[发明专利]一种基于网络编码的双向无线中继传输方法

说明书

本发明属于无线通信技术领域，具体来说是一种基于网络编码的双向无线中继传输方法。本发明将组成一个双向中继传输网络的2个终端节点和n个中继节点(其中n≥2)划分为三个不同的种类，使得属于同一类的任意两个节点之间至少会间隔两个属于其它类的中继节点，以及要求在同一时隙内仅有一类节点能够发送数据包而其它两类节点则必须保持沉默，从而有效避免了相邻节点之间同时发送数据包而产生相互干扰，降低了同类节点之间由于同时发送数据包而产生相互干扰，并最终基于解码‑转发方式的数字网络编码技术实现了，无论中继节点个数n有多大，2个终端节点在无信道误码的理想传输条件下总能在每3个时隙内交互一次数据包。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体来说是一种基于网络编码的双向无线中继传输方法。

背景技术

在以对等通信为例的双向通信信道中，两个通信终端节点需要交互彼此感兴趣的数据信息。对于通信距离受限的无线信道或者无线mesh网络来说，当两个端节点之间的空间距离过长时，上述双向通信过程可以借助多个中继节点的顺序数据转发来加以实现，从而构成了一个双向的无线中继传输网络。

现有研究已经表明，当网络编码技术被应用于双向无线中继传输网络时，可以获得优于传统存储-转发技术的整体传输性能。例如，对于两跳的单中继双向传输网络来说，基于放大-转发方式的模拟网络编码技术能在每2个时隙内实现两个终端节点成功交互一次数据包，基于解码-转发方式的数字网络编码技术能在每3个时隙内实现两个终端节点成功交互一次数据包，而传统的存储-转发技术需要在每4个时隙内才能实现相同的通信功能。因此，与传统的存储-转发技术相比，基于放大-转发方式的模拟网络编码技术和基于解码-转发方式的数字网络编码技术能分别为单中继双向传输网络提供大约50％和33.33％的理论传输吞吐量增益。

其中，由于放大-转发方式可能会放大单个无线信道因误码所产生的传输错误，而模拟网络编码技术也需要每个端节点能够精确地执行自信息消除和准确地估计无线信道状态信息，因此基于放大-转发方式的模拟网络编码技术需要在基于较大的软硬件代价才可能获得实现，而其实际传输性能(包括误码率和传输吞吐量)也很难达到理论上的最优效果。另一方面，基于解码-转发方式的数字网络编码技术则能够有效地避免基于放大-转发方式的模拟网络编码技术的缺陷，因而具备很高的实用价值。

在现有研究中，《Bi-directional amplification of throughput in awireless multi-hop network》已为三跳的2中继双向传输网络设计了一种基于解码-转发方式的数字网络编码技术，使得两个终端节点仍然能在3个时隙内成功交互一次数据包。然而，对于包含至少3个中继节点的双向中继传输网络来说，目前尚缺乏一种令人满意的基于解码-转发方式的数字网络编码技术来有效提高其整体传输性能。例如，对于任意中继节点个数为n(≥3)的双向中继传输网络来说，《A class of Bi-directional multi-relayprotocols》设计了一种能在每n+2个时隙内实现两个终端节点交互一次数据包的数字网络编码技术；《A Multihop Transmission Scheme With Detect-and-Forward Protocol andNetwork Coding in Two-Way Relay Fading Channels》则为中继节点个数至少为5的双向中继传输网络设计了一种能在每5个时隙内实现两个终端节点交互一次数据包的数字网络编码技术；《Novel Multihop Transmission Schemes Using Selective Network Codingand Differential Modulation for Two-Way Relay Networks》则提出了在每4个时隙内就能为任意中继节点数的双向中继传输网络实现两个终端节点交互一次数据包的数字网络编码技术。