CN102244561A - 用于多址接入中继网络的中继传输方法 - Google Patents

用于多址接入中继网络的中继传输方法 Download PDF

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CN102244561A CN2011101702099A CN201110170209A CN102244561A CN 102244561 A CN102244561 A CN 102244561A CN 2011101702099 A CN2011101702099 A CN 2011101702099A CN 201110170209 A CN201110170209 A CN 201110170209A CN 102244561 A CN102244561 A CN 102244561A
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Abstract

本发明公开了一种用于多址接入中继网络的中继传输方法，主要解决现有技术的中继节点转发效率低和目的节点译码复杂度高的问题。其实现步骤包括：N个源节点向中继节点和目的节点广播各自的发送信号；中继节点先对接收到的信号进行Turbo译码，再判断译出的估计信息序列是否正确，对正确的估计信息序列进行Turbo编码和网络编码调制，最后从网络编码调制序列中选择相应数据构成转发序列并在一个时隙内完成转发；目的节点分别对错误译码集合和正确译码集合对应的信号进行译码。本发明实现了中继节点转发效率和目的节点译码性能之间的有效折中，且具有译码复杂度低的优点，可用于无线多址接入中继网络。

Description

用于多址接入中继网络的中继传输方法
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，涉及信道编码和网络编码，具体地说是一种用于多址接入中继网络的中继传输方法，可用于无线多址接入中继网络。
背景技术
利用中继节点帮助移动用户转发数据，可获得额外的分集增益，改善接收端的误比特BER性能，是提高移动用户在小区边缘通话质量的有效手段之一。
现有的无线多址接入中继网络如图1所示。它由N(N≥3)个源节点、一个中继节点和一个目的节点构成。它的N个源节点在一个中继节点的帮助下利用正交频分多址方式与目的节点进行通信时，通常需要N+1个时隙完成通信，即N个源节点占用一个时隙，利用正交频分多址的方式向中继节点和目的节点广播数据，中继节点占用N个时隙，分别帮助N个源节点转发数据至目的节点。随着源节点个数的增加，整个网络的传输吞吐量会相应降低，这是引入中继传输技术带来的主要瓶颈之一。
网络编码通过对多条输入链路上收到的数据信息进行一定的线性或非线性编码，可提高网络吞吐量、减少数据包的传输次数、增强网络的容错性和鲁棒性，是提高无线多址接入中继信道传输效率的有效方法之一。
为了在提高中继转发效率的同时改善目的节点的误比特性能，有学者提出了在中继节点处进行联合信道-网络编码的方法。目前，信道编码和网络编码的联合设计方案主要包括两种类型：一种是嵌套编码，另一种是混合编码。
嵌套编码的基本原理是中继节点对译码得到的两个源节点的数据分别进行编码，并将编码得到的数据进行异或运算后发送出去，这等价于利用多个独立子码构成一个超码，一般称为嵌套码。混合编码是实现联合信道编码和网络编码的另一种方式，基本原理是中继节点对译码得到的两个源节点的数据进行交替编码转发。
上述两种方法，都要求针对由两个源节点、一个中继节点和一个目的节点构成的多址接入中继网络，且中继节点转发编码得到的整个序列，对于网络中源节点个数多于两个的情形，目前还没有系统的研究结果。因此，如何利用信道编码和网络编码，设计一种中继转发方法，同时帮助多个源节点转发数据，实现中继转发效率和目的节点译码性能的有效折中，是目前需要解决的一个问题。
现有的联合信道-网络编码的译码方法都是对接收信号进行联合译码，译码复杂度比较高，且不能进行并行译码，因此如何设计一种简单的译码方法也是目前需要解决的一个问题。
发明内容：
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提出一种用于多址接入中继网络的中继传输方法，以在一个时隙内同时帮助多个源节点转发数据，实现中继转发效率和目的节点译码性能的有效折中，并且译码复杂度低。
为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下步骤：
(1)源节点广播发送信号：
在时隙t内，N个源节点使用相同的Turbo编码方法分别对自己的原始数据进行Turbo编码，得到各自的编码序列，然后对各自的编码序列进行BPSK调制，得到各自的调制序列，最后通过正交频分多址方式向中继节点R和目的节点D广播各自的调制序列，其中N≥3，t为大于等于1的奇数；
(2)中继节点进行联合Turbo-网络编码调制转发：
(2.1)中继节点R对N个源节点发来的信号分别进行Turbo译码，得到N个源节点各自的估计信息序列；
(2.2)中继节点R通过CRC校验判断N个源节点的估计信息序列是否正确，得到M个正确的估计信息序列和N-M个错误的估计信息序列，并将正确估计信息序列的下标值组成正确译码集合A，将错误估计信息序列的下标值组成错误译码集合其中0≤M≤N；
(2.3)中继节点R分别对M个正确的估计信息序列进行Turbo编码，得到M个长度为L的估计信息编码序列
Figure BDA0000070751670000022
Λ，
Figure BDA0000070751670000023
其中，中继节点使用的Turbo编码方法与N个源节点使用的Turbo编码方法相同；
(2.4)中继节点R对M个长度为L的估计信息编码序列
Figure BDA0000070751670000024
Λ，
Figure BDA0000070751670000025
进行网络编码BPSK调制，得到个长度为L的网络编码调制序列其中
Figure BDA0000070751670000028
表示大于等于M/2的最小整数，t表示时隙，且t为大于等于1的奇数；
(2.5)中继节点R从
Figure BDA0000070751670000031
个网络编码调制序列
Figure BDA0000070751670000032
中选出L个数据，构成一个长度为L的转发序列
Figure BDA0000070751670000033
其中
Figure BDA0000070751670000034
表示大于等于M/2的最小整数，L的取值与网络编码调制序列的长度相等，t表示时隙，且t为大于等于1的奇数；
(2.6)中继节点R在第t+1时隙内将转发序列
Figure BDA0000070751670000035
发送至目的节点D，t表示时隙，且t为大于等于1的奇数；
(3)目的节点译码：
(3.1)目的节点D对错误译码集合
Figure BDA0000070751670000036
