CN102104443B - 一种协作通信中的网络编码的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施方式提供了一种网络编码的方法、应用及装置，该方法、应用及装置属于无线网络通信领域，该方法包括：接收第一源节点采用OFDM符号发送的信号，接收第二源节点采用OFDM符号发送的信号；对接收的混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反接收两个源节点采用OFDM符号发送的混合信号；对所述混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反。该方法、应用及装置具有获取全分集增益的优点。

Description

一种协作通信中的网络编码的方法及其装置

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种协作通信中的网络编码的方法及其装置。

背景技术

网络编码理论是网络通信研究领域近年来的一项重要突破，在2000年由Rudolf Ahlswede，李硕彦、杨伟豪和蔡宁首次提出。网络编码理论包括：具备编码条件的网络节点对接收到的信息进行一定方式的处理(编码),然后传输给下一级的网络节点,收到消息的下一级节点如果具备编码条件,又对其接收的信息按照同样的方式进行处理和传输,如此反复,直到所有经过处理后的信息都汇聚到目的节点为止.最后,在目的节点,通过逆过程的操作(译码),即可译出源节点发送的原始信息。

网络编码提出的初衷是为使多播传输达到理论上的最大传输容量，从而能取得较路由多播更好的网络吞吐量，但随着研究的深入，网络编码其它方面的优点也体现出来，如均衡网络负载、提升带宽利用率等。如果将网络编码与其它技术或应用相结合，则能提升该技术或应用系统的相关性能。下面以协作通信为例进行说明。

协作通信（cooperative communication）是一种可有效对抗无线媒质衰落的技术，它能够利用源信号和中继信号进行联合检测，获得可观的空间分集增益。

研究发现在无线通信网络中网络编码和协作通信两种技术的结合可以进一步提升网络性能。图1示例了一种现有技术中结合网络编码和协作通信方法的模拟网络编码方案。其中Router作为中继节点在两个源节点Alice和Bob间交换信息，在第一个时隙（Time slot）中继节点（Router）接收Alice和Bob分别发送的数据信息，在第二个时隙中继点把接收到的Alice和Bob的数据信息融合后发出；这样就利用中继节点（Router）在两个时隙内完成两个源节点间的信息交换，提高了网络的吞吐量。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术存在如下问题：

由于现有技术提供的技术方案网络编码的方案只能解决在单个天线的中继节点中完成，如存在两个以上的单天线中继节点，或者拥有多根天线的一个中继节点，采用上述网络编码无法获得全分集提高系统的传输可靠性。

发明内容

本发明实施方式提供一种协作通信中的网络编码的方法及其装置，所述方法及其装置能获得全分集增益。

本发明的具体实施方式提供一种协作通信中的网络编码的方法，所述方法包括：

接收第一源节点采用OFDM符号发送的信号，接收第二源节点采用OFDM符号发送的信号；

对接收的混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反；其中，所述混合信号为，所述第一源节点发送的信号和第二源节点发送的信号；

所述混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反包括：

当中继节点组的天线数为偶数时，对所述混合信号的一半进行时间上取逆后发送，将所述混合信号的另一半进行复共轭运算取反后发送，且发送时间取逆的天线数和发送复共轭运算取反的天线数相同；

当中继节点组的天线数为大于1的奇数A时，对（A—1）/2的混合信号进行时间上取逆，对[（A—1）/2]+1的混合信号进行复共轭运算取反；且发送复共轭运算取反的天线数与发送时间取逆的天线数的差为1。

本发明还提供一种协作通信中的信号处理方法，所述方法包括：

接收中继节点组发送的处理信号，将所述处理信号中的本源节点的信号去掉得到另一源节点的信号；

其中，所述处理信号通过将接收到的混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反后获取；所述混合信号为，所述第一源节点发送的信号和第二源节点发送的信号；

所述处理信号为：将接收到的混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反后的信号；所述混合信号为，所述第一源节点发送的信号和第二源节点发送的信号；

所述混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反包括：

当中继节点组的天线数为偶数时，对所述混合信号的一半进行时间上取逆后发送，将所述混合信号的另一半进行复共轭运算取反后发送，且发送时间取逆的天线数和发送复共轭运算取反的天线数相同；

当中继节点组的天线数为大于1的奇数A时，对（A—1）/2的混合信号进行时间上取逆，对[（A—1）/2]+1的混合信号进行复共轭运算取反；且发送复共轭运算取反的天线数与发送时间取逆的天线数的差为1。

本发明还提供一种协作通信中的网络编码的装置，所述装置包括：中继节点组；所述中继节点组包括：

接收单元，用于接收第一源节点采用OFDM符号发送的信号；接收第二源节点采用OFDM符号发送的信号；

编码单元，用于对所述接收单元接收到的混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反；其中，所述混合信号为，所述第一源节点发送的信号和第二源节点发送的信号；

