CN100477576C - 基于联合网络-信道编码的协同传输方法 - Google Patents

Abstract

一种基于联合网络-信道编码的协同传输方法，利用最大化系统传输速率联合构造系统奇偶校验矩阵，该矩阵包括源信道编码奇偶校验矩阵、中继信道编码奇偶校验矩阵以及网络编码奇偶校验矩阵；源节点用源信道编码奇偶校验矩阵对源信息编码并向中继节点和目的节点广播；中继节点利用中继信道编码奇偶校验矩阵对自身信息编码并向目的节点发送；中继节点利用网络编码奇偶校验矩阵对源编码后信息和中继编码后信息编码得到网络编码后的信息，从中提取额外校验信息再对其进行低密度奇偶校验编码向目的节点发送；目的节点对源节点及中继节点发送的信息联合译码。本发明能有效对抗时变信道的衰落，提高信息的传输速率、网络的带宽利用率及系统功率利用率。

Description

基于联合网络-信道编码的协同传输方法

技术领域

本发明涉及无线传输技术，尤其涉及基于低密度奇偶检验码实现的联合网络-信道编码的协同传输方法。

背景技术

在蜂窝网络，传感器网络，无线自组织网络等无线网络，信号的传输会经历多径衰落、多普勒频移和其它干扰的影响，在接收端恢复信号难度很大。

现有无线网络使用多输入多输出(Multi-Input Multi-Output，简称MIMO)技术结合正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称OFDM)技术，在很大程度上提高系统容量，提高了信息传输速率。由于MIMO系统的复杂度很高，结合其他技术后系统更加复杂，从而该技术对于空间高速移动节点并不适用。同时，由于空间移动节点受大小，功率的限制，发送端和接收端的天线数量也无法达到分集的要求。

随着系统组件、协议和算法设计越来越精细，个体间能够支持更多的交互功能，一类新的分集方法——协同通信(Cooperative Communications)技术出现并迅速成为通信界研究的热点。大规模无线通信网络环境中，移动节点之间的通信，不再仅仅依靠确定的互联方式，而增加了随机性，并在其它节点的协同帮助下，构成虚拟多天线系统，提供网络环境下的分集和复用，从而充分利用空间资源，有效地抵抗衰落，阴影和其他干扰，达到可靠通信的目的。通过协同通信为系统带来的分集增益，称为协同分集。

协同通信充分利用无线信道的广播特性和空间分集特性提高无线网络的传输性能。协同通信方式中，用户之间的协同关系不仅可以帮助伙伴发送信息同时也要发送自己的信息。通过协同分集，无线终端可以彼此协作传输信息，在网络中形成多条路径。通过协同产生的冗余信息使接收端能够弥补由于衰落，阴影遮蔽和其他干扰对信道造成的影响。协同通信增加了信道的自由度，这项技术可以很大程度上提高通信可靠性和通信质量，能够带来更高的数据传输速率，用户使用相比非协同机制较少的总功率就可以达到同等的数据传输速率，直接利益是延长移动终端的电池生存期，增大覆盖范围；并能降低对信道变化的敏感度，从而降低中断概率，获得更好的服务质量，服务质量包括：误码率，误帧率，中断概率等。

目前已存在的协同传输方法包括：简单中继放大转发，译码转发和编码协同。其中中继放大转发和译码转发比较适用于传统的中继传输技术，中继并不需要发送自身信息，从网络的角度看，无疑降低了整个网络的吞吐量。协同传输需要更智能和更高效的传输策略，编码协同是符合上述特点的一种协同传输策略，但编码的设计至关重要。

网络编码是近年通信领域又出现的一个冲击性的发展。思想是在无噪有线网络中的节点采用不加冗余的编码，即在节点进行信息处理，将接收的信息进行编码，然后再路由到目的节点，突破了一直以来数据传输的固定模式，可以有效提高无噪有线网络容量。但对于无线网络，链路传输不可能无噪，在编码中增加冗余信息是最直接的保护方式。网络编码特有的数据传输模式——在节点进行信息合并，与协同传输的编码协同策略相符，但是，针对无线环境，网络编码不能直接使用，不符合无噪链路的假设。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有协同传输方法不能有效兼顾系统分集增益和网络吞吐量的问题，提供一种基于联合网络-信道编码的协同传输方法，可以有效对抗时变信道的衰落，提高信息的传输速率，提高网络的带宽利用率和系统的功率利用率。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于联合网络-信道编码的协同传输方法，包括如下步骤：

