CN101588339B - 一种基于叠加码的减少无线中继冗余转发的方法 - Google Patents

Abstract

一种基于叠加码的减少无线中继冗余转发的方法，步骤为：(1)源节点对标志和数据信号进行编码调制，并按照设定的发射功率比例给该两个信号分配功率；(2)源节点对标志和数据信号进行叠加，并以相同速率和分配的功率广播叠加后的该两个信号；(3)在源节点到中继节点间的标志信号信道容量和源节点到目标节点间的数据信号信道容量相等时，中继节点判断是否收到标志信号，如果收到，则中继节点不向目标节点转发其收到的数据信号；如果未收到，则中继节点向目标节点转发其收到的数据信号。本发明使中继节点在最小时延内减少冗余转发，尽可能地减小对时延敏感数据的影响；当中继节点自身有数据要发送给目标节点时，能增加从中继节点到目标节点的吞吐量。

Description

一种基于叠加码的减少无线中继冗余转发的方法

技术领域

本发明涉及一种基于叠加码的减少无线中继冗余转发的方法，属于使用协同中继的无线通信技术领域。 

背景技术

目前，无线通信系统通常采用直放站来扩展覆盖范围，但是，随着无线自组织网络理论的发展，为了快捷组网，以及增强无线链路的抗毁性等，无线通信中越来越多地采用具有多跳特性的集中式控制的网络体系结构。中继技术将在下一代无线通信系统中占有重要地位。 

采用中继站来扩展网络的覆盖范围，是从传统蜂窝移动通信系统的直放站发展而来。但是，本发明所涉及的中继站不再是传统概念的直放站，而是可看成为一个增强的接收机，它不仅具有对中继的数据进行功放的功能，还能通过采用多天线技术和编码等手段提高终端接收信号的质量。在图1所示的无线中继系统中，A_S为源节点，A_D为目标节点，A_R为中继节点来协助A_S和A_D之间的通信。对于一个传统系统，由于有限的功率和带宽，以及随时间变化的信道状况，有时源节点A_S的发送数据不能直接到达目标节点A_D。作为该问题的解决方案，此时A_R可以和A_S协作而作为中继节点；也就是，如果A_S到A_D之间的信道状况较差、而A_S到A_R之间和A_R到A_D之间的信道状况较好时，A_S就可以通过A_S到A_R到A_D的发送路径来传输数据。 

对于协同中继节点，协同中继操作主要有三种不同方案：编码协同(CC，Coded Cooperation)、放大转发(AF，Amplify and Forward)和解码转发(DF，Decode and Forward)。对于异构协同中继，其中继节点通常采用解码转发方案。 

编码协同是将协同通信理论与信道编码思想相结合的技术，其基本原理是： 用户将编码后的数据分成两部分，以用户1为例，在第一个时隙，用户1传送码字的第一部分(Frame 1)，由用户2和基站分别接收。如果用户2成功接收用户1的Frame 1(可由CRC校验进行判断)，则在第二个时隙，用户2将计算并传输用户1传送码字的第二部分(Frame 2)；如果用户2没有成功接收用户1的Frame 1(可由CRC进行判断)，则在第二个时隙，用户2将传输自己的码字。 

放大转发(AF)是中继节点直接放大并转发从源节点收到的信号，也就是说，中继节点只是一个简单的放大器，它对输入的信号只做线性处理。每个用户接收并放大其同伴发送的带有噪声的信号，再将已放大的带有噪声的信号重新发送。由目标节点对用户及其同伴发送的数据进行合并判决。 

解码转发(DF)是中继节点对接收到的信号进行译码，并按照原来的编码方式或新的编码方式将编码后的再生符号信息转发给目标节点。 

本发明涉及到的另一项技术是应用于高斯广播信道的叠加码技术。先简要说明叠加码技术的原理如下：假设有功率为P的发送器与两个相隔遥远的接收器，其中一个接收器Y₁的高斯噪声功率为N₁，另一个接收器Y₂的高斯噪声功率为N₂。不失一般性，假设N₁＜N₂。于是，接收器Y₁比接收器Y₂受噪声的干扰小。信道模型分别为Y₁＝X+Z₁与Y₂＝X+Z₂，其中，Z₁与Z₂为任意两个相关的高斯随机变量，其方差分别为N₁和N₂。发送器希望以码率R₁与R₂分别传送独立消息X给两个接收器Y₁与Y₂。则高斯广播信道的容量区域为： 

