[发明专利]基于唯一可译码的中继转发方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于唯一可译码的中继转发方法。

背景技术

随着科学技术的发展，在通信领域中，网络编码(Network Coding,NC)逐渐成为了一个热门的研究领域。网络编码可以用于无线网络系统和有线网络系统中，并且给予信息论，无线通信，网络架构等方面以很大的影响。而物理层网络编码(physical-layer network coding,PNC)已经逐渐成为网络编码领域中的一个重要研究热点。PNC通过有效地利用中继节点的性质，通过减少节点间需要传输的时隙数量，从而提高了系统的吞吐量，不仅如此，PNC可以看作是一种协作通信。

关于PNC的研究，主要集中在以下方向。首先，关于PNC的编码方式上的研究，包括卷积码，低密度奇偶校验码(Low Density Parity Check Code，LDPC)，LDPC积累码等等。其次，关于PNC调制方法的研究，包括不同的调制方式，包括频移键控调制(Frequency-shift keying，FSK)，正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)等等。除此之外，还有关于PNC中同步问题，信道容量等问题的研究。

现有的关于PNC的研究大多数都是在高斯信道(additive white Gaussian noise,AWGN)下，并且PNC在高斯信道下具有优秀的性能。而在瑞利信道中，PNC将很难进行，而现有的解决方案是利用多天线系统(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)。但是这样会浪费掉MIMO技术带来的自由度增益。不仅如此，在M(M>3)节点中继系统中，包括M-1个用户节点和1个中继节点，此时PNC将很难实现异或(XOR)运算。

发明内容

本发明是要解决现有物理层网络编码在瑞利信道误码率高及在M(M>3)节点的中继系统中，需要传输的时隙数量增多，系统的吞吐量降低的问题，而提供了基于唯一可译码的中继转发方法。

基于唯一可译码的中继转发方法按以下步骤实现：

对于一个M节点的中继系统，包括M-1个用户节点和一个中继节点，任意一个用户节点利用两个时隙通过中继节点获得其他任意用户节点所发送的信息；

其中，在第一个时隙中，所有M-1个用户节点将进行唯一可译码编码后的信息，发送给中继节点；

然后在第二个时隙中，中继节点经过判决和转发，把判决后的结果以广播的形式发送，每个用户节点通过把接收到的广播信息与唯一可译码的译码匹配，从而获得其余用户节点所发送的信息，即完成了基于唯一可译码的中继转发方法。

发明效果：

本发明针对多节点中继系统中PNC的缺点，从编码的角度入手，将唯一可译码应用在物理层，通过在中继节点的数据信息，对不同用户终端进行映射，从而提高了系统的吞吐量。不仅如此。本发明提出的基于唯一可译码的中继转发策略，即使在瑞利信道中，也有不错的误码率性能。

高斯信道下，本发明的信道容量，以M＝3时，当信噪比较大时(SNR>8dB)，相对于PNC将有着质的提升，将突破M＝3时，PNC的信道容量上限(0.5)，而采用性能更好的唯一可译码，甚至可以让信道容量的上界接近0.75。而当M>3时，利用唯一可译码的中继转发系统，可以大幅度减少传输时隙，并且通过2时隙即可完成，大大提升了系统的吞吐量。

本发明提出的基于唯一可译码的中继转发策略，在M＝3的情况下，时隙1成瑞利信道时，仍有可以接受的误符号性能，并且具有较好的信道容量，此时仍旧能突破PNC信道容量的理论上界0.5。

附图说明

图1是具体实施方式一中的M节点的中继系统框图；

图2是具体实施方式二中的时隙1系统框图；

图3是具体实施方式三中的时隙2系统框图；

图4是具体实施方式二中的时隙1系统流程图；

图5是具体实施方式三中的时隙2系统流程图；

图6是仿真实验中误码率仿真图；

图7是仿真实验中吞吐量仿真图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的基于唯一可译码的中继转发方法按以下步骤实现：

对于一个M节点的中继系统，包括M-1个用户节点和一个中继节点，任意一个用户节点利用两个时隙通过中继节点获得其他任意用户节点所发送的信息；

其中，在第一个时隙中，所有M-1个用户节点将进行唯一可译码编码后的信息，发送给中继节点；