构造联合网络-信道编码的系统奇偶校验矩阵并存储于源节点、中继节点以及目的节点；所述系统奇偶校验矩阵包括源信道编码奇偶校验矩阵、中继信道编码奇偶校验矩阵以及网络编码奇偶校验矩阵；

所述源节点利用所述源信道编码奇偶校验矩阵对应的生成矩阵对源信息进行编码，得到源编码后的信息序列，并向所述中继节点和所述目的节点广播；

所述中继节点利用所述中继信道编码奇偶校验矩阵对应的生成矩阵对自身信息进行编码，得到中继编码后的信息序列，并向所述目的节点发送；

所述中继节点利用所述网络编码奇偶校验矩阵对应的生成矩阵对接收到的源编码后的信息序列以及所述中继编码后的信息序列进行编码，得到网络编码后的信息，从中提取额外校验信息序列，并对所述额外校验信息序列进行低密度奇偶校验编码，向所述目的节点发送；

所述目的节点接收所述源节点及所述中继节点发送的信息序列并进行联合译码。

所述源信道编码奇偶校验矩阵位于所述系统奇偶校验矩阵的左上部，所述源信道编码奇偶校验矩阵的左上角元素位于所述系统奇偶校验矩阵左上角元素处；所述中继信道编码奇偶校验矩阵位于所述源信道编码奇偶校验矩阵的右下方，所述中继信道编码奇偶校验矩阵的左上角元素位于所述源信道编码奇偶校验矩阵右下角元素右下方的第一个元素处；所述源信道编码奇偶校验矩阵和所述中继信道编码奇偶校验矩阵在所述系统奇偶校验矩阵中无共享的行和列；所述网络编码奇偶校验矩阵位于所述系统奇偶校验矩阵的下部，所述网络编码奇偶校验矩阵的列数与所述系统奇偶校验矩阵的列数相同，所述网络编码奇偶校验矩阵的左上角元素位于所述中继信道编码奇偶校验矩阵最后一行的下一行的左侧第一个元素处，所述网络奇偶校验矩阵的左下角元素位于所述系统奇偶校验矩阵的左下角元素处。所述网络编码奇偶校验矩阵与源信道编码奇偶校验矩阵和中继信道编码奇偶校验矩阵共享列的元素“1”的分布位置通过最大化系统传输速率的优化方法确定；所述网络编码奇偶校验矩阵的右部采用准对角结构，对角线元素和对角线各元素同一列的下一行元素位置放置“1”；除所述源信道编码奇偶校验矩阵、中继信道编码奇偶校验矩阵以及网络编码奇偶校验矩阵元素“1”所处位置外，所述系统奇偶校验矩阵其他位置为“0”。

采用时分复用方式传输信息序列，一次传输过程分为两个时隙；所述源节点向所述中继节点和目的节点广播源编码后的信息序列以及所述中继节点向所述目的节点发送中继编码后的信息序列均在第一时隙进行；所述中继节点向所述目的节点发送低密度奇偶校验编码后的额外校验信息序列在第二时隙进行。

上述技术方案能够有效对抗时变信道的衰落，提高了信息的传输速率，并大大提高了网络的带宽利用率和系统的功率利用率。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的基于联合网络-信道编码的协同传输方法的系统传输模型；

图2为本发明的基于联合网络-信道编码的协同传输方法的系统奇偶校验矩阵一实施例结构图；

图3为本发明的基于联合网络-信道编码的协同传输方法一实施例流程图。

具体实施方式

本发明通过联合设计网络-信道编码的协同传输方法，可有效对抗时变信道的衰落，提高信息的传输速率。

如图1所示，为本发明的基于联合网络-信道编码的协同传输方法的系统传输模型，包含源节点S，中继节点R和目的节点D。源节点S和中继节点R向目的节点D发送数据，中继节点R不仅要协助源节点S完成一次发送任务，还需要发送自己的信息。