对应的N-M源节点发来的信号分别进行Turbo译码，得到这N-M个源节点原始数据的估计值；
(3.2)目的节点D根据中继节点R发来的信号
Figure BDA0000070751670000037
对正确译码集合A对应的M个源节点发来的信号
Figure BDA0000070751670000038
Λ，
Figure BDA0000070751670000039
进行修正，得到这M个源节点的修正信号，并分别对这M个源节点的修正信号进行Turbo译码，得到M个源节点原始数据的估计值。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1)对于由N(N≥3)个源节点、一个中继节点和一个目的节点构成的无线多址接入中继网络，现有的中继传输方法中，中继节点需占用N个时隙帮助N个源节点转发数据，随着源节点个数的增加，中继节点转发效率越来越低，本发明采用的联合Turbo-网络编码调制转发方式，中继节点只帮助在中继处能正确译码的源节点转发数据，且在一个时隙内完成数据的转发，提高了中继节点转发效率，实现了中继节点转发效率和目的节点译码性能的有效折中。
2)现有的联合信道-网络编码的译码方法都是对接收信号进行联合译码，译码复杂度比较高，且不能进行并行译码，本发明提出的译码方法先对接收信号进行修正，再对修正后得到的信号进行译码，译码复杂度低，且可以实现并行译码。
附图说明
图1是现有的无线多址接入中继网络模型；
图2是本发明的流程图；
图3是本发明中继节点选取转发数据的示意图。
具体实施方式
参照图2，本发明用于多址接入中继网络的中继传输方法，包括如下步骤：
步骤1，源节点广播发送信号。
在时隙t内，源节点S1，S2，Λ，SN首先使用相同的Turbo编码方法分别对自己的原始数据Λ，
Figure BDA0000070751670000042
进行Turbo编码，得到各自的编码序列Λ，
Figure BDA0000070751670000044
然后对各自的编码序列进行BPSK调制，得到各自的调制序列
Figure BDA0000070751670000045
Λ，
Figure BDA0000070751670000046
Figure BDA0000070751670000047
最后通过正交频分多址方式，向中继节点R和目的节点D广播各自的调制序列，中继节点R接收到源节点Si的信号为
Figure BDA0000070751670000048
目的节点D接收到源节点Si的信号为
Figure BDA0000070751670000049
其中，i＝1，2，Λ，N，N表示源节点的个数，且N≥3，t为大于等于1的奇数，nR，i代表源节点Si与中继节点R之间的信道加性高斯白噪声，nD，i代表源节点Si与目的节点D之间的信道加性高斯白噪声；
其中，Turbo编码方法可从现有方法中任选一种，参见：Shu Lin，DanielJ.Costello，Jr.，“差错控制编码”，机械工业出版社，2007；正交频分多址方式参见：汪裕民，“OFDM关键技术与应用”，北京：机械工业出版社，2007。
步骤2，中继节点进行联合Turbo-网络编码调制转发。
(2.1)中继节点R对N个源节点S1，S2，Λ，SN发来的信号
Figure BDA00000707516700000410
Λ，分别进行Turbo译码，得到N个源节点S1，S2，Λ，SN各自的估计信息序列
Figure BDA00000707516700000412
Λ，t表示时隙，且t为大于等于1的奇数；
其中，Turbo译码方法可从现有方法中任选一种，参见：Shu Lin，DanielJ.Costello，Jr.，“差错控制编码”，机械工业出版社，2007；
(2.2)中继节点R通过CRC校验判断N个源节点的估计信息序列
Figure BDA00000707516700000414
Λ，
Figure BDA00000707516700000415
是否正确，
若源节点Si的估计信息序列
Figure BDA00000707516700000416
是正确的，则用fm表示
Figure BDA00000707516700000417
下标i的值，即fm＝i，
若源节点Si的估计信息序列
Figure BDA00000707516700000418
是错误的，则用kn表示
Figure BDA00000707516700000419
下标i的值，即kn＝i，
判断完成后，得到M个正确估计信息序列的下标值f1，f2，Λ，fM和N-M个错误估计信息序列的下标值k1，k2，Λ，kN-M，分别组成正确译码集合A＝{f1，f2，Λ，fM}和错误译码集合 A ‾ = { k 1 , k 2 , Λ , k N - M } ,
其中，i＝1，2，Λ，N，N表示源节点个数，t表示时隙，且t为大于等于1的奇数，0≤M≤N， A ∪ A ‾ = { 1,2,3 , Λ , N } ;
(2.3)中继节点R分别对M个正确的估计信息序列Λ，
Figure BDA0000070751670000053
进行Turbo编码，得到M个长度为L的估计信息编码序列，分别为
Figure BDA0000070751670000054
Λ，
Figure BDA0000070751670000055
其中，中继节点使用的Turbo编码方法与N个源节点使用的Turbo编码方法相同，t为大于等于1的奇数；
(2.4)中继节点R对M个长度为L的估计信息编码序列Λ，
Figure BDA0000070751670000057
进行网络编码BPSK调制，得到
Figure BDA0000070751670000058
个长度为L的网络编码调制序列，分别为
Figure BDA0000070751670000059
Λ，
Figure BDA00000707516700000510
当M为偶数时，
x NC , j t = ( 2 x ^ f 2 j - 1 t - 1 ) + ( 2 x ^ f 2 j t - 1 ) ,
Figure BDA00000707516700000512
当M为奇数时，
x NC , j t = ( 2 x ^ f 2 j - 1 t - 1 ) + ( 2 x ^ f 2 j t - 1 ) ,
Figure BDA00000707516700000514
Figure BDA00000707516700000515
其中，
Figure BDA00000707516700000516
为估计信息编码序列经过网络编码BPSK调制后得到的第j个网络编码调制序列，
Figure BDA00000707516700000517
为大于等于M/2的最小整数，
Figure BDA00000707516700000518
为t-2时隙源节点SM的估计信息编码序列，t表示时隙，为大于等于1的奇数，且当t＝1时，
Figure BDA00000707516700000519
中的元素全为1/2；
(2.5)中继节点R按照图3将网络编码调制序列