所述对所述混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反包括：

当中继节点组的天线数为偶数时，对所述混合信号的一半进行时间上取逆后发送，将所述混合信号的另一半进行复共轭运算取反后发送，且发送时间取逆的天线数和发送复共轭运算取反的天线数相同；

当中继节点组的天线数为大于1的奇数A时，对（A—1）/2的混合信号进行时间上取逆，对[（A—1）/2]+1的混合信号进行复共轭运算取反；且发送复共轭运算取反的天线数与发送时间取逆的天线数的差为1。

本发明还提供一种协作通信中的信号处理装置，所述装置包括：

接收单元，用于接收中继节点组发送的处理信号，

去掉单元，用于将所述处理信号中的本源节点的信号去掉得到另一源节点的信号；

其中，所述处理信号通过将接收到的混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反后的获取；所述混合信号为，所述第一源节点发送的信号和第二源节点发送的信号；

所述处理信号为：将接收到的混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反后的信号；

所述混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反包括：

当中继节点组的天线数为偶数时，对所述混合信号的一半进行时间上取逆后发送，将所述混合信号的另一半进行复共轭运算取反后发送，且发送时间取逆的天线数和发送复共轭运算取反的天线数相同；

当中继节点组的天线数为大于1的奇数A时，对（A—1）/2的混合信号进行时间上取逆，对[（A—1）/2]+1的混合信号进行复共轭运算取反；且发送复共轭运算取反的天线数与发送时间取逆的天线数的差为1。

由上述所提供的技术方案可以看出，本发明实施例的技术方案能获得全分集增益。

附图说明

图1为现有技术提供的一种结合网络编码和协作通信方法的模拟网络编码的方案图；

图2为本发明具体实施方式提供的一种协作通信中网络编码的方法的流程图；

图3为本发明提供的一种协作通信系统图。

图4为本发明提供的两个源节点、两个单天线的relay的仿真结果图。

图5为本发明提供的两个源节点、四个单天线的relay的仿真结果图。

图6本发明提供的两个源节点、三个单天线的relay的仿真结果图。

图7为本发明提供的一种协作通信中的网络编码的装置的结构图。

图8为本发明提供的一种协作通信中的信号处理装置的结构图。

具体实施方式

为了叙述的方便，下述如无特殊说明，则源节点1为S1，源节点2为S2，中继节点为为R或relay。

本发明具体实施方式提供一种协作通信中的网络编码的方法，该方法如图2所示，具体包括：该方法在如图3所示的协作通信系统中完成；其中1、2、M表示中继节点组的天线序号。如M为4时，中继节点组可以为：四个单天线的中继节点，当然在实际情况中中继节点组也可以为一个4天线的中继节点或两个2天线的中继节点等情况。

S21、接收第一源节点采用OFDM符号发送的信号；

S22、接收第二源节点采用OFDM符号发送的信号；

上述S21、S22并没有时间上的先后之分。

S23、对接收到的混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反。

上述混合信号为中继节点组在一个时隙内接收到的信号，具体包括S1的信号和S2的信号，需要说明的是，这里的混合信号仅是接收后的信号，并没有将S1的信号和S2的信号进行任何融合的处理（如删除、去除等操作）。下述混合信号均指S1的信号和S2的信号。

实现S23的具体方式可以为：

当中继节点组的天线数为偶数时，对混合信号的一半进行时间上取逆后发送，将混合信号的另一半进行复共轭运算取反后发送，且发送时间取逆的天线数和发送复共轭运算取反的天线数相同；

当中继节点组的天线数为大于1的奇数N时，对（A—1）/2的混合信号进行时间上取逆，对[（A—1）/2]+1的混合信号进行复共轭运算取反；且发送复共轭运算取反的天线数与发送时间取逆的天线数的差为1。

上述S21、S22和S23均可以由中继节点组完成。

而当OFDM符号带有CP时，S13可以为，对该OFDM符号去掉CP后分别进行时间上取逆和复共轭运算取反。

可选的，上述方法在完成S23后还可以包括：将完成复共轭运算取反和时间取逆混合信号发送，且时间上取逆和复共轭运算取反的信号发送功率相同，当采用上述功率进行信号发送时，且信噪比在一定范围时，多个接收端，即源节点（一般为2个源节点）均可以取得全分集度M。

本发明具体实施例提供的方法由于对接收到的OFDM符号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反，从而获取了全分集度M，进而提高了传输可靠性。

下面将通过具体的计算来说明上述技术效果：

上述获取的混合信号可以为：

$y_{j1}=\sqrt{P_1}(\mathrm{FFT}\left(X_1^1\right)\⊗h_{s1R_j}+\mathrm{FFT}\left(X_1^2\right)\⊗h_{s2R_j}\⊗{\mathrm{\Γ}}_{2j})+n_{j1}$