其中，功率分配因子α的取值范围是[0，1]，信道容量C的函数表达式为香农容量公式： 

为接收器处的信噪比。 

为了对消息进行编码，发送器需要产生两个码簿：一个功率为αP且码率为R₁，另一个功率为(1-α)P且码率为R₂，其中，码率R₁和R₂均包含在上述信道容量区域中。此时，为了将下标 

与 分别传输给 Y₁和Y₂，发送器就分别从第一个与第二个码簿中取出码字X(w₁)与X(w₂)，再将它们叠加后，将叠加的字符串通过该信道传输出去。 

接着，接收器对消息译码。首先考虑功能较差的接收器Y₂，它仅需要在第二个码簿中查找与接收到的向量Y₂最接近的码字。由于接收器Y₁的消息对于接收器Y₂只是噪声，因此，接收器Y₂的有效信号相对于噪声的信噪比为 

较好的接收器Y₁会先译出接收器Y₂所对应的码字 

这样操作的原因是它的噪声N₁较低。接收器Y₁会从接收到的向量Y₁中减去码字 

然后，在第一个码簿中寻求与接收到的向量 

最接近的码字。这样处理可以使得结果的误差概率减小到符合事先设定的要求。 

在所有的协同技术方案中，不管目标节点是否已经成功接收数据，中继节点都会向目标节点转发数据。以解码-转发中继为例(参见图1)，中继采用半双工模式，将每个单位时间平均分成两个时隙：在第一个时隙，源节点A_S采用广播模式发送数据给中继节点A_R和目标节点A_D；在第二个时隙，中继节点A_R都将收到的信号进行解码并重新编码转发给目标节点A_D，不管目标节点是否已经成功接收数据。如果该数据已经被目标节点成功接收了，则此时的中继节点执行的数据转发操作就是无效劳动。实际上，如果中继节点也有自己本身的数据要向目标节点发送的话，那么中继节点执行的上述数据转发操作就会减少其传输自身数据的带宽。现在，解决此问题的传统方法是在中继节点和目标节点之间引入反馈，由目标节点通知中继节点：它是否已经成功接收源节点发来的数据。但是，引入反馈的不利影响是反馈需要额外的时延，反馈时延将给时延敏感数据带来不利影响。 

因此，如何找到一种时延最小的减少数据冗余转发的方法，就成为业内科技人员都在关注的一项科技新课题。 

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于叠加码的减少无线中继冗余转发 的方法，应用该方法，中继节点可以根据目标节点是否已经收到源节点数据，来决定是否将其接收到的源节点数据向目标节点转发。如果目标节点没有成功接收源节点数据，则中继节点就向目标节点转发数据；如果目标节点已经成功接收源节点数据，中继节点就不必向目标节点转发数据；从而减少无线中继冗余转发。 

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于叠加码的减少无线中继冗余转发的方法，其特征在于：所述方法包括下列操作步骤： 

(1)源节点对标志信号和数据信号进行编码调制，在调制时，调整标志信号和数据信号的功率分配因子，使得源节点到中继节点间的标志信号信道容量和源节点到目标节点间的数据信号信道容量相等；并按照设定的发射功率比例给标志信号和数据信号分配功率； 

(2)源节点对标志信号和数据信号进行叠加，并以相同速率和所述分配功率广播发送叠加后的标志信号和数据信号； 

(3)在源节点到中继节点间的标志信号信道容量和源节点到目标节点间的数据信号信道容量相等的情况下，中继节点判断是否接收到标志信号，如果接收到标志信号，则中继节点不向目标节点转发其接收到的数据信号；如果未收到标志信号，则中继节点向目标节点转发其收到的数据信号。 

所述步骤(1)进一步包括下列操作内容： 

(11)源节点对标志信号和数据信号分别进行编码； 

(12)源节点将编码后的标志信号和数据信号送入调制器，先对标志信号进行第一次调制，再对数据信号进行第二次调制；或者先对数据信号进行第一次调制，再对标志信号进行第二次调制； 