本发明采用时分复用，只需在帧级别进行同步，更符合无线传输环境。假设一次信号传输经历单位时间，传输过程可以分为两个时间段t和1-t。X，V，W和Y分别为源节点S发送的信息，中继节点R接收的信息，中继节点R发送的信息和目的节点D接收的信息，下标1，2分别代表第一时隙和第二时隙。SR代表源节点至中继节点的信道，RD代表中继节点至目的节点的信道，SD代表源节点至目的节点的信道。

如图2所示，为本发明的基于联合网络-信道编码的协同传输方法的系统奇偶校验矩阵结构图。系统奇偶校验矩阵H_SYS的每行为一个校验节点，每列为一个变量节点，矩阵中元素“1”代表相应的校验节点和变量节点之间存在一条“边”，译码过程中的信息就是沿着这些边不断在变量节点和校验节点间更新。系统奇偶校验矩阵H_SYS包含M_S×N_S的源信道编码奇偶校验矩阵H_S，M_R×N_R的中继信道编码奇偶校验矩阵H_R，以及N_n ×(N_S+N_R+N_n)网络编码奇偶校验矩阵H_n。其中，N_S，N_R，N_n分别为目的节点第一时隙接收到源编码后的信息序列长度，中继编码后的信息序列长度，以及第二时隙源节点与中继节点经过网络编码后的信息序列长度；M_S＝N_S-K_S，M_R＝N_R-K_R，其中，K_S，K_R分别为源节点和中继节点编码前的信息序列长度。

源信道编码奇偶校验矩阵H_S位于系统奇偶校验矩阵H_SYS的左上部，源信道编码奇偶校验矩阵H_S的左上角元素位于系统奇偶校验矩阵H_SYS左上角元素处。中继信道编码奇偶校验矩阵H_R位于源信道编码奇偶校验矩阵H_S的右下方，中继信道编码奇偶校验矩阵H_R的左上角元素位于源信道编码奇偶校验矩阵H_S右下角元素右下方的第一个元素。H_S和H_R没有共享的行和列。网络编码奇偶校验矩阵H_n位于系统奇偶校验矩阵H_SYS的下部，网络编码奇偶校验矩阵H_n的列数与系统奇偶校验矩阵H_SYS的列数相同，网络编码奇偶校验矩阵H_n的左上角元素位于中继信道编码奇偶校验矩阵H_R最后一行的下一行的左侧第一个元素处，网络奇偶校验矩阵H_n的左下角元素位于系统奇偶校验矩阵H_SYS的左下角元素处。除源信道编码奇偶校验矩阵H_S、中继信道编码奇偶校验矩阵H_R以及网络编码奇偶校验矩阵H_n元素“1”的位置外，系统奇偶校验矩阵H_SYS其他位置为“0”。

H_SYS作为系统奇偶校验矩阵必须符合如下限制：

$H_n{[{X_{S,}}_1^{N_S},{X_{R,}}_1^{N_R},{X_{n,}}_1^{N_n}]}^T=0;$ $H_S{\left[{X_{S,}}_1^{N_S}\right]}^T=0;$ $H_R{\left[{X_{R,}}_1^{N_R}\right]}^T=0$

$R_{\mathrm{sys}}=\frac{K_S+K_R}{N_S+N_R+N_n},$ N_R＝βN_S，N_n＝γN_S

符号X_i ^j表示X_i，X_i+1，...，X_j，j＞i，

分别为目的节点第一时隙接收到源编码后的信息序列，中继编码后的信息序列和第二时隙源与中继经过网络编码后的校验信息序列。

R_SYS为系统传输速率。

β，γ分别为中继编码后的信息序列长度与源编码后的信息序列长度的比值，及网络编码后的校验信息序列长度与源编码后信息的信息序列长度比值。

以图2的结构，在给定噪声的条件下，通过最大化系统速率R_SYS的优化方法确定网络编码奇偶校验矩阵H_n与源信道编码奇偶校验矩阵H_S和中继信道编码奇偶校验矩阵H_R共享列的元素“1”的分布位置，构造联合设计网络-信道编码的系统奇偶校验矩阵H_SYS，从而有效地保证译码性能，获得良好的分集增益。