$y_{j2}=\sqrt{P_1}(\mathrm{FFT}\left(X_2^1\right)\⊗h_{s1R_j}+\mathrm{FFT}\left(X_2^2\right)\⊗h_{s2R_j}\⊗{\mathrm{\Γ}}_{2j})+n_{j2}$

$X_1^1={[X_{\mathrm{1,0}}^1,X_{\mathrm{1,1}}^1,...,X_{1,N-1}^1]}^T{X}_2^1={[X_{\mathrm{2,0}}^1,X_{\mathrm{2,1}}^1,...,X_{2,N-1}^1]}^T$

$X_1^2={[X_{\mathrm{1,0}}^2,X_{\mathrm{1,1}}^2,...,X_{1,N-1}^2]}^T{X}_2^2={[X_{\mathrm{2,0}}^2,X_{\mathrm{2,1}}^2,...,X_{2,N-1}^2]}^T$

其中，

在这里表示循环卷积；n_j1和n_j2表示加性高斯白噪声；y_j1表示第J个中继节点上第1个OFDM符号；y_j2表示第J个中继节点上第2个OFDM符号；

表示源节点1在第1个OFDM符号发送的信号，

表示S1在第1个OFDM符号第N-1个子载波上的信号；

表示源节点2在第1个OFDM符号发送的信号，

表示S2在第1个OFDM符号第N-1个子载波上的信号；

表示第J个中继节点到源节点1的信道系数；Γ_2j为信号从第2个源节点到第j个relay节点比其他源节点到第j个relay节点的信号慢的时间，FFT为傅立叶变换。

对该混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反具体（以中继节点组的天线数为2个为例，即图3所示的协作通信系统中的M为2；即为2个单天线的中继节点，当然也可以为一个2根天线的中继节点；为了叙述方便，以中继节点组的第一个天线叫天线1，第二个天线叫天线2）如表1所示：

表1：

TABLE I

ANC _AT THE R_ELAY N_OD ES(M＝2)

其中y11为天线1在第一个OFDM符号上接收到的信号；y12为天线1在第二个OFDM符号上接收到的信号；y21为天线2在第一个OFDM符号上接收到的信号；y22为天线2在第二个OFDM符号上接收到的信号。

其中*表示复共轭运算；ζ(·)表示对信号在时间上取逆；对信号在时间上取逆具体可以为：

$\mathrm{\ζ}\left(y\left(n\right)\right)\stackrel{\mathrm{\Δ}}{=}y(N-n),$ $n=\mathrm{0,1},...,N-1\mathrm{andy}\left(N\right)\stackrel{\mathrm{\Δ}}{=}y\left(0\right)$

则对上述混合信号进行模拟网络编码后为：

$\mathrm{\ξ}\left(y_{11}\right)=\sqrt{P_1}\left(\mathrm{\ξ}(\mathrm{FFT}\left(X_1^1\right)\⊗h_{s1R_1})+\mathrm{\ξ}(\mathrm{FFT}\left(X_1^2\right)\⊗h_{s2R1}\⊗{\mathrm{\Γ}}_{21})\right)+\mathrm{\ξ}\left(n_{11}\right)$

$\mathrm{\ξ}\left(y_{12}\right)=\sqrt{P_1}\left(\mathrm{\ξ}(\mathrm{FFT}\left(X_2^1\right)\⊗h_{s1R_1})+\mathrm{\ξ}(\mathrm{FFT}\left(X_2^2\right)\⊗h_{s2R1}\⊗{\mathrm{\Γ}}_{21})\right)+\mathrm{\ξ}\left(n_{12}\right)$

${y_{21}}^{*}=\sqrt{P_1}({\mathrm{FFT}\left(X_1^2\right)}^{*}\⊗{h_{s1R2}}^{*})+({\left(\mathrm{FFT}\left(X_1^2\right)\right)}^{*}\⊗{h_{s2R2}}^{*}\⊗{\mathrm{\Γ}}_{22})+{n_{21}}^{*}$

${{-y}_{22}}^{*}=-\sqrt{P_1}({\mathrm{FFT}\left(X_2^1\right)}^{*}\⊗{h_{s1R2}}^{*})+({\left(\mathrm{FFT}\left(X_2^2\right)\right)}^{*}\⊗{h_{s2R2}}^{*}\⊗{\mathrm{\Γ}}_{22})+{n_{22}}^{*}$

以源节点1（S1）为例，去掉CP后接收到的混合信号为：

$Z_1^1=\sqrt{\frac{P_2}{2P_1+1}}(\mathrm{\ξ}\left(y_{11}\right)\⊗h_{R1S1}-{y_{22}}^{*}\⊗h_{R2S1}\⊗{{\mathrm{\Γ}}^{\′}}_{\mathrm{2,1}})+w_1^1$