(13)在调制时，调整上述两个信号的功率分配因子，以改变信号的信道容量，使得源节点到中继节点间的标志信号信道容量和源节点到目标节点间的数据信号信道容量相等： 

式中，C为信道容量，C(αSNR|h_s，r|²)为源节点到中继节点间的标志信号信道容量， 

为源节点到目标节点间的数据信号信道容量，下标s、d和r分别表示源节点、目标节点和中继节点，h_i，j表示(i，j)信道的增益，且i∈(s，r)，j∈(r，d)；功率分配因子α的计算公式为：  $\mathrm{\α}=\frac{-({\left|h_{s,r}\right|}^2+{\left|h_{s,d}\right|}^2)+\sqrt{{({\left|h_{s,r}\right|}^2+{\left|h_{s,d}\right|}^2)}^2+4\mathrm{SNR}{\left|h_{s,r}\right|}^2{\left|h_{s,d}\right|}^4}}{2\mathrm{SNR}{\left|h_{s,r}\right|}^2{\left|h_{s,d}\right|}^2},$ SNR是源节点的信噪比，|h|²SNR为接收端的信噪比；设源节点的总发射功率为P，则分配给标志信号的发射功率为αP，分配给数据信号的发射功率为(1-α)P。

所述源节点对标志信号和数据信号分别进行的编码方式是相同的，采用的调制制式则不做限制：即允许两者的调制制式相同或不相同。 

所述步骤(2)进一步包括下列操作内容： 

(21)源节点对标志信号和数据信号数据流进行叠加处理； 

(22)源节点对叠加后的标志信号和数据信号进行快速逆傅立叶变换IFFT，即相当于对该两个信号进行正交频分复用OFDM载波调制； 

(23)源节点对经OFDM载波调制后的信号添加循环前缀CP，并以相同速率广播发送标志信号和数据信号的叠加码。 

所述步骤(3)中，中继节点进一步执行下列操作内容： 

(31)对接收信号去除循环前缀CP和进行快速傅立叶变换FFT，以进行OFDM解调，并保存OFDM解调后的接收信号； 

(32)通过数据信号导频进行信道估计，得到源节点到中继节点间的信道增益h_s，r，并对该数据信号进行解调和解码，得到数据信号信息； 

(33)在各节点都已知编码方式的基础上，对数据信号信息进行编码，并从保存的OFDM解调后的接收信号中减去编码后的数据信号，得到标志信号； 

(34)对标志信号进行解调和解码，得到标志信号信息； 

(35)源节点分别以下述两个速率R₁和R₂广播叠加后的标志和数据信号时， 

如果 

且R₁＝R₂；则此时发自源节点的数据信号不能被目标节点成功接收，但是能够被该中继节点成功接收；如果该中继节点没有成功接收标志信号，则因源节点到中继节点间的标志信号信道容量和源节点到目标节点间的数据信号信道容量相同，该中继节点就能够判断出此时数据信号没有被目标节点成功接收，因此，该中继节点将向目标节点转发其收到的数据信号； 

如果R₁＜C(αSNR|h_s，r|²)， 

且R₁＝R₂；则此时发自源节点的数据信号能够被目标节点和中继节点成功接收，如果该中继节点已经成功接收标志信号，则因源节点到中继节点间的标志信号信道容量和源节点到目标节点间的数据信号信道容量相同，该中继节点能够判断出此时的数据信号已经被目标节点成功接收，则该中继节点将不会向目标节点转发其收到的数据信号。 

本发明基于叠加码的减少无线中继冗余转发的方法是根据信息论的基本原理实现的：当源节点以设定速率发射信号时，如果发射速率小于信道容量，则肯定能找到一种编码方式，使得目标节点能以很大概率接收到发射信号；当发射速率大于信道容量，则不管使用何种编码方式，目标节点都会以较大概率不能接收到发射信号。另外，改变发射功率就能改变信道容量。据此，本发明是先调整标志信号和数据信号的发射功率分配因子，使得源节点和中继节点间的标志信号信道容量与源节点和目标节点间的数据信号信道容量相等；再分别设置源节点对标志信号和数据信号的发射速率，使用相同的编码调制方案，使得该两个信号的发射速率相等，从而使中继节点成功接收标志信号的事件近似等价于目标节点成功接收数据信号的事件。这样，当源节点以相同的发射速率向中继节点和目标节点广播叠加后的标志信号和数据信号时，如果标志信号没有 被中继节点成功接收，则中继节点能够判断出此时数据信号没有被目标节点成功接收，就将向目标节点转发其收到的数据信号。反之，如果标志信号被中继节点成功接收，则中继节点就能判断出此时数据信号已经被目标节点成功接收，就不再向目标节点转发其收到的数据信号。 

