CN103023628A - 基于网络编码的中继协作harq方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于网络编码的中继协作HARQ方法，中继系统包括有源端S、中继端R和目的端D，该方法包括步骤：S1在第一时隙里源端S传输信息X_t，中继端R和目的端D接收信息；S2第二时隙中继端R将接收到的信息进行解码得到信息X_r，并将信息X_r发送给目的端D，源端S传输信息S_r，所述信息S_r为第一时隙的重传信息S_re和第二时隙的新传信息S_new的叠加信息；S3目的端D对接收的信息进行解调。采用本发明基于网络编码的中继协作HARQ方法的能够提高重传的可靠性，同时提高了系统的吞吐量，并且显著的平衡了系统的可靠性和有效性。

Description

基于网络编码的中继协作HARQ方法

技术领域

本发明涉及无线移动通信技术领域，特别涉及一种基于网络编码的中继协作HARQ方法。

背景技术

在无线网络中，空间分集是解决信道衰落问题的有效方案之一。协作技术进一步提高传输的有效性和可靠性，其中中继技术是一种可获得分集增益的实用方法。另一种降低衰落影响的方法是HARQ方法，这种方法可提高吞吐量并改善链路性能。HARQ结合了两种基本的错误控制机制—FEC和ARQ。

在中继协作下的HARQ系统中，如果目的端解码未成功，将发送NACK信号要求重传。中继或者中继与源端都将重传信息直至接收到ACK信息，前提是中继结点成功解码错误的数据包。但在重传阶段源端或重传此信息或空闲。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种基于网络编码的中继协作HARQ方法，能够在提高重传的可靠性同时提高系统的吞吐量，并能显著的平衡了系统的可靠性和有效性。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于网络编码的中继协作HARQ方法，中继系统包括有源端S、中继端R和目的端D，其特征在于，该方法包括步骤：

S1第一时隙里，源端S传输信息X_t，中继端R和目的端D接收信息；

S2第二时隙里，中继端R将接收到的信息进行解码得到信息X_r，并将信息X_r转发给目的端D，源端S传输信息S_r，所述信息S_r为第一时隙的重传信息S_re和第二时隙的新传信息S_new的叠加信息；

S3目的端D对接收的信息进行解调。

优选的，所述信息S_r利用网络编码和逐位操作的重映射调制方法进行信息叠加。

优选的，所述步骤S3中目的端D运用虚拟MIMO系统的解调方法对接收的信息进行解调。

优选的，所述信息

P为归一化的调制信号功率。

优选的，所述重映射调制方法的映射方式为：

$-\sqrt{1-P}-\sqrt{P}\↔00$

$-\sqrt{1-P}+\sqrt{P}\↔01$

$\sqrt{1-P}-\sqrt{P}\↔10$

$\sqrt{1-P}+\sqrt{P}\↔11.$

优选的，所述虚拟MIMO系统运用MMSE MIMO方法检测分离出两数据流，再运用软解调方法从叠加信息中分离出重传信息和新传信息。

优选的，所述虚拟MIMO系统中所述目的端D接收的信息Y_D=HX+n，其中H为2×2的信道矩阵，X和n分别为2×1的信息矩阵和噪声矩阵。

优选的，所述MMSE MIMO方法为

其中W为加权矩阵。

优选的，所述软解调方法运用对数似然比法

软解调分离出信息S_re和S_new，其中S_k为特定映射信号的第k比特，β_i归属于S⁽ⁱ⁾,i∈(0,1)，为第k比特值为i的星座点。

（三）有益效果

采用本发明基于网络编码的中继协作HARQ方法的能够提高重传的可靠性，同时提高了系统的吞吐量，并且显著的平衡了系统的可靠性和有效性。

附图说明

图1是本发明实施例基于网络编码的中继协作HARQ方法的流程图。

图2是在高信噪比的条件下本发明实施例与DF-HARQ、STBC-HARQ的归一化重传效率在不同P取值情况下的比较曲线图。

图3是在低信噪比的条件下本发明实施例与扩展传输策略的BER性能的比较曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明实施例提供了一种基于网络编码的新型中继协作HARQ方案，结合附图说明如下：

结合附图1，该方法步骤包括：

S1：在有源端S、中继端R和目的端D的中继系统中，两个时隙时长相等。第一时隙里源端S传输信息X_t，中继端R和目的端D接收信息；

S2：第二时隙里中继端R成功解码转发信息X_r，而源端S传输信息S_r，应用网络编码的基本思想，使用重映射调制方案使该信息S_r成为重传第一时隙的信息S_re和第二时隙新传信息S_new的叠加信息；

S3：目的端对接收信号运用虚拟MIMO系统的解调方法——MMSEMIMO解调出两数据流，再运用软解调方法从叠加信息中分离出重传

信息和新的信息。

其中，步骤S2源端采用网络编码的基本思想，并制定一种逐位操作的重映射调制方案，传输信号

所述信息S_r利用网络编码和逐位操作的重映射调制方法进行信息叠加，其中第一时隙和第二时隙的数据包长度相同，P为归一化的调制信号功率，S_re和S_new是重传信息和新的信息的BPSK调制信号。重映射方案如下所示：