$Z_2^1=\sqrt{\frac{P_2}{2P_1+1}}(\mathrm{\ξ}\left(y_{12}\right)\⊗h_{R1S1}-{y_{21}}^{*}\⊗h_{R2S1}\⊗{{\mathrm{\Γ}}^{\′}}_{\mathrm{2,1}})+w_2^1$

其中： ${\mathrm{\Γ}}_{\mathrm{2,1}}^{\′}={[0_{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{2,1}}^{\′}},\mathrm{1,0},...,0]}^T,$

表示1×τ′_2，1的全零向量；

和

表示S1的高斯加性白噪声；为源节点1在第一个OFDM符号的频域信号，

为源节点2在第一个OFDM符号的频域信号；P1为源节点1的发射功率，且源节点2发射功率也为P1；P2为一个天线（即单天线中继节点）的发射功率；h_s2R2表示第2个中继节点到源节点2的信道系数；h_s2R1表示第2个中继节点到源节点1的信道系数；h_R2S1表示第1个中继节点到源节点2的信道系数；。

在S1收到的信号经过FFT运算以后，为了得到从源节点2（S2）发送过来的信号，S1必须首先去掉它自己的发送的信息，即必须去掉

and

相关的部分。

因为假设是在TDD的系统，并且假设在两个时隙的信道系数保持恒定；因此S1可以从

知道

对于S1在两连续的OFDM符号时间内；频域的表达式为：

$Z_1^1=\sqrt{\frac{P_2}{{2P}_1+1}}\mathrm{FFT}\left(\mathrm{\ξ}(\sqrt{P_1}\left(X_1^2\right)\⊗h_{S2R1}\⊗{\mathrm{\Γ}}_{\mathrm{2,1}})\right)+\mathrm{\ξ}\left(n_{11}\right)\⊗h_{R1S1}$

$+(-\sqrt{P_1}({\left(\mathrm{FFT}\left(X_2^2\right)\right)}^{*}\⊗{h_{S2R2}}^{*}\⊗{\mathrm{\Γ}}_{\mathrm{2,2}}){{-n}_{22}}^{*})\⊗h_{R2S1}\⊗{{\mathrm{\Γ}}^{\′}}_{\mathrm{2,2}})+\mathrm{FFT}\left({W_1}^1\right)$

$Z_2^1=\sqrt{\frac{P_2}{{2P}_1+1}}\mathrm{FFT}((\sqrt{P_1}\left(\mathrm{\ξ}(\mathrm{FFT}\left(X_2^2\right)\⊗h_{S2R1}\⊗{\mathrm{\Γ}}_{\mathrm{2,1}})\right)+\mathrm{\ξ}\left(n_{12}\right)\⊗h_{R1S1}$

$+(\sqrt{P_1}({\left(\mathrm{FFT}\left(X_1^2\right)\right)}^{*}\⊗{h_{S2R2}}^{*}\⊗{\mathrm{\Γ}}_{\mathrm{2,2}})-{n_{21}}^{*})\⊗h_{R2S1}\⊗{{\mathrm{\Γ}}^{\′}}_{\mathrm{2,2}})+\mathrm{FFT}\left(W_2^1\right)$

利用如下性质来简化以上表达式：

1)For an N×1point vector X，(FFT(X))^*＝IFFT(X^*)；

2)For an N×1point vector X，FFT(ζ(FFT(X)))＝IFFT(FFT(X))＝X；

3) $\mathrm{FortwoN}\×1\mathrm{pointvectorsXandh},\mathrm{\ζ}(X\⊗h)=\mathrm{\ζ}\left(X\right)\⊗\mathrm{\ζ}\left(h\right);$

4)For an N×1point vector h，FFT(ζ(h))＝ζ(FFT(h)).

可以得到如下表达式：

这里ο表示Hadamard积，即逐元素积；H_R2S1为对h_R2S1进行FFT以后的信号；H_R1S1为对h_R1S1进行FFT以后的信号。

因为CP的长度足够长，因此尽管有定时错误，在频域仍然维持了正交性。在时域延迟τ

对应于在频域的相移f^τ：

f^τ＝[1，e^-j2πτ/N，...，e^{-j2πτ(N-1)/N}]^T

f＝[1,e^-j2π/N，...，e^-j2π(N-1)/N]^T

这里ζ(f^τ)＝f^τ*

在S1，接收信号为：

也可以表示如下：

令 $Z_1^1={[Z_{\mathrm{1,0}}^1,Z_{\mathrm{1,1}}^1,...,Z_{1,N-1}^1]}^T$ 和 $Z_2^1={[Z_{\mathrm{2,0}}^1,Z_{\mathrm{2,1}}^1,...,Z_{2,N-1}^1]}^T$