因此，本发明方法的最大功效是：中继节点能够在最小时延内减少冗余转发，从而尽可能地减小对时延敏感数据的影响，当中继节点自身也有数据要发送给目标节点时，就能增加从中继节点到目标节点的吞吐量。 

本发明方法存在的一个缺点是：源节点发送标志信号时要消耗一定的发射功率。但是，实际上，对于大多数实用通信系统而言，增加一些发射功率不会成为一个问题。相比于传统方法中要在中继和目标节点之间引入反馈，由于本发明不会增加反馈时延，所以本发明方法对于时延敏感数据没有不利影响，因此，本发明的优点远远大于其缺点，具有很好的推广应用前景。 

附图说明

图1是无线中继系统示意图。图中，A_S为源节点，A_R为中继节点，A_D为目标节点，h_s，r为源节点与中继节点之间的信道增益，h_r，d为中继节点与目标节点之间的信道增益，h_s，d为源节点与目标节点之间的信道增益。 

图2是本发明基于叠加码减少无线中继冗余转发方法的操作流程示意图。 

图3是本发明源节点对标志信号和数据信号进行编码调制并叠加发射的过程示意图。 

图4是本发明中继节点对叠加码标志信号和数据信号的接收过程示意图。 

图5是本发明实施例中源节点到目标节点(A_SA_D)和中继节点到目标节点(A_RA_D)的信道吞吐量之和的仿真结果示意图。 

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。 

本发明是一种基于叠加码的减少无线中继冗余转发的技术方案。该方法是在源节点的发射信号中将两种信号(即标志信号和数据信号)叠加在一起，并按照设定的发射功率比例给标志信号和数据信号分配功率。如果源节点的发射功率为P，则分配给标志信号的功率为αP，分配给数据信号的功率为(1-α)P。 

信道被建模为：y＝hx+z；其中，x为发送信号，y为接收信号；信道增益h包含了路径损耗、阴影和多径时延的影响，z是含有噪声和系统干扰对信道的影响。假设系统中各处的信噪比相同并保持稳定，发射端可知信噪比SNR和信道增益h_i，j，信道衰落符合瑞利衰落，则接收端的信噪比为|h|²SNR。 

众所周知，在叠加码中，调整信号的功率分配可以改变信号的信道容量，通过调整标志信号和数据信号的功率分配因子，使得源节点和中继节点间的标志信号信道容量等于源节点和目标节点间的数据信号信道容量，即  $C\left(\mathrm{\αSNR}{\left|h_{s,r}\right|}^2\right)=C\left(\frac{(1-\mathrm{\α})\mathrm{SNR}{\left|h_{s,d}\right|}^2}{1+\mathrm{\αSNR}{\left|h_{s,d}\right|}^2}\right);$ 其中， $\mathrm{\α}=\frac{-({\left|h_{s,r}\right|}^2+{\left|h_{s,d}\right|}^2)+\sqrt{{({\left|h_{s,r}\right|}^2+{\left|h_{s,d}\right|}^2)}^2+4\mathrm{SNR}{\left|h_{s,r}\right|}^2{\left|h_{s,d}\right|}^4}}{2\mathrm{SNR}{\left|h_{s,r}\right|}^2{\left|h_{s,d}\right|}^2}.$

再设源节点分别以速率R₁和R₂广播叠加后的标志信号和数据信号，如果使用相同的编码调制方案，使得R₁＝R₂，则中继节点成功接收标志信号的事件可以近似等价于目标节点成功接收数据信号的事件。此时，高斯广播信道的容量区域能够改写为：R₁＜C(αSNR|h|²)和 

在本发明中，消息在两个时隙中进行传输：一个时隙用于直接传输，另一个时隙用于中继传输。在第一个时隙中，源节点广播消息，中继节点和目标节点都处于侦听状态；在第二个时隙中，中继节点可能转发数据，目标节点将处于侦听状态。除了源节点的数据，中继节点也可能有自身数据要发给目标节点。 