H_n的设计除考虑它对源节点和中继节点所提供的校验功能外，还需要考虑网络编码复杂度，本发明实施例在H_SYS的右下角采用准对角结构，对角线元素和对角线各元素同一列的下一行元素位置放置“1”。从而，简化了编码过程，控制编码复杂度为～O(N_n)。

最大化系统传输速率R_SYS，即联合设计网络-信道编码速率的优化过程如下。

已知的变量包括：信道噪声，源节点和中继节点的编码速率。最终的解为与最大系统传输速率R_SYS相应的LDPC度分布(λ(x)，ρ(x))， $\mathrm{\λ}\left(x\right)=\underset{i=2}{\overset{d_v}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\λ}}_i{x}^{i-1},$ $\mathrm{\ρ}\left(x\right)=\underset{i=2}{\overset{d_c}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ρ}}_i{x}^{i-1}$ 是以 $\mathrm{\λ}=[{\mathrm{\λ}}_2...{\mathrm{\λ}}_{d_v}],$ $\mathrm{\ρ}=[{\mathrm{\ρ}}_2...{\mathrm{\ρ}}_{d_c}]$ 为系数的多项式，λ_i(ρ_i)表示与度为“i”的变量(校验)节点相连的“边”的数量占总边数的比值。确定了LDPC的度分布(λ(x)，ρ(x))后，通过随机放置满足上述分布的“1”，便能得到相应的校验矩阵。

系统传输速率R_SYS与(λ(x)，ρ(x))的关系为： $R_{\mathrm{sys}}=1-{\∫}_0^1\mathrm{\ρ}\left(x\right)\mathrm{dx}/{\∫}_0^1\mathrm{\λ}\left(x\right)\mathrm{dx}.$ 为了简化LDPC码的优化过程，固定校验节点分布ρ(x)，求解最优λ(x)。具体优化过程如下：

首先进行优化条件设置：

引入节点度的概念，即度为“i”的变量节点占总变量节点数的比例， ${\mathrm{\λ}}_i^N=\frac{{\mathrm{\λ}}_i/i}{{\mathrm{\Σ}}_{i=2}^{\mathrm{dv}}\frac{{\mathrm{\λ}}_i}{i}}$

将矩阵H_SYS分为三部分如图2，H_SYS1，H_SYS2，H_SYS3，它们的校验节点度分别为：ρ_SYS1，ρ_SYS2，ρ_SYS3。ρ_S，ρ_R，ρ_SYS分别为H_S、H_R、H_SYS的校验节点度分布。ρ_S，ρ_R具有如下结构：ρ_S＝x^i-1，ρ_R＝x^j-1

ρ_SYS的校验节点度分布为：

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{sys}1}=\frac{{\mathrm{ax}}^{k-1}+{\mathrm{bx}}^{i-1}}{a+b+c+d+e},$ ${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{sys}2}=\frac{{\mathrm{cx}}^{l-1}+{\mathrm{dx}}^{j-1}}{a+b+c+d+e}$

a＝γ·k；b＝(1-R_S)·i；c＝γ·l；d＝(1-R_R)β·j；e≈γ·2

i，j，k，l均为节点的度。

ρ_SYS1的校验节点度集中为两部分，其一，度为i的原H_S，其二，网络编码提供的冗余校验节点度为k，k＜i。ρ_SYS2也具有同样的结构。ρ_SYS3的结构：ρ_SYS3＝2。

目标函数： $\max R=\max (1-\∫\mathrm{\ρ}\left(x\right)\mathrm{dx}\·\underset{i=2}{\overset{\mathrm{dv}}{\mathrm{\Σ}}}i{\mathrm{\λ}}_i^N)$ 等同于

结构限制： ${\mathrm{\λ}}_S^N\left(1\right)={\mathrm{\λ}}_R^N\left(1\right)={\mathrm{\λ}}_{\mathrm{SYS}}^N\left(1\right)=1$

稳定性限制：译码能够稳定收敛，度为2的节点必须满足一定的限制，即为稳定性条件，并转化为相应的节点度表示。源信道编码奇偶校验矩阵、中继信道编码奇偶校验矩阵和系统奇偶校验矩阵都要满足这个条件。