对每个子载波k（0≤k≤N-1）有：

$\left[\begin{array}{c}{Z}_{1,k}^1\\ Z_{2,k}^1\end{array}\right]=\sqrt{\frac{P_1{P}_2}{{2P}_1+1}}\left[\begin{array}{cc}{X}_{1,k}^2& {-X}_{2,k}^{2*}\\ X_{2,k}^2& X_{1,k}^{2*}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{H}_{S_2{R}_1,k}{H}_{R_1{S}_1,k}{f}_k^{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{2,1}}*}\\ H_{S_2{R}_2,k}{H}_{R_2{S}_1,k}{f}_k^{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{2,2}}+{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{2,1}}^{\′}}\end{array}\right]$

$+\sqrt{\frac{P_2}{{2P}_1+1}}\left[\begin{array}{c}{N}_{11,k}{H}_{R_1{S}_1,k}-N_{22,k}{H}_{R_2{S}_1,k}{f}_k^{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{2,1}}^{\′}}\\ N_{12,k}{H}_{R_1{S}_1,k}+N_{21,k}{H}_{R_2{S}_1,k}{f}_k^{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{2,1}}^{\′}}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{W}_{1,k}^1\\ W_{2,k}^1\end{array}\right]$

这里：

是

的第k个元素，其中

是对

进行FFT后的数据；*表示复共轭运算， $f_k^{\mathrm{\τ}}=\exp (-j2\mathrm{\πk\τ}/N);$ N_j1，k和N_j2，k分别是N_j1和N_j2的第k个元素，N_j1和N_j2分别为对n_j1、n_j2进行FFT运算后的数据；

和分别是的第k个元素，

和

表示S1的高斯加性白噪声。

从上续过程来看，我们在S1的每个子载波上构造出类似于Alamouti码的形式；这样可以应用Alamouti码的快速的逐符号的最大似然译码。由于对称性，同样在S2的也可以得到类似于Alamouti码的形式。

而上述方法提供的两个源节点、两个单天线的relay的仿真结果如图4所示，通过图4可以看出采用本发明提供的方法后，源节点1和源节点2均能获得全分集增益，进而提高了传输可靠性。

本发明还提供一种协作通信中的信号处理方法，该方法包括：

接收中继节点组发送的处理信号，将所述处理信号中的本源节点的信号去掉得到另一源节点的信号；

其中，上述处理信号通过将混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反后获取；

将混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反包括：

当中继节点组的天线数为偶数时，对所述混合信号的一半进行时间上取逆后发送，将所述混合信号的另一半进行复共轭运算取反后发送，且发送时间取逆的天线数和发送复共轭运算取反的天线数相同；

当中继节点组的天线数为大于1的奇数A时，对（A—1）/2的混合信号进行时间上取逆，对[（A—1）/2]+1的混合信号进行复共轭运算取反；且发送复共轭运算取反的天线数与发送时间取逆的天线数的差为1。

上述方法可以由源节点完成。

本发明具体实施例提供的方法由于对接收到的处理信号是分别进行时间上取逆和复共轭运算取反，从而获取了全分集度M，进而提高了传输可靠性。

本发明提供一实施例，本实施例提供一种协作通信中的网络编码的方法，本实施例提供的技术场景为，本实施例在如图3所示的系统中完成，其中M的取值为4，即在四个单天线的中继节点和两个源节点之间完成，当然在实际情况中中继节点也可以为在一个4天线的中继节点或两个2天线的中继节点；为了叙述的方便，我们以4个单天线中继节点为例，这里将中继节点组中的4个天线，即四个中继节点命名为R1、R2、R3和R4，将两个源节点命名为S1和S2，该S1和S2在构造的OSTBC可以具有如下属性：

$G_{4\×4}=\sqrt{2}\left[\begin{array}{cccc}{X}_1& -X_2^{*}& 0& 0\\ X_2& X_1^{*}& 0& 0\\ 0& 0& X_1& {-X}_2^{*}\\ 0& 0& X_2& X_1^{*}\end{array}\right]$

与上述方法不同的地方在于，其采用的对该混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反的具体方式如表2所示：

表2：

TABLE II

ANC _AT THE R_ELAY N_ODES(M＝4)

其中，y11为天线1在第一个OFDM符号上接收到的信号；y12为天线1在第二个OFDM符号上接收到的信号；y21为天线2在第一个OFDM符号上接收到的信号；y22为天线2在第二个OFDM符号上接收到的信号；；y31为天线3在第三个OFDM符号上接收到的信号；y32为天线3在第四个OFDM符号上接收到的信号；y41为天线4在第四个OFDM符号上接收到的信号；y42为天线4在第三个OFDM符号上接收到的信号。

两个源节点、四个单天线的relay采用一实施例提供的网络编码方法的仿真结果如图5所示，通过图5可以看出源节点1和源节点2均能获得全分集增益M，进而提高了传输可靠性。