本发明规定：下标‘s’、‘d’和‘r’分别表示源节点、目标节点和中继节点，h_i，j是(i，j)信道的增益，且i∈(s，r)，j∈(r，d)。假设信道增益h_i，j在整个传输周期内保持不变，在第一个时隙中，目标节点和中继节点分别接收到的信 号y_s，d[n]和y_s，r[n]为：y_s，d[n]＝h_s，d(x_flag[n]+x_data[n])+z[n]和y_s，r[n]＝h_s，r(x_flag[n]+x_data[n])+z[n]；其中，x_flag[n]和x_data[n]分别是源节点发送的叠加的标志信号和数据信号，z[n]为接收噪声。在第二个时隙中，如果中继节点确定向目标节点转发数据信号，则在目标节点接收到的中继转发数据为：y_r，d[n]＝h_r，d(x_data[n]+x_r[n])+z[n]；其中，y_r，d[n]是目标节点接收到的中继转发数据，x_data[n]是源节点发送的数据信号，x_r[n]是中继节点自身要发送给目标节点的数据，z[n]为接收噪声。 

参见图2，介绍本发明基于叠加码减少无线中继冗余转发方法的操作流程： 

步骤1、源节点对标志信号和数据信号进行编码调制，并按照设定的发射功率比例给标志信号和数据信号分配功率。 

参见图3，具体介绍该步骤的操作内容： 

(11)源节点对标志信号和数据信号分别进行编码；且分别进行的两种编码方式是相同的。 

(12)源节点将编码后的标志信号和数据信号送入调制器，先对标志信号进行第一次调制，再对数据信号进行第二次调制；或者先对数据信号进行第一次调制，再对标志信号进行第二次调制。采用的两种调制制式不做限制：即允许两者的调制制式相同或不相同，例如QPSK、16QAM等。 

(13)在调制时，调整上述两个信号的功率分配因子，以改变信号的信道容量，使得源节点到中继节点间的标志信号信道容量和源节点到目标节点间的数据信号信道容量相等： 

式中，C为信道容量，C(αSNR|h_s，r|²)为源节点到中继节点间的标志信号信道容量， 为源节点到目标节点间的数据信号信道容量，功率分配因子 α的计算公式为： 

设源节点的总发射功率为P，则分配给标志信号的发射功率为αP，分配给数据信号的发射功率为(1-α)P。 

步骤2、源节点对标志信号和数据信号进行叠加，并以相同速率和所述分配功率广播发送叠加后的标志信号和数据信号； 

参见图3，具体介绍该步骤的操作内容： 

(21)源节点对标志信号和数据信号数据流进行叠加处理；例如，以两次调制都采用QPSK为例，假设标志信号为‘01’，数据信号为‘11’，则叠加后的信号为‘0111’。 

(22)源节点对叠加后的标志信号和数据信号进行快速逆傅立叶变换IFFT，即相当于对该两个信号进行OFDM载波调制。 

(23)源节点对经OFDM载波调制后的信号添加循环前缀CP，并以相同速率广播发送标志信号和数据信号的叠加码。 

步骤3、在源节点到中继节点间的标志信号信道容量和源节点到目标节点间的数据信号信道容量相等的情况下，中继节点判断是否接收到标志信号，如果接收到标志信号，则中继节点不向目标节点转发其接收到的数据信号；如果未收到标志信号，则中继节点向目标节点转发其收到的数据信号。 

参见图4，具体介绍该步骤中继节点执行的操作内容： 

(31)对接收信号去除循环前缀CP和进行快速傅立叶变换FFT，以进行OFDM解调，并保存OFDM解调后的接收信号。 

(32)通过数据信号导频进行信道估计，得到源节点到中继节点间的信道增益h_s，r，并对该数据信号进行解调和解码，得到数据信号信息。 

(33)在各节点都已知编码方式的基础上，对数据信号进行编码，并从保存的OFDM解调后的接收信号中减去编码后的数据信号，得到标志信号。 

(34)对标志信号进行解调和解码，得到标志信号信息。 

(35)源节点分别以下述两个速率R₁和R₂广播叠加后的标志和数据信号时， 

如果R₁＞C(αSNR|h_s，r|²)， 

且R₁＝R₂；则此时发自源节点的数据信号不能被目标节点成功接收，但是能够被该中继节点成功接收；如果该中继节点没有成功接收标志信号，则因源节点到中继节点间的标志信号信道容量和源节点到目标节点间的数据信号信道容量相同，该中继节点就能够判断出此时数据信号没有被目标节点成功接收，因此，该中继节点将向目标节点转发其收到的数据信号； 

如果R₁＜C(αSNR|h_s，r|²)， 且R₁＝R₂；则此时发自源节点的数据信号能够被目标节点和中继节点成功接收，如果该中继节点已经成功接收标志信号，则因源节点到中继节点间的标志信号信道容量和源节点到目标节点间的数据信号信道容量相同，该中继节点能够判断出此时的数据信号已经被目标节点成功接收，则该中继节点将不会向目标节点转发其收到的数据信号。 