$\frac{2{\mathrm{\&lambda;}}_{\mathrm{\&zeta;},2}^N}{{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=2}^{\mathrm{dv}}i{\mathrm{\&lambda;}}_{\mathrm{\&zeta;},i}^N}<\frac{e^{1/2{\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{\&zeta;}}^2}}{{\mathrm{\&Sigma;}}_{j=2}^{\mathrm{dc}}{\mathrm{\&rho;}}_{\mathrm{\&zeta;},j}(j-1)}\mathrm{\&zeta;}=S,R,\mathrm{SYS}$

成功译码限制：利用高斯逼近算法实现，在给定的噪声门限下，最优的节点度分布必须满足：

${\mathrm{\&Sigma;}}_{i=2}^{\mathrm{dv}}i{\mathrm{\&lambda;}}_{\mathrm{\&zeta;},i}^N{h}_i(s,r)-r<0,$

$\&ForAll;r\&Element;(0,\mathrm{\&phi;}\left(s\right)),\mathrm{\&zeta;}=S,R,\mathrm{SYS}$

其中： $h_i(s,r)=\mathrm{\&phi;}(s+(i-1){\mathrm{\&Sigma;}}_{j=2}^{d_c}{\mathrm{\&rho;}}_j{\mathrm{\&phi;}}^{-1}(1-{(1-r)}^{j-1})),$ s＝2/σ²，σ²为信道噪声的方差， $\mathrm{\&phi;}\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}1& x=0\\ 1-\frac{1}{\sqrt{4\mathrm{\&pi;x}}}{\&Integral;}_R\tanh \frac{u}{2}{e}^{-\frac{{(u-x)}^2}{4x}}\mathrm{du}& x>0\end{array}\right.$

联合设计限制：在联合设计网络-信道编码机制下，若使网络编码能够有效为源节点和中继节点提供冗余校验，则必须满足一定的设计限制：

$\underset{i=j}{\overset{\max (d_{v1},d_{v2},d_{\mathrm{vsys}})}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&lambda;}}_{\mathrm{sys},i}^N\&GreaterEqual;\underset{i=j}{\overset{\max (d_{v1},d_{v2},d_{\mathrm{vsys}})}{\mathrm{\&Sigma;}}}\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_{S,i}^N+\mathrm{\&beta;}{\mathrm{\&lambda;}}_{R,i}^N+[\mathrm{\&gamma;},0,...,0]}{1+\mathrm{\&beta;}+\mathrm{\&gamma;}}$

$\&ForAll;j=\mathrm{2,3},...,\max (d_{v1},d_{v2},{\mathrm{dv}}_{\mathrm{sys}})$

码速限制：

$R_{\mathrm{\&zeta;}}=1-\frac{m}{n}=1-\frac{{\&Integral;}_0^1{\mathrm{\&rho;}}_{\mathrm{\&zeta;}}\left(x\right)\mathrm{dx}}{{\&Integral;}_0^1{\mathrm{\&lambda;}}_{\mathrm{\&zeta;}}\left(x\right)\mathrm{dx}}$

$=1-\left({\&Integral;}_0^1{\mathrm{\&rho;}}_{\mathrm{\&zeta;}}\left(x\right)\mathrm{dx}\right)\left({\mathrm{\&Sigma;}}_{i=2}^{\mathrm{dv}}i{\mathrm{\&lambda;}}_{\mathrm{\&zeta;},i}^N\right)$

ζ＝S，R，SYS

本发明实施例利用上述优化过程和设计结构可以得到联合设计网络-信道编码的系统奇偶校验矩阵H_SYS。系统奇偶校验矩阵包含H_S，H_R和H_n。分别利用这三个子矩阵可求出相应的编码生成矩阵G_S，G_R和G_n。

在协同传输时，源节点利用源信道编码奇偶校验矩阵H_S对源信息进行编码，得到源编码后的信息，并向中继节点R和目的节点D广播。中继节点R利用中继信道编码奇偶校验矩阵H_R对从源节点接收到的信息进行编码，得到中继编码后的信息，并向目的节点D发送。中继节点R利用网络编码奇偶校验矩阵H_n对从源节点接收到的信息以及自身信息进行编码，得到网络编码后的信息，从中提取额外校验信息，并对额外校验信息进行低密度奇偶校验编码，向目的节点D发送。目的节点D接收源节点S及中继节点R发送的信息，联合译码。