本发明提供又一实施例，本实施例提供一种中继节点的信号传输方法，本实施例提供的技术场景为，本实施例在如图3所示的系统中完成，其中M的取值为3，即在三个单天线中继节点和两个源节点之间完成，当然在实际情况中中继节点也可以为在一个3天线的中继节点，还可以为1个单天线的中继节点和1个2天线的中继节点；为了叙述的方便，我们以三个单天线中继节点为例来说明，这里将中继节点组中的三个天线，即三个中继节点命名为R1、R2和R3，将两个源节点命名为S1和S2，该与一实施例不同的地方在于，S1和S2在构造的OSTBC可以具有如下属性：

$G_{4\×3}=\sqrt{2}\left[\begin{array}{ccc}{X}_1& {-X}_2^{*}& 0\\ X_2& X_1^{*}& 0\\ 0& 0& {-X}_1^{*}\\ 0& 0& X_2^{*}\end{array}\right]$

采用的对该混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反的具体方式如表3所示：

表3：

TABLE III

ANC _AT THE R_ELAY N_ODES(M＝3)

其中，y11为天线1在第一个OFDM符号上接收到的信号；y12为天线1在第二个OFDM符号上接收到的信号；y21为天线2在第一个OFDM符号上接收到的信号；y22为天线2在第二个OFDM符号上接收到的信号；；y31为天线3在第三个OFDM符号上接收到的信号；y32为天线3在第四个OFDM符号上接收到的信号

两个源节点、三个单天线的relay采用又一实施例提供的网络编码方法的仿真结果如图6所示，通过图6可以看出源节点1和源节点2均能获得全分集增益，进而提高了系统的传输可靠性。

本发明提供还一实施例，本实施例提供一种中继节点的信号传输方法，本实施例在如图3所示的系统中完成，其中M的取值为4，即在四个单天线中继节点和两个源节点之间完成，当然在实际情况中中继节点也可以为在一个4天线的中继节点或两个2天线的中继节点；为了叙述的方便，我们以四个单天线中继节点为例来说明，这里将中继节点组中的四个天线，即四个中继节点命名为R1、R2、R3和R4，将两个源节点命名为S1和S2，该与一实施例不同的地方在于，S1和S2在构造的QOSTBC可以具有如下属性：

$G_{4\×4}^{\′}=\left[\begin{array}{cccc}{X}_1& {-X}_2^{*}& X_3& -X_4^{*}\\ X_2& X_1^{*}& X_4& X_3^{*}\\ X_3& {-X}_4^{*}& X_1& {-X}_2^{*}\\ X_4& X_3^{*}& X_2& X_1^{*}\end{array}\right]$

采用的对该混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反的具体方式如表4所示：

表4：

TABLE IV

ANC _AT THE R_ELAYN_ODES(M＝4)

其中，；y11为天线1在第一个OFDM符号上接收到的信号；y12为天线1在第二个OFDM符号上接收到的信号；y13为天线1在第三个OFDM符号上接收到的信号；y14为天线1在第四个OFDM符号上接收到的信号；y21为天线2在第一个OFDM符号上接收到的信号；y22为天线2在第二个OFDM符号上接收到的信号；y24为天线2在第三个OFDM符号上接收到的信号；y23为天线2在第四个OFDM符号上接收到的信号；y31为天线3在第三个OFDM符号上接收到的信号；y32为天线3在第四个OFDM符号上接收到的信号；y33为天线3在第一个OFDM符号上接收到的信号；y34为天线3在第二个OFDM符号上接收到的信号；y41为天线4在第四个OFDM符号上接收到的信号；y42为天线4在第三个OFDM符号上接收到的信号；y44为天线4在第一个OFDM符号上接收到的信号；y43为天线4在第二个OFDM符号上接收到的信号。

本发明还一实施例的源节点1和源节点2均能获得全分集增益，进而提高了传输可靠性。

本发明还提供一种网络编码方法的应用，该方法应用在至少二个天线的中继节点组上。

上述至少两个天线的中继节点组的情况可以为至少两个单天线中继节点，当然也可以为有至少两个天线的中继节点，当然也可以为，单个天线的中继节点和多个天线（2个或2个以上）的中继节点的组合。

本发明还提供一种协作通信中的网络编码装置，该装置如图7所示，包括：

接收单元71，用于接收第一源节点采用OFDM符号发送的信号；接收第二源节点采用OFDM符号发送的信号；

编码单元72，用于对接收单元71接收到的混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反；

上述对所述混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反可以参加方法实施例中的相关描述

可选的，上述装置还包括：

发送单元73，用于将完成时间上取逆和复共轭运算取反的混合信号发送；

控制单元74，用于使得发送单元73保持该时间上取逆的信号发射功率和该复共轭运算取反的信号发射功率相同。

上述网络编码装置具体可以为中继节点组；具体可以包括1个或多个中继节点。

本发明提供的一种协作通信中网络编码装置的两个源节点均能获得全分集增益，进而提高了传输可靠性。

本发明还提供一种协作通信中的信号处理装置，该装置如图8所示，包括：

接收单元81，用于接收中继节点组发送的处理信号，

去掉单元82，用于将所述处理信号中的本源节点的信号去掉得到另一源节点的信号；

所述处理信号通过将接收到的混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反后获取；

所述混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反包括：

当中继节点组的天线数为偶数时，对所述混合信号的一半进行时间上取逆后发送，将所述混合信号的另一半进行复共轭运算取反后发送，且发送时间取逆的天线数和发送复共轭运算取反的天线数相同；