Figure BDA00000707516700000520
中的第
Figure BDA00000707516700000521
位数据取出，并将其作为转发序列
Figure BDA00000707516700000522
的第
Figure BDA00000707516700000523
位数据，如图3中的白格所示，其余数据不进行转发，如图3中的灰格所示，总共取出L个数据，所以转发序列
Figure BDA00000707516700000524
的长度为L，其中 为大于等于M/2的最小整数，L的取值与网络编码调制序列的长度相等，t表示时隙，且t为大于等于1的奇数；
(2.6)中继节点R在第t+1时隙内将转发序列发送至目的节点D，目的节点D接收到信号其中，nDR代表中继节点R与目的节点D之间的信道加性高斯白噪声，t表示时隙，且t为大于等于1的奇数。
步骤3，目的节点译码。
(3.1)目的节点D对错误译码集合
Figure BDA0000070751670000063
对应的N-M个源节点发来的信号
Figure BDA0000070751670000064
Λ，
Figure BDA0000070751670000065
分别进行Turbo译码，得到N-M个源节点
Figure BDA0000070751670000066
Λ，
Figure BDA0000070751670000067
原始数据的估计值Λ，
Figure BDA0000070751670000069
其中N-M为错误译码集合
Figure BDA00000707516700000610
中的元素个数，N为源节点的个数，M为正确译码集合A中的元素个数；
其中，Turbo译码方法可从现有方法中任选一种，参见：Shu Lin，DanielJ.Costello，Jr.，“差错控制编码”，机械工业出版社，2007。
(3.2)目的节点D对正确译码集合A对应的M个源节点发来的信号Λ，
Figure BDA00000707516700000612
进行译码：
(3.2a)目的节点D根据中继节点R发来的信号
Figure BDA00000707516700000613
对正确译码集合A对应的M个源节点
Figure BDA00000707516700000614
Λ，
Figure BDA00000707516700000615
发来的信号Λ，
Figure BDA00000707516700000617
进行修正，按如下步骤进行：
首先，设定
Figure BDA00000707516700000618
个长度为L的向量
Figure BDA00000707516700000619
Λ，
Figure BDA00000707516700000620
且向量
Figure BDA00000707516700000621
的第l位元素满足：
Figure BDA00000707516700000623
其中，
Figure BDA00000707516700000624
为中继节点R发来信号
Figure BDA00000707516700000625
中的第l位元素，
Figure BDA00000707516700000626
为大于等于M/2的最小整数，M为正确译码集合A中的元素个数，l＝1，2，ΛL，L的取值与网络编码调制序列的长度相同，mod
Figure BDA00000707516700000627
表示对
Figure BDA00000707516700000628
取模，t表示时隙，且t为大于等于1的奇数；
其次，对正确译码集合A对应的M个源节点
Figure BDA00000707516700000629
Λ，
Figure BDA00000707516700000630
发来的信号Λ，
Figure BDA00000707516700000632
按如下条件进行修正：
当M为偶数时，对于若设定的向量的第l位元素
Figure BDA0000070751670000071
则将源节点发来信号的第l位元素
Figure BDA0000070751670000074
和源节点
Figure BDA0000070751670000075
发来信号
Figure BDA0000070751670000076
的第l位元素
Figure BDA0000070751670000077
分别修正为 y D , f 2 j - 1 ′ t , l = y D , f 2 j - 1 t , l + y DR , j t + 1 , l - y D , f 2 j t , l 和 y D , f 2 j ′ t , l = y D , f 2 j t , l + y DR , j t + 1 , l - y D , f 2 j - 1 t , l , 若设定的向量
Figure BDA00000707516700000710
的第l位元素
Figure BDA00000707516700000711
则将
Figure BDA00000707516700000712
和分别记为 y D , f 2 j - 1 ′ t , l = y D , f 2 j - 1 t , l 和 y D , f 2 j ′ t , l = y D , f 2 j t , l ;
当M为奇数时，对于
Figure BDA00000707516700000716
若设定的向量
Figure BDA00000707516700000717
的第l位元素
Figure BDA00000707516700000718
则将源节点
Figure BDA00000707516700000719
发来信号
Figure BDA00000707516700000720
的第l位元素和源节点
Figure BDA00000707516700000722
发来信号
Figure BDA00000707516700000723
的第l位元素
Figure BDA00000707516700000724
分别修正为 y D , f 2 j - 1 ′ t , l = y D , f 2 j - 1 t , l + y DR , j t + 1 , l - y D , f 2 j t , l 和 y D , f 2 j ′ t , l = y D , f 2 j t , l + y DR , j t + 1 , l - y D , f 2 j - 1 t , l , 若设定的向量
Figure BDA00000707516700000727
的第l位元素
Figure BDA00000707516700000728
则将
Figure BDA00000707516700000729
和
Figure BDA00000707516700000730
分别记为 y D , f 2 j - 1 ′ t , l = y D , f 2 j - 1 t , l 和 y D , f 2 j ′ t , l = y D , f 2 j t , l , 对于若设定的向量
