基于3-DTurbo码的联合网络编码中继传输方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于3-DTurbo码的联合网络编码中继传输方法，主要解决现有技术中分布式3-DTurbo码中继利用率低的问题。本发明实现的步骤是：(1)获得调制信号序列；(2)广播信息；(3)中继节点进行Turbo译码；(4)中继节点进行Turbo编码；(5)选择校验比特；(6)中继节点进行网络编码；(7)获得第三维编码调制序列；(8)目的节点联合译码。本发明在中继节点处采用网络编码将两路信号合并后传输，能够有效提高中继节点的利用率。本发明通过改变渗透系数的数值可以来实现译码性能与系统复杂度的有效折衷，适用于无线多址接入系统。
【专利说明】基于3-D Turbo码的联合网络编码中继传输方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于通信【技术领域】，更进一步涉及到多址接入技术，联合网络-信道编码 和中继协作通信【技术领域】中的一种基于3-D Turbo码的联合网络编码中继传输方法。本发 明是在中继节点处通过网络编码，将多址接入的两个用户数据合并后进行第三维编码，整 体上构成一个3-D Turbo码的中继传输方法。
【背景技术】
[0002] 利用中继协作传输技术，可以获得额外的传输增益，因而能够改善目的端的误帧 率性能，能够有效的提高移动用户小区边缘的通话质量。
[0003] 传统的协作分集通信中，中继节点对收到的多路信号在不同时隙分别进行处理后 转发。基于网络编码的协作通信允许中继节点对从多个源节点接收到的数据进行网络编码 合并，然后将编码得到的数据转发至目的节点。
[0004] 西安电子科技大学申请的专利"基于分布式3-D Turbo码的中继传输方法"（申请 号：201310030692.X)中提出了一种基于分布式3-D Turbo码的中继传输方法。该方法的 中继信道模型包括一个源节点，一个中继节点和一个目的节点，共需要两个时隙来完成整 个通信过程：第一个时隙，源节点广播数据至中继节点R和目的节点D，第二个时隙，中继节 点将接收到的信号先译码，再进行编码，编码后再对码字的部分校验位进行第三维编码，然 后将码字转发到目的节点。目的节点利用第一个时隙直接链路发送的信号和中继链路在第 二个时隙发送的信号恢复出源节点的数据信息。该方法适用于含有一个源节点，一个中继 节点和一个目的节点的中继信道模型。该方法存在的不足在于：当两个源节点或者多个源 节点构成的多址接入系统运用该方法进行通信时，每个源节点均需要一个中继站，过多的 中继站会提高通信网络的开销，造成中继资源的浪费。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对上述现有技术上的不足，提出一种新的改进方法，即提出一 种基于3-D Turbo码的联合网络编码的中继传输方法，在保证了目的端误帧率性能的前提 下，降低了通信网络的开销，充分利用了中继站。
[0006] 为实现上述目的，本发明的技术思路是：首先在源节点对两个独立的源节点信息 采用传统的Turbo码进行编码；其次在中继节点处对接收信号进行Turbo码的译码，得到两 个源节点的估计信息；再次对其估计信息重新进行Turbo码编码，然后通过渗透系数法来 选择校验比特，对选择后的校验比特进行网络编码之后再进行第三维编码；最后在目的节 点进行联合译码。
[0007] 本发明按如下步骤实现：
[0008] (1)获得调制信号序列：
[0009] (la)两个源节点Si和S2分别对自己的原始信息序列七和u2进行Turbo码编码， 得到编码后的码字?\和T 2 ;
[0010] (lb)对编码后的码字?\和T2分别进行二进制移向键控BPSK调制，得到调制后的 信号序列Ci和c 2;
[0011] ⑵广播信息：
[0012] (2a)第一时隙时，源节点Si向目的节点和中继节点广播发送信号序列Q ;
[0013] (2b)第二时隙时，源节点S2向目的节点和中继节点广播发送信号序列C 2 ;
[0014] (3)中继节点进行Turbo译码：
[0015] 中继节点对接收到的信号序列和C2分别进行Turbo译码，得到原始信息序列 Ul 和u2的估计序列
【权利要求】
1. 一种基于3-D Turbo码的联合网络编码中继传输方法，包括步骤如下： (1) 获得调制信号序列： (la) 两个源节点Si和S2，分别对自己的原始信息序列Ul和u2进行Turbo码编码，得到 编码后的码字?\和T 2 ; (lb) 对编码后的码字?