[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

摘要

本发明提供的技术方案用于协同中继系统中，通过将网络编码(NC)和星座叠加编码(SC)两种最新的通信技术相结合，并设计将两者在节省系统资源方面的性能同时利用，最终达到对系统吞吐量的进一步优化。而且本方案易于实现、应用方式也比较灵活。本发明通过在中继节点转发信息时，将网络编码和星座叠加编码技术有效地结合在一起。将信道条件相对较好的且尽可能多的可以解调的节点信息进行网络编码然后映射到SC的基本星座图上，信道条件较差的NC编码信息映射到附加星座图上，再向所有节点广播。这样大大地节省了系统资源，从而显著提高了系统吞吐量。

主权项

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等通信资源，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SC技术和NC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SC或者NC技术得到更充分的应用。在这种方案中，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SC和NC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(i＝1，2，...，N)在向中继节点R发送自己特有的信息Ii的同时，监听与其相邻的(或处于其通信范围内的)终端节点Tj发出的信息Ij。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NC进行编码后再利用SC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(即接收SINR较大)且各终端都能正确译码的一组信息进行XOR网络编码，然后将编码后的信息映射到SC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SC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SC解调再做NC译码，即每一个终端节点Ti(i＝1，2，...，N)首先根据SC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XOR操作完成NC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NC来设计编码并进行SC传输必须满足以下准则：1)可解。在选择节点信息进行NC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NC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(完备性)，因此每次进行异或编码(XOR)时，都选择尽可能多的可解信息一起进行NC。当系统中的终端节点数小于等于4时，如果每个节点可监听至少一个相邻节点的信息，则本发明可以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，也可使各个终端节点最终解调译码出所有的信息。