本发明已经进行了多次仿真实施试验，这些实施试验的结果是成功的，实现了发明目的。下面根据实施试验结果，对本发明的叠加码方案与传统的解码转发方案进行性能分析和比较。 

我们知道，在传统的解码转发中继模型中，消息在两个时隙中被发送。在第二个时隙中，中继节点所转发的消息与源节点在第一个时隙中所广播的消息完全相同。目标节点将在第二个时隙中从中继节点接收到的消息进行解码，并与其在第一个时隙中从源节点接收到的消息进行合并。所以对于解码转发，源节点到目标节点(A_SA_D)和中继节点到目标节点(A_RA_D)的最大信道吞吐量之和为：I_DF≤C(SNR(|h_s，d|²+|h_r，d|²))。 

在本发明叠加码技术方案中，源节点到目标节点(A_SA_D)和中继节点到目标节点(A_RA_D)的最大信道吞吐量之和为： 

$I_{\mathrm{SC}}\≤C_{s,d}+C_{r,d}=C\left(\frac{(1-\mathrm{\α})\mathrm{SNR}{\left|h_{s,d}\right|}^2}{1+\mathrm{\αSNR}{\left|h_{s,d}\right|}^2}\right)+C\left(\mathrm{SNR}{\left|h_{r,d}\right|}^2\right).$

参见图5，介绍在叠加码方案和传统的解码转发方案下，源节点到目标节点(A_SA_D)和中继节点到目标节点(A_RA_D)的信道吞吐量之和的仿真结果，从该图5中可以看到，本发明叠加码方案的传输性能明显优于传统的解码转发方案，在相同的信噪比条件下，叠加码方案的信道吞吐量大于解码转发方案的信道吞吐量，而且这种信道吞吐量的差异随着信噪比的增大而增大。 

Claims (5)

1.一种基于叠加码的减少无线中继冗余转发的方法，其特征在于：所述方法包括下列操作步骤：

(1)源节点对标志信号和数据信号进行编码调制，在调制时，调整标志信号和数据信号的功率分配因子，使得源节点到中继节点间的标志信号信道容量和源节点到目标节点间的数据信号信道容量相等；并按照设定的发射功率比例给标志信号和数据信号分配功率；

(2)源节点对标志信号和数据信号进行叠加，并以相同速率和所述分配功率广播发送叠加后的标志信号和数据信号；

(3)在源节点到中继节点间的标志信号信道容量和源节点到目标节点间的数据信号信道容量相等的情况下，中继节点判断是否接收到标志信号，如果接收到标志信号，则中继节点不向目标节点转发其接收到的数据信号；如果未收到标志信号，则中继节点向目标节点转发其收到的数据信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)进一步包括下列操作内容：

(11)源节点对标志信号和数据信号分别进行编码；

(12)源节点将编码后的标志信号和数据信号送入调制器，先对标志信号进行第一次调制，再对数据信号进行第二次调制；或者先对数据信号进行第一次调制，再对标志信号进行第二次调制；

(13)在调制时，调整上述两个信号的功率分配因子，以改变信号的信道容量，使得源节点到中继节点间的标志信号信道容量和源节点到目标节点间的数据信号信道容量相等： $C\left(\mathrm{\αSNR}{\left|h_{s,r}\right|}^2\right)=C\left(\frac{(1-\mathrm{\α})\mathrm{SNR}{\left|h_{s,d}\right|}^2}{1+\mathrm{\αSNR}{\left|h_{s,d}\right|}^2}\right),$ 式中，C为信道容量，C(αSNR|h_s，r|²)为源节点到中继节点间的标志信号信道容量，

为源节点到目标节点间的数据信号信道容量，下标s、d和r分别表示源节点、目标节点和中继节点，h_i，j表示(i，j)信道的增益，且i∈(s，r)，j∈(r，d)；功率分配因子α的计算公式为： $\mathrm{\α}=\frac{-({\left|h_{s,r}\right|}^2+{\left|h_{s,d}\right|}^2)+\sqrt{{({\left|h_{s,r}\right|}^2+{\left|h_{s,d}\right|}^2)}^2+4\mathrm{SNR}{\left|h_{s,r}\right|}^2{\left|h_{s,d}\right|}^4}}{2\mathrm{SNR}{\left|h_{s,r}\right|}^2{\left|h_{s,d}\right|}^2},$ SNR是源节点的信噪比，|h|²SNR为接收端的信噪比；设源节点的总发射功率为P，则分配给标志信号的发射功率为αP，分配给数据信号的发射功率为(1-α)P。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述源节点对标志信号和数据信号分别进行的编码方式是相同的，采用的调制制式则不做限制：即允许两者的调制制式相同或不相同。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)进一步包括下列操作内容：

