[发明专利]网络编码与星座叠加编码结合用于协同中继系统中的方法

权利要求书

1.网络编码(Network Coding，NC)与星座叠加编码(Superposition Coding，SC)结合运用 到协同中继网络中的方法，基于包括系统中的通信设备、可用发射功率以及通信频段这些通 信资源，针对由各通信资源的不同划分和组合而构成的通信信道，在物理层将星座叠加编码 技术和网络编码技术运用到中继节点中继信息中，使系统的时频资源比单独使用星座叠加编 码或者网络编码技术得到更充分的应用；基于多个终端节点和一个中继节点组成的协同中继 系统模型，根据星座叠加编码和网络编码技术的原理，设定的方案实现步骤为：

步骤1：各终端节点发送并监听，每个终端节点Ti在向中继节点R发送自己特有的信息 I_i的同时，监听与其相邻的或处于其通信范围内的终端节点T_j发出的信息I_j，此时各终端节 点都已知其自己发出的信息和监听到的相邻节点发出的信息，它们各自将这些信息存储下来 用于接收解调；

步骤2：中继节点编码调制后广播，中继节点R将收到的各个终端节点发来的信息首先 利用网络编码进行编码后再利用星座叠加编码技术广播发送，中继节点R在这些信息中取信 道条件相对较好且各终端都能正确译码的一组信息进行异或(XOR)网络编码，然后将编码 后的信息映射到星座叠加编码的基本星座图上，再取信道条件相对较差且各终端都能正确译 码的另一组信息进行XOR网络编码，然后将编码后的信息映射到星座叠加编码的附加星座图 上，最后将编码调制后的信息向各个终端节点进行广播；

步骤3：各终端节点接收并解调，在终端节点先做星座叠加编码解调再做网络编码译码， 即每一个终端节点Ti首先根据星座叠加编码的解调方法解出基本层和附加层上的信息，然后 将解调出的两个信息分别与本节点中存储下来的部分或全部已知信息进行异或操作完成网络 编码译码，得到其它节点发出的信息，把这些新信息添加到自己的已知信息中，并存储下来 用于下一次接收解调；

步骤4：迭代或结束，如果各终端节点都知道其它所有节点发出的信息，则完成本次通信， 否则重复步骤2和步骤3；

在第2步中利用网络编码来设计编码并进行星座叠加编码传输必须满足以下准则：

1)可解，在选择节点信息进行网络编码时，必须保证在基本星座图或附加星座图上的编 码信息对任一终端节点最多只有一个未知信息，即在各个终端节点都能利用已知信息 对基本信息和附加信息完成网络编码译码；

2)尽力，每个节点最终都必须能知道其它所有节点的信息，即保证了信息的完备性，因 此每次进行异或编码时，都选择最多的可解信息一起进行网络编码；

当系统中的终端节点数小于等于4时，如果每个节点监听至少一个相邻节点的信息，则 经过一次中继即可完成节点之间的相互通信，当节点数增加时，在中继节点的处理方式类似， 而各节点需要监听到更多相邻节点的信息，或者中继节点使用随机线性网络编码，然后广播 多次不同编码调制后的信息，使各个终端节点最终解调译码出所有的信息。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2所述的星座叠加编码技术运用于多个终 端节点和一个中继节点组成的协同中继网络的方法，包括在中继节点将具有不同信道条件的 信息映射到不同调制星座图上的方案，即中继节点将信道条件相对较好的信息调制映射到星 座叠加编码中的基本星座图上，而信道条件相对较差的信息调制映射到星座叠加编码中的附 加星座图上。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2所述的在中继节点将需要中继的信息编 码调制后进行广播的方法，包括在中继节点将网络编码与星座叠加编码技术相结合的方法： 中继节点取一组信道条件相对较好且各终端节点能正确译码的信息进行网络编码操作，将编 码后的信息块映射到星座叠加编码的基本星座图上，取信道条件相对较差且各终端节点能正 确译码的信息进行网络编码操作后映射到星座叠加编码的附加星座图上，然后向各个终端节 点广播。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3所述的各终端节点解调译码的方法，包 括对检测到的信号首先按星座叠加编码的解调方式解调，然后进行网络编码译码，最后得到 有用的新信息，并将这些新信息存储下来用于下一次接收解调。