$-\sqrt{1-P}-\sqrt{P}\↔00$

$-\sqrt{1-P}+\sqrt{P}\↔01$

$\sqrt{1-P}-\sqrt{P}\↔10$

$\sqrt{1-P}+\sqrt{P}\↔11$

步骤S3由于中继端成功解码转发，接收信号Y_D=HX+n可看做虚拟MIMO系统，其中H为2×2的信道矩阵，X和n分别为2×1的信息矩阵和噪声矩阵。接收端D运用MMSE MIMO方法

检测分离出两数据流，其中W为加权矩阵。对其中的叠加信号再运用对数似然比法

软解调分离出源端传输的信息S_re和S_new，其中S_k代表特定映射信号的第k比特，β_i属于S⁽ⁱ⁾,i∈(0,1)，代表第k比特值为i的相应星座点。

以下为在高信噪比情况下，本发明取不同P值下的重传效率与传统HARQ方案下的重传效率的比较，以使本发明的优势及特征更加明显。

仿真应用低密度奇偶校验码（LDPC）作为FEC码，码率1/2，（7552,3776），LDPC码采用最大迭代数为50的置信传播算法。假设中继站靠近源端，且两者间的链路质量很好，中继站总能成功解码，且顺利重传。同时，合理设置中继站到目的端链路间的SNR和源端到目的端链路间的SNR相等。简单起见，假设出错数据只重传一次，即如果重传后目的端仍为成功解码，将不会再次重传出错数据。

在高信噪比和低信噪比情况下，将分别考虑本发明的有益效果。定义重传效率为第二时隙重传过程中接收到的总比特数。在仿真中，总时长为500时隙。在高信噪比情况下，本发明能提高吞吐量。图2显示本发明与DF-HARQ、STBC-HARQ的归一化重传效率ER在不同P取值情况下的比较。从图2中可以清楚看出本发明由于源端在第二时隙重传阶段传输新码字增加总信息量，使性能显著提高。图表还反映出不同P值对性能也有所影响，最佳取值在0.3左右。DF-HARQ和STBC-HARQ性能类似，仅有本发明的一半效率。

在低信噪比情况下，与第二时隙源端仅传输新信息的扩展传输策略相比，本发明也有优势。从图3中可以看到，本发明的BER性能优于扩展传输策略。这是因为在第二时隙重传阶段，如果源端仅传输新信息，总吞吐量可能得到提高，但由于重传序列缺少有效信息的重传过程，其正确性不能得到保证。相比较而言，本发明中源端在第二时隙传输的信息包含更多重传信息，所以提高了重传信息的正确性。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (9)

1.一种基于网络编码的中继协作HARQ方法，中继系统包括有源端S、中继端R和目的端D，其特征在于，该方法包括步骤：

S1第一时隙里，源端S传输信息X_t，中继端R和目的端D接收信息；

S2第二时隙里，中继端R将接收到的信息进行解码得到信息X_r，并将信息X_r转发给目的端D，源端S传输信息S_r，所述信息S_r为第一时隙的重传信息S_re和第二时隙的新传信息S_new的叠加信息；

S3目的端D对接收的信息进行解调。

2.权利要求1所述的基于网络编码的中继协作HARQ方法，其特征在于，所述信息S_r利用网络编码和逐位操作的重映射调制方法进行信息叠加。

3.权利要求1所述的基于网络编码的中继协作HARQ方法，其特征在于，所述步骤S3中目的端D运用虚拟MIMO系统的解调方法对接收的信息进行解调。

4.权利要求2所述的基于网络编码的中继协作HARQ方法，其特征在于，所述信息

P为归一化的调制信号功率。

5.权利要求4所述的基于网络编码的中继协作HARQ方法，其特征在于，所述重映射调制方法的映射方式为：

$-\sqrt{1-P}-\sqrt{P}\↔00$

$-\sqrt{1-P}+\sqrt{P}\↔01$

$\sqrt{1-P}-\sqrt{P}\↔10$

$\sqrt{1-P}+\sqrt{P}\↔11.$

6.权利要求3所述的基于网络编码的中继协作HARQ方法，其特征在于，所述虚拟MIMO系统运用MMSE MIMO方法检测分离出两数据流，再运用软解调方法从叠加信息中分离出重传信息和新传信息。

7.权利要求6所述的基于网络编码的中继协作HARQ方法，其特征在于，所述虚拟MIMO系统中所述目的端D接收的信息Y_D=HX+n，其中H为2×2的信道矩阵，X和n分别为2×1的信息矩阵和噪声矩阵。

8.权利要求7所述的基于网络编码的中继协作HARQ方法，其特征在于，所述MMSE MIMO方法为

其中W为加权矩阵。

9.权利要求8所述的基于网络编码的中继协作HARQ方法，其特征在于，所述软解调方法运用对数似然比法软解调分离出信息S_re和S_new，其中S_k为特定映射信号的第k比特，β_i归属于S⁽ⁱ⁾,i∈(0,1)，为第k比特值为i的星座点。

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