Figure BDA00000707516700000734
的第l位元素
Figure BDA00000707516700000735
则将源节点
Figure BDA00000707516700000736
发来信号的第l位元素修正为 y D , f 2 j - 1 ′ t , l = y D , f 2 j - 1 t , l + y DR , j t + 1 , l - y D , f 2 j - 1 t - 2 , l , 若设定的向量的第l位元素
Figure BDA00000707516700000741
则将
Figure BDA00000707516700000742
记为 y D , f 2 j - 1 ′ t , l = y D , f 2 j - 1 t , l ,
其中，
Figure BDA00000707516700000744
为源节点
Figure BDA00000707516700000745
在时隙t-2内发来信号
Figure BDA00000707516700000746
的第l位元素，t表示时隙，为大于等于1的奇数，且当t＝1时，为全零序列，l＝1，2，ΛL，L为设定的向量
Figure BDA00000707516700000748
的长度，也为源节点发来信号的长度，
Figure BDA00000707516700000749
为大于等于M/2的最小整数；
最后，所有
Figure BDA00000707516700000750
构成源节点
Figure BDA00000707516700000751
的修正信号
Figure BDA00000707516700000752
且
Figure BDA00000707516700000753
为修正信号
Figure BDA00000707516700000754
的第l位元素，其中l＝1，2，ΛL，L为设定的向量
Figure BDA00000707516700000755
的长度，也为源节点发来信号的长度，m＝1，2，Λ，M，M为正确译码集合A中的元素个数，t表示时隙，且t为大于等于1的奇数；
(3.2b)目的节点D分别对源节点Λ，
Figure BDA00000707516700000757
的修正信号Λ，
Figure BDA00000707516700000759
进行Turbo译码，得到源节点
Figure BDA00000707516700000760
Λ，
Figure BDA00000707516700000761
原始数据的估计值
Figure BDA00000707516700000762
Λ，
Figure BDA00000707516700000763
其中，Turbo译码方法可从现有方法中任选一种，参见：Shu Lin，Daniel J.Costello，Jr.，“差错控制编码”，机械工业出版社，2007。
实施例1：
设无线多址接入中继网络中源节点个数N＝4，且所有的源节点和中继节点采用相同的Turbo编码器，Turbo编码器的参数参考3GPP TS 36.212，编码序列的长度为L＝1200，设在中继节点处译码得到的4个源节点的估计信息序列中有2个源节点S1和S3的估计信息序列是正确的，采用本发明的中继传输方法，具体实现步骤如下：
第1步，源节点广播发送信号。
在时隙t内，源节点S1，S2，S3，S4先分别对自己的原始数据进行Turbo编码，得到各自的编码序列
Figure BDA0000070751670000082
然后对各自的编码序列进行BPSK调制，得到各自的调制序列
Figure BDA0000070751670000083
Figure BDA0000070751670000084
最后通过正交频分多址方式，向中继节点R和目的节点D广播各自的调制序列，中继节点R接收到源节点Si的信号为
Figure BDA0000070751670000085
目的节点D接收到源节点Si的信号为
Figure BDA0000070751670000086
其中，i＝1，2，3，4，t为大于等于1的奇数，nR，i代表源节点Si与中继节点R之间的信道加性高斯白噪声，nD，i代表源节点Si与目的节点D之间的信道加性高斯白噪声；
第2步，中继节点进行联合Turbo-网络编码调制转发。
(2.1)中继节点R对收到的信号
Figure BDA0000070751670000087
分别进行Turbo译码，得到4个源节点S1，S2，S3，S4各自的估计信息
Figure BDA0000070751670000088
t表示时隙，且t为大于等于1的奇数；
(2.2)中继节点R通过CRC校验判断4个源节点的估计信息序列
Figure BDA0000070751670000089
是否正确，
若源节点Si的估计信息序列
Figure BDA00000707516700000810
是正确的，则用fm表示
Figure BDA00000707516700000811
下标i的值，即fm＝i，若源节点Si的估计信息序列
Figure BDA00000707516700000812
是错误的，则用kn表示下标i的值，即kn＝i，其中，i＝1，2，3，4，
因为假设只有源节点S1和S3的估计信息序列
Figure BDA00000707516700000814
和
Figure BDA00000707516700000815
是正确的，所以判断完成后，得到M＝2个正确估计信息序列
Figure BDA00000707516700000816
和N-M＝2个错误估计信息序列
Figure BDA00000707516700000817
并有f1＝1，f2＝3，k1＝2，k2＝4，由f1，f2组成正确译码集合A＝{1，3}，由k1，k2组成错误译码集合 A ‾ = { 2,4 } ;
(2.3)中继节点R分别对正确估计信息序列进行Turbo编码，得到2个长度为L＝1200的估计信息编码序列，分别为
Figure BDA0000070751670000093
和
(2.4)中继节点R对2个长度为1200的估计信息编码序列
Figure BDA0000070751670000095
和
Figure BDA0000070751670000096
进行网络编码BPSK调制，得到个长度为1200的网络编码调制序列 x NC , 1 t = ( 2 x ^ 1 t - 1 ) + ( 2 x ^ 3 t - 1 ) ;
(2.5)因为只有一个网络编码调制序列，因此中继节点R将网络编码调制序列
Figure BDA0000070751670000099
直接作为转发序列
(2.6)中继节点R在第t+1时隙内将转发序列
Figure BDA00000707516700000911
发送至目的节点D，目的节点D接收到信号
Figure BDA00000707516700000912
其中，nDR代表中继节点R与目的节点D之间的信道加性高斯白噪声。
第3步，目的节点译码