(21)源节点对标志信号和数据信号数据流进行叠加处理；

(22)源节点对叠加后的标志信号和数据信号进行快速逆傅立叶变换IFFT，即相当于对该两个信号进行正交频分复用OFDM载波调制；

(23)源节点对经OFDM载波调制后的信号添加循环前缀CP，并以相同速率广播发送标志信号和数据信号的叠加码。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，中继节点进一步执行下列操作内容：

(31)对接收信号去除循环前缀CP和进行快速傅立叶变换FFT，以进行OFDM解调，并保存OFDM解调后的接收信号；

(32)通过数据信号导频进行信道估计，得到源节点到中继节点间的信道增益h_s，r，并对该数据信号进行解调和解码，得到数据信号信息；

(33)在各节点都已知编码方式的基础上，对数据信号信息进行编码，并从保存的OFDM解调后的接收信号中减去编码后的数据信号，得到标志信号；

(34)对标志信号进行解调和解码，得到标志信号信息；

(35)源节点分别以下述两个速率R₁和R₂广播叠加后的标志和数据信号时，如果R₁＞C(αSNR|h_s，r|²)， $C\left(\frac{(1-\mathrm{\&alpha;})\mathrm{SNR}{\left|h_{s,d}\right|}^2}{1+\mathrm{\&alpha;SNR}{\left|h_{s,d}\right|}^2}\right)<R_2<C\left(\frac{(1-\mathrm{\&alpha;})\mathrm{SNR}{\left|h_{s,r}\right|}^2}{1+\mathrm{\&alpha;SNR}{\left|h_{s,r}\right|}^2}\right),$ 且R₁＝R₂；式中，C为信道容量，C(αSNR|h_s，r|²)为源节点到中继节点间的标志信号信道容量，

为源节点到目标节点间的数据信号信道容量，下标s、d和r分别表示源节点、目标节点和中继节点，h_i，j表示(i，j)信道的增益，且i∈(s，r)，j∈(r，d)；功率分配因子α的计算公式为： $\mathrm{\&alpha;}=\frac{-({\left|h_{s,r}\right|}^2+{\left|h_{s,d}\right|}^2)+\sqrt{{({\left|h_{s,r}\right|}^2+{\left|h_{s,d}\right|}^2)}^2+4\mathrm{SNR}{\left|h_{s,r}\right|}^2{\left|h_{s,d}\right|}^4}}{2\mathrm{SNR}{\left|h_{s,r}\right|}^2{\left|h_{s,d}\right|}^2},$ SNR是源节点的信噪比，|h|²SNR为接收端的信噪比；设源节点的总发射功率为P，则分配给标志信号的发射功率为αP，分配给数据信号的发射功率为(1-α)P；则此时发自源节点的数据信号不能被目标节点成功接收，但是能够被该中继节点成功接收；如果该中继节点没有成功接收标志信号，则因源节点到中继节点间的标志信号信道容量和源节点到目标节点间的数据信号信道容量相同，该中继节点就能够判断出此时数据信号没有被目标节点成功接收，因此，该中继节点将向目标节点转发其收到的数据信号；

如果R₁＜C(αSNR|h_s，r|²)， $R_2<\min \{C\left(\frac{(1-\mathrm{\&alpha;})\mathrm{SNR}{\left|h_{s,d}\right|}^2}{1+\mathrm{\&alpha;SNR}{\left|h_{s,d}\right|}^2}\right),C\left((1-\mathrm{\&alpha;})\mathrm{SNR}{\left|h_{s,r}\right|}^2\right)\};$ 且R₁＝R₂；则此时发自源节点的数据信号能够被目标节点和中继节点成功接收，如果该中继节点已经成功接收标志信号，则因源节点到中继节点间的标志信号信道容量和源节点到目标节点间的数据信号信道容量相同，该中继节点能够判断出此时的数据信号已经被目标节点成功接收，则该中继节点将不会向目标节点转发其收到的数据信号。

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