如图3所示，为本发明的基于联合网络-信道编码的协同传输方法一实施例流程图，包括如下步骤：

步骤1、通过构造联合网络-信道系统奇偶校验矩阵H_SYS，设计联合网络-信道编码；矩阵中各元素的分布由最大化系统传输速率R_SYS的优化方法确定；

步骤2、第一时隙：源信息以码速率R_SR＝I(X₁；V₁)，经过H_S；

源节点S利用M_S×N_S的源信道编码奇偶校验矩阵对码长为K_S＝N_S-M_S的信息进行编码，得到码长为N_S的源编码后的信息序列，并向中继节点R和目的节点D广播；中继节点R收到信息序列后译码，目的节点D收到信息序列后存储不做处理等待译码；

步骤3、第一时隙：中继信息以速率R_RD1＝I(W₁；Y₁|X₁)，经过H_R；

中继节点R利用M_R×N_R的中继信道编码奇偶校验矩阵对码长为K_R＝N_R-M_R的自身信息进行编码，得到码长为N_R的中继编码后的信息序列，向目的节点D发送，目的节点D收到信息序列后存储不做处理等待译码；

步骤4、第二时隙：中继节点R以对自身信息编码得到的码长为N_R的中继编码后信息序列和接收到的码长为N_S的源编码后信息序列作为信息节点，以N_n作为校验节点以N_n ×(N_S+N_R+N_n)的网络编码奇偶校验矩阵H_n进行编码，这个过程视为网络编码，得到码长为(N_S+N_R+N_n)的网络编码后的信息序列，该信息序列分为三部分，分别是码长为N_S、N_R及N_n的信息序列，其中，码长为N_S及N_R的信息已在第一时隙传输过，因此，从网络编码后的信息中提取码长为N_n的信息序列作为额外的校验信息序列，再经码速率为R_SD2的LDPC编码后发送到目的节点D。

步骤5、在第二时隙末时，目的节点D联合译码获得来自源节点S和中继节点R的信息序列。目的节点D对其在第二时隙从中继节点R接收到的经LDPC编码后的额外校验信息序列进行译码，得到码长为N_n的额外校验信息序列。然后，目的节点D以联合网络-信道编码系统奇偶校验矩阵H_SYS为信息传递的Tanner图，矩阵的变量节点依次对应目的节点D从源节点S接收到的码长为N_S的源编码后的信息序列

从中继节点R接收到的码长为N_R的中继编码后的信息序列

和在此之前译码得到的码长为N_n的额外校验信息序列这三部分信息序列分别经历三个信道的衰落和噪声，接收到的信号包含了彼此独立的信道信息，通过一个系统的Tanner图共享和传递每个比特的似然比，能够有效提高译码效率和成功率。

在第二时隙中，源节点可以根据信道条件有选择的发送新信息或同样的信息给目的节点D。当信道条件比较好时，可选择发送新编码的信息；当信道条件比较差时，可选择发送步骤2中的源编码后的信息。

在执行步骤1构造联合网络-信道系统奇偶校验矩阵H_SYS后，每次传送信息时，只需重复执行上述步骤2-5，而不需再次构造系统奇偶校验矩阵H_SYS。

上述实施例以三个节点的中继网络为系统模型，提出了基于低密度奇偶校验码实现的联合网络-信道编码方法，该方法使网络编码复杂度与码长成线性关系～O(n)，使其成功用于协同传输；以最大化系统速率为目标，对联合网络-信道编码的奇偶校验矩阵结构进行优化，在同样的噪声门限下，提高了系统传输速率，节省了带宽资源；基于联合网络-信道编码本发明提供了一种协同传输方法，这种传输方法能够在无线环境下有效对抗信道衰落，并兼顾网络吞吐量，即中继节点对源节点信息译码后，再与自身信息结合进行网络编码，编码后的信息作为冗余校验信息，为源节点和中继节点提供有效分集增益，克服了网络编码在无线环境下固有的缺陷，并提供了一种有效应用。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明(实用新型)的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明/实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明(实用新型)各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1、一种基于联合网络-信道编码的协同传输方法，其特征在于，所述方法包括：