(3.1)目的节点D对错误译码集合
Figure BDA00000707516700000913
对应的N-M＝2个源节点S2，S4发来的信号
Figure BDA00000707516700000914
分别进行Turbo译码，得到源节点S2，S4原始数据的估计值
Figure BDA00000707516700000915
t表示时隙，且t为大于等于1的奇数；
(3.2)目的节点D对正确译码集合A对应的M＝2个源节点S1，S3发来的信号进行译码：
(3.2a)目的节点D根据中继节点R发来的信号
Figure BDA00000707516700000917
对正确译码集合A对应的2个源节点S1，S3发来的信号
Figure BDA00000707516700000918
进行修正，按如下步骤进行：
首先，设定
Figure BDA00000707516700000919
个长度为1200的向量 y DR , 1 t + 1 = ( y DR , 1 t + 1,1 , y DR , 1 t + 1,2 , Λ , y DR , 1 t + 1,1200 ) , 且向量中的第l位元素
Figure BDA00000707516700000922
满足：
Figure BDA00000707516700000923
l＝1，2，Λ1200，即
Figure BDA00000707516700000924
l＝1，2，Λ1200，其中，
Figure BDA00000707516700000925
为中继节点R发来信号
Figure BDA00000707516700000926
的第l位元素；
其次，根据设定的向量
Figure BDA0000070751670000101
对正确译码集合A对应的2个源节点S1，S3发来的信号
Figure BDA0000070751670000102
进行如下修正：由于向量
Figure BDA0000070751670000103
的第l位元素
Figure BDA0000070751670000104
因此将源节点S1发来信号
Figure BDA0000070751670000105
的第l位元素
Figure BDA0000070751670000106
和源节点S3发来信号
Figure BDA0000070751670000107
的第l位元素
Figure BDA0000070751670000108
分别修正为 y D , 1 ′ t , l = y D , 1 t , l + y DR , 1 t + 1 , l - y D , 3 t , l 和 y D , 3 ′ t , l = y D , 3 t , l + y DR , 1 t + 1 , l - y D , 1 t , l ; 其中l＝1，2，Λ，1200；
最后，所有
Figure BDA00000707516700001011
构成源节点S1的修正信号
Figure BDA00000707516700001012
且
Figure BDA00000707516700001013
为修正信号
Figure BDA00000707516700001014
的第l位元素，所有
Figure BDA00000707516700001015
构成源节点S3的修正信号
Figure BDA00000707516700001016
且
Figure BDA00000707516700001017
为修正信号
Figure BDA00000707516700001018
的第l位元素，其中l＝1，2，Λ，1200，t表示时隙，且t为大于等于1的奇数；
(3.2b)目的节点D分别对源节点S1和S3的修正信号
Figure BDA00000707516700001019
和
Figure BDA00000707516700001020
进行Turbo译码，得到源节点S1和S3原始数据的估计值
Figure BDA00000707516700001021
实施例2：
设无线多址接入中继网络中源节点个数N＝4，且所有的源节点和中继节点采用相同的Turbo编码器，Turbo编码器的参数参考3GPP TS36.212，编码序列的长度为L＝1200，设在中继节点处译码得到的4个源节点的估计信息序列中有3个源节点S1，S2和S3的估计信息序列是正确的，采用本发明的中继传输方法，具体实现步骤如下：
第1步，源节点广播发送信号
在时隙t内，源节点S1，S2，S3，S4分别对自己的原始数据进行Turbo编码，得到各自的编码序列
Figure BDA00000707516700001023
然后对各自的编码序列进行BPSK调制，得到各自的调制序列
Figure BDA00000707516700001024
Figure BDA00000707516700001025
最后通过正交频分多址方式，向中继节点R和目的节点D广播各自的调制序列，中继节点R接收到源节点Si的信号为
Figure BDA00000707516700001026
目的节点D接收到源节点Si的信号为
Figure BDA00000707516700001027
其中，i＝1，2，3，4，t为大于等于1的奇数，nR，i代表源节点Si与中继节点R之间的信道加性高斯白噪声，nD，i代表源节点Si与目的节点D之间的信道加性高斯白噪声；
第2步，中继节点进行联合Turbo-网络编码调制转发
(2.1)中继节点R对收到的信号
Figure BDA0000070751670000111
分别进行Turbo译码，得到4个源节点S1，S2，S3，S4各自的估计信息序列
Figure BDA0000070751670000112
t表示时隙，且t为大于等于1的奇数；
(2.2)中继节点R通过CRC校验判断4个源节点的估计信息序列是否正确，
若源节点Si的估计信息序列
Figure BDA0000070751670000114
是正确的，则用fm表示
Figure BDA0000070751670000115
下标i的值，即fm＝i，若源节点Si的估计信息序列
Figure BDA0000070751670000116
是错误的，则用kn表示
Figure BDA0000070751670000117
下标i的值，即kn＝i，其中，i＝1，2，3，4，
因为假设源节点S1，S2和S3的估计信息序列
Figure BDA0000070751670000118
和
Figure BDA0000070751670000119
是正确的，所以判断完成后，得到M＝3个正确估计信息序列
Figure BDA00000707516700001110
和N-M＝1个错误估计信息序列
Figure BDA00000707516700001111
并有f1＝1，f2＝2，f3＝3和k1＝4，由f1，f2，f3组成正确译码集合A＝{1，2，3}，由k1组成错误译码集合 A ‾ = { 4 } ;
(2.3)中继节点R分别对正确的估计信息序列
Figure BDA00000707516700001113