\和Τ2分别进行二进制移向键控BPSK调制，得到调制后的信号 序列G和C2 ; (2) 广播信息： (2a)第一时隙时，源节点Si向目的节点和中继节点广播发送信号序列Q ; (2b)第二时隙时，源节点S2向目的节点和中继节点广播发送信号序列C2 ; (3) 中继节点进行Turbo译码： 中继节点对接收到的信号序列q和C2分别进行Turbo译码，得到原始信息序列Ul和 u2的估计序列4和心； (4) 中继节点进行Turbo编码： (4a)中继节点对估计序列4进行Turbo编码，得到与估计序列圮长度相同的两个校验 序列Pi和P2 ; (4b)中继节点对估计序列&进行Turbo编码，得到与估计序列圮长度相同的两个校验 序列P3和P4 ; (5) 选择校验比特： 采用渗透系数选择方法，分别对四个校验序列Pi、P2、P3、P4进行选择，得到选择后的校 验序列 Dp D2、Ερ E2 ; (6) 中继节点进行网络编码： 采用比特交替合并方法，中继节点对选择后的校验序列Dp D2、Ερ E2进行网络编码，得 到第三维的待编码序列D ; (7) 获得第三维编码调制序列： (7a)中继节点对第三维待编码序列D交织后送入第三维编码器中，得到第三维编码校 验序列P ; (7b)中继节点对第三维编码校验序列P进行二进制相移键控BPSK调制，得到第三维编 码调制后的序列P ，将第三维编码调制后的序列P发送至目的节点； (8) 目的节点联合译码： (8a)在[1，1000]的区间内，任意选择联合译码的迭代次数； (8b)目的节点接收到中继节点发送的序列P'后，用第三维的译码器译出外信息序列 ； (8c)外信息序列L'通过解交织器，得到解交织后的外信息序列L ; (8d)解交织后的外信息序列L，通过一个具有一个输入端和四个输出端的串并转换 器，得到四个长度相等的校验外信息序列U、L2、L3、L4 ; (8e)目的节点对接收到的码字Q进行Turbo译码，得到源节点&的两个分量校验外 信息序列&和X2 ; (8f)目的节点对接收到的码字C2进行Turbo译码，得到源节点S2的两个分量校验外 信息序列χ3和χ4; (8g)目的节点将分量校验外信息序列Xi和X2分别与校验外信息序列U和L2合并，得 到二维校验信息序列t和Y2 ; (8h)目的节点将分量校验外信息序列Χ3和Χ4分别与校验外信息序列L3和L 4合并，得 到二维校验信息序列Y3和Y4 ; (8i)目的节点将二维校验序列t和Υ2送入码字Q的Turbo译码器中，与码字Q联合 译码，译出分量校验外信息序列&和X2的更新序列； (8 j)目的节点将二维校验序列Y3和Y4送入码字C2的Turbo译码器中，与码字C 2联合 译码，译出分量校验外信息序列X3和X4的更新序列； (8k)采用渗透系数选择法，目的节点分别对更新的分量校验序列Χρ X2、X3、X4进行选 择，得到选择后的分量校验序列札、M2、M3、M4 ; (81)目的节点对分量校验序列％、M2、M3、M4中的比特按照其排列顺序交替合并，得到 合并后的校验序列M，将校验序列Μ送入第三维译码器中，作为第三维译码器的先验信息； (8m)目的节点D判断是否达到所选择的联合译码的迭代次数，若是，由Turbo译码器输 出译码结果，否则，执行步骤（8b)。
2. 根据权利要求1所述的基于3-D Turbo码的联合网络编码中继传输方法，其特征在 于，步骤（5)中所述渗透系数选择方法的步骤如下： 第一步，中继节点在[0, 1]区间内，任意选取渗透系数λ的一个值； 第二步，分别将四个校验序列？1、？2、？3、？4均分为包含1/\个比特的小校验序列块，其 中，λ表示渗透系数； 第三步，依次从每个小校验序列块的组成比特中选择排列位置相同的一个比特，将选 择的比特按照选择的顺序排列，得到四个校验序列经过选择后的校验序列DpDyEpEy
3. 根据权利要求1所述的基于3-D Turbo码的联合网络编码中继传输方法，其特征在 于，步骤（6)中所述比特交替合并方法的步骤如下： 第一步，按照选择后的校验序列Di中比特的排列顺序，提取第一个比特，将剩余比特的 排列顺序依次提iu ; 第二步，按照选择后的校验序列D2中比特的排列顺序，提取第一个比特，将剩余比特的 排列顺序依次提iu ; 第三步，按照选择后的校验序列Ei中比特的排列顺序，提取第一个比特，将剩余比特的 排列顺序依次提iu ; 第四步，按照选择后的校验序列E2中比特的排列顺序，提取第一个比特，将剩余比特的 排列顺序依次提iu ; 第五步，依次排列上述步骤提取出的比特，作为第三维待编码序列的组成比特； 第六步，判断校验序列E2中的比特个数是否为0,如果是，则中继节点对选择后的校验 序列Dp D2、Ei、E2进行的网络编码结束，得到第三维的待编码序列D，否则，执行第一步。
4. 根据权利要求1所述的基于3-D Turbo码的联合网络编码中继传输方法，其特征在 于，步骤（7a)中所述的第三维编码器采用码率为1的循环卷积RSC编码器。
5. 根据权利要求1所述的基于3-D Turbo码的联合网络编码中继传输方法，其特征在 于，步骤（8k)中所述渗透系数选择方法的步骤如下： 第一步，分别将四个校验序列Xi、X2、X3、X4均分为包含l/λ个比特的小校验序列块，其 中，λ表示渗透系数； 第二步，依次从每个小校验序列块的组成比特中选择排列位置相同的一个比特，将选 择的比特按照选择的顺序排列，得到四个校验序列经过选择后的校验序列Mi、Μ2、Μ3、Μ 4。
【文档编号】H04L1/00GK104219026SQ201410482373
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】孙岳, 张琼, 李颖, 许广州, 张丽圆 申请人:西安电子科技大学