当中继节点组的天线数为大于1的奇数A时，对（A—1）/2的混合信号进行时间上取逆，对[（A—1）/2]+1的混合信号进行复共轭运算取反；且发送复共轭运算取反的天线数与发送时间取逆的天线数的差为1。

本发明提供的一种协作通信中信号处理装置的两个源节点均能获得全分集增益，进而提高了传输可靠性。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

综上所述，本发明具体实施方式提供的技术方案，具有获得全分集增益，进而提高了传输可靠性的优点。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (11)

1.一种协作通信中的网络编码的方法，其特征在于，所述方法包括：

接收第一源节点采用OFDM符号发送的信号，接收第二源节点采用OFDM符号发送的信号；

对接收的混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反；其中，所述混合信号为，所述第一源节点发送的信号和第二源节点发送的信号；

所述混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反包括：

当中继节点组的天线数为偶数时，对所述混合信号的一半进行时间上取逆后发送，将所述混合信号的另一半进行复共轭运算取反后发送，且发送时间取逆的天线数和发送复共轭运算取反的天线数相同；

当中继节点组的天线数为大于1的奇数A时，对(A-1)/2的混合信号进行时间上取逆，对[(A-1)/2]+1的混合信号进行复共轭运算取反；且发送复共轭运算取反的天线数与发送时间取逆的天线数的差为1。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述中继节点组的天线数为2时，所述对所述混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反如表1所示：

表1：

  R₁   R₂   OFDMl  ζ(y₁₁)   -y₂₂ ^*   OFDM2  ζ(y₁₂)   y₂₁ ^* ；

其中，*表示复共轭运算；ζ(·)表示对信号在时间上取逆，R₁表示中继节点组的天线1，R₂表示中继节点组的天线2；y11为天线1在第一个OFDM符号上接收到的信号；y12为天线1在第二个OFDM符号上接收到的信号；y21为天线2在第一个OFDM符号上接收到的信号；y22为天线2在第二个OFDM符号上接收到的信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述中继节点组的天线数为4时，所述对所述混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反如表2所示：

表2：

 R₁   R₂  R₃ R₄ OFDM1 ζ(y₁₁)   -y₂₂ ^* OFDM2 ζ(y₁₂)   y₂₁ ^* OFDM3  ζ(y₃₁) -y₄₂ ^* OFDM4  ζ(y₃₂) y₄₁ ^*

其中，*表示复共轭运算；ζ(·)表示对信号在时间上取逆，R₁表示中继节点组的天线1，R₂表示中继节点组的天线2，R₃表示中继节点组的天线3，R₄表示中继节点组的天线4；y11为天线1在第一个OFDM符号上接收到的信号；y12为天线1在第二个OFDM符号上接收到的信号；y21为天线2在第一个OFDM符号上接收到的信号；y22为天线2在第二个OFDM符号上接收到的信号；；y31为天线3在第三个OFDM符号上接收到的信号；y32为天线3在第四个OFDM符号上接收到的信号；y41为天线4在第四个OFDM符号上接收到的信号；y42为天线4在第三个OFDM符号上接收到的信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述中继节点组天线数为3个时，所述对所述混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反如表3所示：：

表3：

 R₁ R₂  R₃  OFDM1 ζ(y₁₁) -y₂₂ ^*  OFDM2 ζ(y₁₂) y₂₁ ^*  OFDM3  -y₃₁ ^*  OFDM4  y₃₂ ^*

其中，*表示复共轭运算；ζ(·)表示对信号在时间上取逆，R₁表示中继节点组的天线1，R₂表示中继节点组的天线2，R₃表示中继节点组的天线3；y11为天线1在第一个OFDM符号上接收到的信号；y12为天线1在第二个OFDM符号上接收到的信号；y21为天线2在第一个OFDM符号上接收到的信号；y22为天线2在第二个OFDM符号上接收到的信号；；y31为天线3在第三个OFDM符号上接收到的信号；y32为天线3在第四个OFDM符号上接收到的信号。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述中继节点组的天线数为4时，所述对所述混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反如表4所示：