和
Figure BDA00000707516700001114
进行Turbo编码，得到3个长度为L＝1200的估计信息编码序列，分别为
Figure BDA00000707516700001115
和
Figure BDA00000707516700001116
(2.4)中继节点R对3个长度为1200的估计信息编码序列
Figure BDA00000707516700001117
进行网络编码BPSK调制，得到
Figure BDA00000707516700001118
个长度为1200的网络编码调制序列 x NC , 1 t = ( 2 x ^ 1 t - 1 ) + ( 2 x ^ 2 t - 1 ) , x NC , 2 t = ( 2 x ^ 3 t - 1 ) + ( 2 x ^ 3 t - 2 - 1 ) , 其中
Figure BDA00000707516700001121
为在t-2时隙源节点S3的估计信息编码序列，t为大于等于1的奇数，且当t＝1时，设
Figure BDA00000707516700001122
中的元素全为1/2：
(2.5)中继节点R将网络编码调制序列中的第2n+j位数据取出，并将其作为转发序列
Figure BDA00000707516700001124
中的第2n+j位数据，即将
Figure BDA00000707516700001125
的1，3，5，Λ，1197，1199等奇数位作为转发序列
Figure BDA00000707516700001126
的1，3，5，Λ，1197，1199等奇数位，将
Figure BDA00000707516700001127
的2，4，6，Λ，1198，1200等偶数位作为转发序列
Figure BDA0000070751670000121
的2，4，6，Λ，1198，1200等偶数位，转发序列的长度为1200，其中n＝0，1，Λ，599，j＝1，2；
(2.6)中继节点R在第t+1时隙内将转发序列
Figure BDA0000070751670000123
发送至目的节点D，目的节点D接收到的信号为
Figure BDA0000070751670000124
其中，nDR代表中继节点R与目的节点D之间的信道加性高斯白噪声，t为大于等于1的奇数；
第3步，目的节点译码
(3.1)目的节点D对错误译码集合
Figure BDA0000070751670000125
对应的1个源节点S4发来的信号
Figure BDA0000070751670000126
进行Turbo译码，得到源节点S4原始数据的估计值
Figure BDA0000070751670000127
t表示时隙，且t为大于等于1的奇数；
(3.2)目的节点D对正确译码集合A对应的M＝3个源节点S1，S2，S3发来的信号
Figure BDA0000070751670000128
进行译码：
(3.2a)目的节点D根据中继节点R发来的信号
Figure BDA0000070751670000129
对正确译码集合A对应的M＝3个源节点发来的信号
Figure BDA00000707516700001210
进行修正，按如下步骤进行：
首先，设定
Figure BDA00000707516700001211
个长度为1200的向量
Figure BDA00000707516700001212
和
Figure BDA00000707516700001213
且向量
Figure BDA00000707516700001214
中的第l位元素
Figure BDA00000707516700001215
满足：
Figure BDA00000707516700001216
其中j＝1，2，l＝1，2，Λ1200，
Figure BDA00000707516700001217
为中继节点R发来信号
Figure BDA00000707516700001218
的第l位元素，
即向量
Figure BDA00000707516700001219
偶数位上的元素为0，奇数位上的元素与中继节点R发来信号
Figure BDA00000707516700001220
奇数位上的元素相同，向量奇数位上的元素为0，偶数位上的元素与中继节点R发来信号
Figure BDA00000707516700001222
偶数位上的元素相同；
其次，根据设定的向量对正确译码集合A对应的M＝3个源节点发来的信号
Figure BDA00000707516700001224
进行如下修正：因为向量
Figure BDA00000707516700001225
奇数位上的元素
Figure BDA00000707516700001226
所以将源节点S1发来信号
Figure BDA00000707516700001227
的奇数位元素
Figure BDA00000707516700001228
和源节点S2发来信号
Figure BDA00000707516700001229
的奇数位元素
Figure BDA0000070751670000131
分别修正为 y D , 1 ′ t , p = y D , 1 t , p + y DR , 1 p - y D , 2 t , p 和 y D , 2 ′ t , p = y D , 2 t , p + y DR , 1 p - y D , 1 t , p , 因为向量
Figure BDA0000070751670000134
偶数位上的元素
Figure BDA0000070751670000135
所以将信号
Figure BDA0000070751670000136
的偶数位元素
Figure BDA0000070751670000137
和信号
Figure BDA0000070751670000138
的偶数位元素
Figure BDA0000070751670000139
分别记为和
Figure BDA00000707516700001311
因为向量
Figure BDA00000707516700001312
偶数位上的元素所以将源节点S3发来信号
Figure BDA00000707516700001314
的偶数位元素
Figure BDA00000707516700001315
修正为
Figure BDA00000707516700001316
向量
Figure BDA00000707516700001317
奇数位上的元素
Figure BDA00000707516700001318
所以将记为
Figure BDA00000707516700001320
其中p＝1，3，5，Λ，1197，1199，q＝2，4，6，Λ，1198，1200，为源节点S3在时隙t-2内发来信号
Figure BDA00000707516700001322
的第q位元素，t表示时隙，且t为大于等于1的奇数，且当t＝1时，
Figure BDA00000707516700001323
