的传输过程由源端-中继节点、中继节点-接收端两跳组成。本发明的主要思想如图2所示。在源端用户数据调制发送前，先对每个源端用户产生的数据信息进行正交处理，所谓正交处理即是从一组由正交载波构成的正交集合E =(cos2 π fjt, cos2 π f2t,...，cos2 π fMt,…)中选择元素与源端用户数据相乘,使处理后的用户数据满足两两正交。集合E中各载波元素的频率(4^...，^...)远远小于调制载波COS ωε 的中心频率ω。，采用COS ω。!:调制后的信号会搬移到高频,而集合E中的元素与信号相乘后仅对信号进行微小的搬移，使接收端解调时不会对正交处理信号产生影响。源端的正交处理思想用数学形式表示如下:
在O≤t≤Tb内源端用户Si, i = 1，2，…，M发送I个脉冲数据，经正交集合E中的元素cos2 π 处理后的低频信号Xi (t)可表示为如下形式:
权利要求
1.一种结合正交处理的网络编码方法，其特征在于:包括以下步骤: 步骤一:源端用户对传输的数据进行低频正交处理，使处理后的用户信息满足两两正交； 步骤二:将经正交处理后的用户信息进行调制后广播给中继节点； 步骤三:中继节点对收到的用户信息进行网络编码后发送给接收端； 步骤四:接收端通过接收到的编码信息包解码出用户信息。
2.根据权利要求1所述的结合正交处理的网络编码方法，其特征在于:在步骤一中，将源端用户数据与正交低频信号构成的集合E = (cos2 η ^t, cos2 π f2t,...，cos2 π fMt,…)中的元素相乘，使经过正交处理后的源端用户信息满足两两正交。
3.根据权利要求2所述的结合正交处理的网络编码方法，其特征在于:在步骤一中，集合E中低频正交信号的频率(f” f2, *.., fM, *..)远远小于调制载波cosco。1:的中心频率ω。。
4.根据权利要求1所述的结合正交处理的网络编码方法，其特征在于:在步骤二中，每个源端对正交处理后的信息包均采用BPSK调制方式。
5.根据权利要求1所述的结合正交处理的网络编码方法，其特征在于:在步骤三中，中继节点采用的网络编码方式为叠加网络编码方式。
6.根据权利要求1所述的结合正交处理的网络编码方法，其特征在于:在步骤三中，中继节点采用的网络编码方式为有限域网络编码方式。
7.根据权利要求6所述的结合正交处理的网络编码方法，其特征在于:在选取编码系数时，需保证编码包的编码系数向量之间满足线性无关。
全文摘要
本发明公开了一种结合正交处理的网络编码方法，属于多用户多中继协作通信技术领域。该方法包括以下步骤步骤一源端用户对传输的数据进行低频正交处理，使处理后的用户信息满足两两正交；步骤二将经正交处理后的用户信息进行调制后广播给中继节点；步骤三中继节点对收到的用户信息进行网络编码后发送给接收端；步骤四接收端通过接收到的编码信息包解码出用户信息。本发明所述的一种结合正交处理的网络编码方法很好的运用了处理后的用户信息之间两两正交这一特点，使接收端在收到一个编码信息包后便能直接解码出用户信息，真正意义上体现了网络编码的优势，既满足了接收端解码实时性，降低系统中断概率，又有效提升了系统整体性能。
文档编号H04L1/00GK103236908SQ20131021320
公开日2013年8月7日 申请日期2013年5月31日 优先权日2013年5月31日
发明者彭醇陵, 张祖凡, 杨静, 李余, 景小荣 申请人:重庆邮电大学