构造联合网络-信道编码的系统奇偶校验矩阵并存储于源节点、中继节点以及目的节点；所述系统奇偶校验矩阵包括源信道编码奇偶校验矩阵、中继信道编码奇偶校验矩阵以及网络编码奇偶校验矩阵；

所述源节点利用所述源信道编码奇偶校验矩阵对应的生成矩阵对源信息进行编码，得到源编码后的信息序列，并向所述中继节点和所述目的节点广播；

所述中继节点利用所述中继信道编码奇偶校验矩阵对应的生成矩阵对自身信息进行编码，得到中继编码后的信息序列，并向所述目的节点发送；

所述中继节点利用所述网络编码奇偶校验矩阵对应的生成矩阵对接收到的源编码后的信息序列以及所述中继编码后的信息序列进行编码，得到网络编码后的信息，从中提取额外校验信息序列，并对所述额外校验信息序列进行低密度奇偶校验编码，向所述目的节点发送；

所述目的节点接收所述源节点及所述中继节点发送的信息序列并进行联合译码；

所述源信道编码奇偶校验矩阵位于所述系统奇偶校验矩阵的左上部，所述源信道编码奇偶校验矩阵的左上角元素位于所述系统奇偶校验矩阵左上角元素处；

所述中继信道编码奇偶校验矩阵在所述系统奇偶校验矩阵中的位置位于所述源信道编码奇偶校验矩阵的右下方，所述中继信道编码奇偶校验矩阵的左上角元素位于所述源信道编码奇偶校验矩阵右下角元素右下方的第一个元素处；

所述源信道编码奇偶校验矩阵和所述中继信道编码奇偶校验矩阵在所述系统奇偶校验矩阵中无共享的行和列；

所述网络编码奇偶校验矩阵位于所述系统奇偶校验矩阵的下部，所述网络编码奇偶校验矩阵的列数与所述系统奇偶校验矩阵的列数相同，所述网络编码奇偶校验矩阵的左上角元素位于所述中继信道编码奇偶校验矩阵最后一行的下一行的左侧第一个元素处，所述网络奇偶校验矩阵的左下角元素位于所述系统奇偶校验矩阵的左下角元素处。

2、根据权利要求1所述的基于联合网络-信道编码的协同传输方法，其特征在于：所述网络编码奇偶校验矩阵与源信道编码奇偶校验矩阵和中继信道编码奇偶校验矩阵共享列的元素“1”的分布位置通过最大化系统传输速率的优化方法确定。

3、根据权利要求1所述的基于联合网络-信道编码的协同传输方法，其特征在于：所述网络编码奇偶校验矩阵的右部采用准对角结构，对角线元素和对角线各元素同一列的下一行元素位置放置“1”；除所述源信道编码奇偶校验矩阵、中继信道编码奇偶校验矩阵以及网络编码奇偶校验矩阵中元素“1”所处位置外，所述系统奇偶校验矩阵其他位置为“0”。

4、根据权利要求1所述的基于联合网络-信道编码的协同传输方法，其特征在于，采用时分复用方式传输信息序列，一次传输过程分为两个时隙；所述源节点向所述中继节点和目的节点广播源编码后的信息序列以及所述中继节点向所述目的节点发送中继编码后的信息序列均在第一时隙进行；所述中继节点向所述目的节点发送低密度奇偶校验编码后的额外校验信息序列在第二时隙进行。

5、根据权利要求4所述的基于联合网络-信道编码的协同传输方法，其特征在于，所述源节点在所述第二时隙根据信道条件向所述目的节点发送所述源编码后的信息序列或新的源编码后的信息序列。

6、根据权利要求1所述的基于联合网络-信道编码的协同传输方法，其特征在于，所述目的节点接收所述源节点及所述中继节点发送的信息序列并进行联合译码具体为：在第二时隙末，所述目的节点将自身存储的所述系统奇偶校验矩阵作为信息传递图，对接收到的源编码后的信息序列、中继编码后的信息序列以及额外校验信息序列联合译码。

Images