为全零序列；
最后，所有
Figure BDA00000707516700001324
构成源节点
Figure BDA00000707516700001325
的修正信号
Figure BDA00000707516700001326
且
Figure BDA00000707516700001327
为修正信号
Figure BDA00000707516700001328
的第l位元素，其中m＝1，2，3，l＝1，2，Λ，1200，t表示时隙，且t为大于等于1的奇数；
(3.2b)目的节点D分别对源节点S1，S2和S3的修正信号和进行Turbo译码，得到源节点S1，S2和S3原始数据的估计值
Figure BDA00000707516700001331
和
Figure BDA00000707516700001332

Claims (5)

1.一种用于多址接入中继网络的中继传输方法，包括如下步骤：
(1)源节点广播发送信号：
在时隙t内，N个源节点使用相同的Turbo编码方法分别对自己的原始数据进行Turbo编码，得到各自的编码序列，然后对各自的编码序列进行BPSK调制，得到各自的调制序列，最后通过正交频分多址方式向中继节点R和目的节点D广播各自的调制序列，其中N≥3，t为大于等于1的奇数；
(2)中继节点进行联合Turbo-网络编码调制转发：
(2.1)中继节点R对N个源节点发来的信号分别进行Turbo译码，得到N个源节点各自的估计信息序列；
(2.2)中继节点R通过CRC校验判断N个源节点的估计信息序列是否正确，得到M个正确的估计信息序列和N-M个错误的估计信息序列，并将正确估计信息序列的下标值组成正确译码集合A，将错误估计信息序列的下标值组成错误译码集合
Figure FDA0000070751660000011
其中0≤M≤N；
(2.3)中继节点R分别对M个正确的估计信息序列进行Turbo编码，得到M个长度为L的估计信息编码序列Λ，
Figure FDA0000070751660000013
其中，中继节点使用的Turbo编码方法与N个源节点使用的Turbo编码方法相同；
(2.4)中继节点R对M个长度为L的估计信息编码序列
Figure FDA0000070751660000014
Λ，
Figure FDA0000070751660000015
进行网络编码BPSK调制，得到
Figure FDA0000070751660000016
个长度为L的网络编码调制序列
Figure FDA0000070751660000017
其中
Figure FDA0000070751660000018
表示大于等于M/2的最小整数，t表示时隙，且t为大于等于1的奇数；
(2.5)中继节点R从个网络编码调制序列中选出L个数据，构成一个长度为L的转发序列
Figure FDA00000707516600000111
其中
Figure FDA00000707516600000112
表示大于等于M/2的最小整数，L的取值与网络编码调制序列的长度相等，t表示时隙，且t为大于等于1的奇数；
(2.6)中继节点R在第t+1时隙内将转发序列
Figure FDA00000707516600000113
发送至目的节点D，t表示时隙，且t为大于等于1的奇数；
(3)目的节点译码：
(3.1)目的节点D对错误译码集合
Figure FDA0000070751660000021
对应的N-M源节点发来的信号分别进行Turbo译码，得到这N-M个源节点原始数据的估计值；
(3.2)目的节点D根据中继节点R发来的信号
Figure FDA0000070751660000022
对正确译码集合A对应的M个源节点发来的信号
Figure FDA0000070751660000023
Λ，
Figure FDA0000070751660000024
进行修正，得到这M个源节点的修正信号，并分别对这M个源节点的修正信号进行Turbo译码，得到M个源节点原始数据的估计值。
2.根据权利要求1所述的中继传输方法，其中所述步骤(1)中源节点S1，S2，Λ，SN对各自的编码序列
Figure FDA0000070751660000025
Λ，
Figure FDA0000070751660000026
进行BPSK调制，是通过如下公式运算：
c i t = 2 x i t - 1 , i＝1，2，Λ，N，N为源节点的个数；
其中，
Figure FDA0000070751660000028
是编码序列
Figure FDA0000070751660000029
经过BPSK调制运算后得到的调制序列。
3.根据权利要求1所述的中继传输方法，其中步骤(2.4)所述的中继节点R对M个长度为L的估计信息编码序列
Figure FDA00000707516600000210
Λ，
Figure FDA00000707516600000211
进行网络编码BPSK调制，按如下条件进行：
当M为偶数时，
x NC , j t = ( 2 x ^ f 2 j - 1 t - 1 ) + ( 2 x ^ f 2 j t - 1 ) ,
Figure FDA00000707516600000213
当M为奇数时，
x NC , j t = ( 2 x ^ f 2 j - 1 t - 1 ) + ( 2 x ^ f 2 j t - 1 ) ,
Figure FDA00000707516600000216
其中，
Figure FDA00000707516600000217
为估计信息编码序列经过网络编码BPSK调制后得到的第j个网络编码调制序列，
Figure FDA00000707516600000218
为大于等于M/2的最小整数，
Figure FDA00000707516600000219
为t-2时隙源节点SM的估计信息编码序列，t表示时隙，为大于等于1的奇数，且当t＝1时，
Figure FDA00000707516600000220
中的元素全为1/2。
4.根据权利要求1所述的中继传输方法，其中步骤(2.5)所述的中继节点R从
Figure FDA00000707516600000221
个网络编码调制序列
Figure FDA00000707516600000222
中选出L个数据，是由中继节点R将网络编码调制序列
Figure FDA00000707516600000223
中的第
Figure FDA00000707516600000224
位数据取出，并将其作为转发序列
Figure FDA00000707516600000225
中的第
Figure FDA00000707516600000226
位数据，共取出L个数据，其中
Figure FDA0000070751660000032
为大于等于M/2的最小整数，L的取值与网络编码调制序列的长度相等，t表示时隙，且t为大于等于1的奇数。
5.根据权利要求1所述的中继传输方法，其中所述步骤(3.2)中目的节点D根据中继节点R发来的信号