表4：

  R₁  R₂   R₃   R₄   OFDM1  ζ(y₁₁)  -y₂₂ ^*   ζ(y₃₃)   -y₄₄ ^*   OFDM2  ζ(y₁₂)  y₂₁ ^*   ζ(y₃₄)   y₄₃ ^*   OFDM3  ζ(y₁₃)  -y₂₄ ^*   ζ(y₃₁)   -y₄₂ ^*   OFDM4  ζ(y₁₄)  y₂₃ ^*   ζ(y₃₂)   y₄₁ ^*

其中，*表示复共轭运算；ζ(·)表示对信号在时间上取逆，R1表示中继节点组的天线1，R2表示中继节点组的天线2，R3表示中继节点组的天线3，R4表示中继节点组的天线4；y11为天线1在第一个OFDM符号上接收到的信号；y12为天线1在第二个OFDM符号上接收到的信号；y13为天线1在第三个OFDM符号上接收到的信号；y14为天线1在第四个OFDM符号上接收到的信号；y21为天线2在第一个OFDM符号上接收到的信号；y22为天线2在第二个OFDM符号上接收到的信号；y24为天线2在第三个OFDM符号上接收到的信号；y23为天线2在第四个OFDM符号上接收到信号；y31为天线3在第三个OFDM符号上接收到的信号；y32为天线3在第四个OFDM符号上接收到的信号；y33为天线3在第一个OFDM符号上接收到的信号；y34为天线3在第二个OFDM符号上接收到的信号；y41为天线4在第四个OFDM符号上接收到的信号；y42为天线4在第三个OFDM符号上接收到的信号；y44为天线4在第一个OFDM符号上接收到的信号；y43为天线4在第二个OFDM符号上接收到的信号。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在对所述混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反之后，还包括：将完成时间上取逆和复共轭运算取反的混合信号发送，且所述时间上取逆的信号发送功率和所述复共轭运算取反的信号发送功率相同。

7.一种协作通信中的信号处理方法，其特征在于，所述方法包括：

接收中继节点组发送的处理信号，将所述处理信号中的本源节点的信号去掉得到另一源节点的信号；

其中，所述处理信号通过将接收到的混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反后获取；所述混合信号为，所述第一源节点发送的信号和第二源节点发送的信号；

所述混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反包括：

当中继节点组的天线数为偶数时，对所述混合信号的一半进行时间上取逆后发送，将所述混合信号的另一半进行复共轭运算取反后发送，且发送时间取逆的天线数和发送复共轭运算取反的天线数相同；

当中继节点组的天线数为大于1的奇数A时，对(A-1)/2的混合信号进行时间上取逆，对[(A-1)/2]+1的混合信号进行复共轭运算取反；且发送复共轭运算取反的天线数与发送时间取逆的天线数的差为1。

8.一种协作通信中的网络编码的装置，其特征在于，所述装置包括：中继节点组；

所述中继节点组包括：

接收单元，用于接收第一源节点采用OFDM符号发送的信号；接收第二源节点采用OFDM符号发送的信号；

编码单元，用于对所述接收单元接收到的混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反；其中，所述混合信号为，所述第一源节点发送的信号和第二源节点发送的信号；

所述对所述混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反包括：

当中继节点组中继节点的天线数为偶数时，对所述混合信号的一半进行时间上取逆后发送，将所述混合信号的另一半进行复共轭运算取反后发送，且发送时间取逆的天线数和发送复共轭运算取反的天线数相同；

当中继节点组的天线数为大于1的奇数A时，对(A-1)/2的混合信号进行时间上取逆，对[(A-1)/2]+1的混合信号进行复共轭运算取反；且发送复共轭运算取反的天线数与发送时间取逆的天线数的差为1。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述中继节点组还包括：

发送单元，用于将完成时间上取逆和复共轭运算取反的混合信号发送；

控制单元，用于使得所述发送单元保持所述时间上取逆的信号发射功率和所述复共轭运算取反的信号发射功率相同。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述中继节点组为一个中继节点或多个中继节点。

11.一种协作通信中的信号处理装置，其特征在于，所述装置包括：

接收单元，用于接收中继节点组发送的处理信号，

去掉单元，用于将所述处理信号中的本源节点的信号去掉得到另一源节点的信号；

其中，所述处理信号通过将接收到的混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反后的获取；所述混合信号为，所述第一源节点发送的信号和第二源节点发送的信号；

所述混合信号分别进行时间上取逆和复共轭运算取反包括：

当中继节点组的天线数为偶数时，对所述混合信号的一半进行时间上取逆后发送，将所述混合信号的另一半进行复共轭运算取反后发送，且发送时间取逆的天线数和发送复共轭运算取反的天线数相同；

当中继节点组的天线数为大于1的奇数A时，对(A-1)/2的混合信号进行时间上取逆，对[(A-1)/2]+1的混合信号进行复共轭运算取反；且发送复共轭运算取反的天线数与发送时间取逆的天线数的差为1。

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