[发明专利]一种基于压缩前传的多源单中继协作方法

说明书

技术领域

本发明属于无线数字信息传输的协作通信技术领域，具体涉及基于压缩前传的多源单中继协作通信系统的协作方法。

背景技术

《国际电子与电气工程师协会信息理论学报》(IEEE Transactions on InformationTheory，vol.53，issue.10，October 2007，pp.3714-3722)提出的在基于两用户协作通信系统中采用一种目前被称为网络编码自适应解码前传的方法，能够同时为两个用户提供分集增益，保证用户的通信质量，并且节省通信所需资源。然而在多源单中继系统中采用网络编码自适应解码前传方式进行协作通信，中继节点解码效果受到用户到中继链路性能的制约。在中继节点不能正确解码所有用户发送数据的情况下，中继发生中断，不能进行协作通信；在中继节点能够正确解码两个以上用户发送数据但又不能正确解码所有用户发送数据时，中继很难决定为哪些用户进行协作通信，中继也会发生中断；在中继节点只能正确解码一个用户发送数据的情况下，中继只能为正确解码的用户进行协作通信，导致用户间出现不公平。因此网络编码自适应解码前传方法受到中继解码效果的制约，使得中继只能在正确译码所有用户发送数据时进行有效的协作通信。故现有网络编码自适应解码前传方法对多源单中继系统性能的提升是有限的。而基于压缩前传方式的中继在不能正确解码用户发送数据的情况下具有优势，中继仍然可以将自身观察到的关于用户发送数据的信息转发给基站，从而辅助基站解码用户发送数据。所以对于多源单中继系统，压缩前传与网络编码相结合的方法值得研究。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于压缩前传的多源单中继的协作方法，以解决多个用户不能同时利用中继进行协作的问题，从而提高系统容量和信道的使用效率，改善用户的通信质量。

本发明基于压缩前传的多源单中继的协作方法，用户使用低密度奇偶校验码(LDPC)编码器对发送数据进行编码，将数据调制后发送给基站和中继；中继对接收到的信号进行处理得到转发数据，然后对转发数据进行调制并发送给基站；基站接收信号并进行联合译码；其特征在于包括：

(1)在第1时隙，即用户发送时隙，N个协作用户S_i，i＝1，2L N，采用码长相同的LDPC码对信息数据进行编码，然后经过调制分别得到发送信号x_i，每个用户采用不同的信道分别以功率P_si将其同时发送给基站D和中继R；

由于受到路径损耗和噪声的影响，基站接收到的用户S_i发送的信号为中继接收到的用户S_i发送的信号为式中，n_sdi，n_sri分别为各路接收信号中的噪声分量；C_sdi，C_sri分别为各条链路的信道系数；上列各式中的i＝1，2L N；

(2)中继将所接收到的各用户S_i发送的信号y_sri分别送入各自的LDPC译码器，各译码器采用软输入软输出译码算法译码后得到码字对数似然比LLR_sri，该对数似然比LLR_sri的取值范围是整个实数区间；采用1比特量化压缩方法量化该对数似然比LLR_sri，分别得到量化信息w_i；然后采用网络编码，即对量化信息w_i进行异或操作，得到网络编码信息将编码信息w调制后得到调制信号x_r；在第2时隙，即中继发送时隙，中继将该调制信号x_r转发给基站；

(3)经过无线信道后，基站接收到的中继发送信号为其中，n_r是噪声分量，C_rd是信道系数；

然后基站对这样接收到的共N+1份用户发送信息和中继发送信息进行联合译码，获得源发送数据；

用户和中继采用二进制相移键控(BPSK)调制方式，各条信道噪声均为高斯白噪声，在基站已知各用户到基站的信道系数C_sdi和噪声方差并且已知中继到基站信道系数C_rd和噪声方差的条件下，基站进行联合译码，具体步骤如下：

a.联合译码器根据接收到的N份用户发送信号y_sdi以及各用户信道信息C_sdi和分别计算初始对数似然比