Figure FDA0000070751660000033
对正确译码集合A对应的M个源节点发来的信号
Figure FDA0000070751660000034
Λ，
Figure FDA0000070751660000035
进行修正，按如下步骤进行：
首先，设定
Figure FDA0000070751660000036
个长度为L的向量Λ，
Figure FDA0000070751660000038
且向量
Figure FDA0000070751660000039
的第l位元素
Figure FDA00000707516600000310
满足：
Figure FDA00000707516600000311
其中，
Figure FDA00000707516600000312
为中继节点R发来信号
Figure FDA00000707516600000313
中的第l位元素，
Figure FDA00000707516600000314
为大于等于M/2的最小整数，M为正确译码集合A中的元素个数，l＝1，2，ΛL，L的取值与网络编码调制序列的长度相同，mod
Figure FDA00000707516600000315
表示对
Figure FDA00000707516600000316
取模，t表示时隙，且t为大于等于1的奇数；
其次，对正确译码集合A对应的M个源节点
Figure FDA00000707516600000317
Λ，
Figure FDA00000707516600000318
发来的信号
Figure FDA00000707516600000319
Λ，
Figure FDA00000707516600000320
按如下条件进行修正：
当M为偶数时，对于
Figure FDA00000707516600000321
若设定的向量的第l位元素
Figure FDA00000707516600000323
则将源节点
Figure FDA00000707516600000324
发来信号
Figure FDA00000707516600000325
的第l位元素
Figure FDA00000707516600000326
和源节点发来信号
Figure FDA00000707516600000328
的第l位元素
Figure FDA00000707516600000329
分别修正为 y D , f 2 j - 1 ′ t , l = y D , f 2 j - 1 t , l + y DR , j t + 1 , l - y D , f 2 j t , l 和 y D , f 2 j ′ t , l = y D , f 2 j t , l + y DR , j t + 1 , l - y D , f 2 j - 1 t , l , 若设定的向量
Figure FDA00000707516600000332
的第l位元素则将
Figure FDA00000707516600000334
和分别记为
Figure FDA00000707516600000336
和
Figure FDA00000707516600000337
当M为奇数时，对于
Figure FDA00000707516600000338
若设定的向量
Figure FDA00000707516600000339
的第l位元素则将源节点
Figure FDA00000707516600000341
发来信号的第l位元素
Figure FDA00000707516600000343
和源节点
Figure FDA00000707516600000344
发来信号
Figure FDA00000707516600000345
的第l位元素
Figure FDA00000707516600000346
分别修正为 y D , f 2 j - 1 ′ t , l = y D , f 2 j - 1 t , l + y DR , j t + 1 , l - y D , f 2 j t , l 和 y D , f 2 j ′ t , l = y D , f 2 j t , l + y DR , j t + 1 , l - y D , f 2 j - 1 t , l , 若设定的向量
Figure FDA00000707516600000349
的第l位元素
Figure FDA00000707516600000350
则将
Figure FDA00000707516600000351
和
Figure FDA0000070751660000041
分别记为
Figure FDA0000070751660000042
和
Figure FDA0000070751660000043
对于
Figure FDA0000070751660000044
若设定的向量的第l位元素
Figure FDA0000070751660000046
则将源节点
Figure FDA0000070751660000047
发来信号
Figure FDA0000070751660000048
的第l位元素
Figure FDA0000070751660000049
修正为 y D , f 2 j - 1 ′ t , l = y D , f 2 j - 1 t , l + y DR , j t + 1 , l - y D , f 2 j - 1 t - 2 , l , 若设定的向量
Figure FDA00000707516600000411
的第l位元素
Figure FDA00000707516600000412
则将
Figure FDA00000707516600000413
记为 y D , f 2 j - 1 ′ t , l = y D , f 2 j - 1 t , l ,
其中，为源节点在时隙t-2内发来信号
Figure FDA00000707516600000417
的第l位元素，t表示时隙，为大于等于1的奇数，且当t＝1时，
Figure FDA00000707516600000418
为全零序列，l＝1，2，ΛL，L为设定的向量的长度，也为源节点发来信号的长度，
Figure FDA00000707516600000420
为大于等于M/2的最小整数；
最后，所有
Figure FDA00000707516600000421
构成源节点
Figure FDA00000707516600000422
的修正信号
Figure FDA00000707516600000423
且
Figure FDA00000707516600000424
为修正信号
Figure FDA00000707516600000425
的第l位元素，其中l＝1，2，ΛL，L为设定的向量的长度，也为源节点发来信号的长度，m＝1，2，Λ，M，M为正确译码集合A中的元素个数，t表示时隙，且t为大于等于1的奇数。
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