专利名称：一种多源分布式协作网络中协作空时网络编码方法
技术领域：
本发明属于无线通信领域，具体涉及一种多源分布式协作网络中基于中继译码转发(Decoding and Forward)协议的协作空时网络编码(cooperation space-timenetwork coding, CSTNC)方法。
背景技术：
随着无线通信技术的高速发展，要求更高的信息传输速率和更高效的通信质量。近年来，出现了很多无线 通信技术，其中研究最多的是多天线MMO技术，该技术利用空时码(Space-Time Coding, STC)能很大程度上增加系统容量，带来性能上很大的提高。另外，协作分集技术也得到了很大的重视，该技术解决了 MMO技术中小型通讯设备的多天线限制，能够提高分集增益，扩大网络覆盖范围，节约网络资源。而分布式多源协作系统具有构建灵活，多信源通信便利，中继协议灵活多变，并可适用于不同无线网络环境而得到了广泛的应用。此外，网络编码(network coding, NC)的应用不仅能有效提高系统的资源利用率，增加网络吞吐量，获得网络编码增益，进一步提高系统性能。该技术利用节点编码技术，更大程度上节省了信号传输时的时隙资源，能提高传输效率，增加系统容错性。目前，部分学者致力于空时网络编码的研究，主要是在多信源情况下基于多个中继节点将网络编码后的信号进行分布式STC设计，要实现这些方法必须满足具有多个中继的场合以及多信源按照TDMA形式传送信号两个前提条件。这样就使得已有的方法仅适用于具有多个中继的场景，且每个信源传送信号是在不同时隙间进行的，这样不仅导致很多的时隙资源浪费，且降低了系统的传输效率。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种多源分布式协作网络中协作空时网络编码方法，包括如下步骤:
(O所述多源分布式协作网络采用多个单天线信源仏…，一个中继节点R，和一个目的节点D ;
(2)单天线信源％,Rv将各自产生比特源信息按照相同的MPSK方式调制到其发送
天线上，单一信源按照TDMA形式，且多个信源同时传输信息符号给中继节点R和目的节点D ；
(3)中继节点R进行多天线接收，依照译码转发协议，对多个时隙得到的符号进行译码处理，并存储；
(4)中继节点R进行空时网络编码，对多个时刻译码后的符号进行分组，并按照中继天线数合并信号，并按照中继天线数进行空时编码处理；
(5)中继节点R按照编码矩阵发送信号，目的节点D进行接收；
(6)目的节点D对接收到中继的信号和来自信源的信号进行联合最大似然译码。进一步的，步骤(3)中使用最大似然译码时对中继接收的信号部分进行变化处理，实现对最大似然译码的简化处理。进一步的，所述中继节点R为具有多天线的基站。进一步的，每个单天线信源K,-所发送比特信息随机产生的，相互独立，互不影响。进一步的，步骤(3)中中继节点R对多个天线接收到的信号进行联合译码，得到多个时刻的多个信号。进一步的，步骤(4)中，中继节点R对接收信号进行空时网络编码，对译码得到的符号按照中继天线数进行分组处理，并定义一组网络编码向量，进行合并处理，得到多个网络编码合并符号，然后按照空时编码进行编码，得到编码矩阵。进一步的，中继节点R按照编码矩阵发送信号。进一步的，步骤(6)中目的节点D采用最大似然译码方式对接收信号进行联合译码，最后得到来自源节点的多个时隙的发送信号。本发明的有益效果:分布式多源协作系统具有构建灵活，且多信源通信便利，中继协议灵活多变，并可适用于不同无线网络环境；模型中仅使用一个多天线中继，改善了多中继带来的系统设计复杂度 ；协作空时网络编码方法易于理解，便于操作，容易实现，能很大程度上节约传输时隙资源，并保证较好的系统性能。
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图1是多源分布式协作网络结构 图2是使用Jakes模型的独立衰落信道仿真图，载波频率为900MHz，移动速率为30m/
s ；
图3是本发明多源分布式协作网络中协作空时网络编码方法的流程框 图4是多信源(2信源和4信源)情况下不同中继天线数(2天线，4天线)时接收端BER性能曲线 图5是信源上不同调制方式(BPSK和QPSK调制方式)时接收端检测的BER性能曲线图。
具体实施例方式下面主要结合附图对本发明的具体实施方式
进行详细的描述。本发明的多源分布式协作网络中基于中继译码转发(Decoding and Forward)协议的协作空时网络编码(cooperation space-time network coding, CSTNC)方法，如图1所示为多源分布式协作网络结构图，如图3所示，本发明多源分布式协作网络中协作空时网络编码方法主要包括如下步骤进行:
(1)多源分布式协作网络包括多个单天线信源K,U,,—个具有多天线的基站作为中继节点R，和一个目的节点D，各信源产生比特信息相互独立；
(2)单天线信源U1,^将各自产生比特源信息按照相同的MPSK方式调制到其发送天线上，单一信源按照TDMA形式，且多个信源同时传输信息符号给中继节点R和目的节点D ；
(3)中继节点R进行多天线接收，依照译码转发协议，对多个时隙得到的符号进行译码处理，并存储；
(4)中继节点R进行空时网络编码，对多个时刻译码后的符号进行分组，并按照中继天线数合并信号，并按照中继天线数进行空时编码处理；
(5)中继节点R按照编码矩阵发送信号，目的节点D进行接收；
(6)目的节点D对接收到中继的信号和来自信源的信号进行联合最大似然译码。优选的，使用最大似然译码时对中继接收的信号部分进行一定的变化处理，实现对最大似然译码的简化处理。下面介绍两个信源情况下中继节点具有两天线时空时网络编码的一个具体实例，如图3所示，取F二 2 ,扮二2其中:
(O多源分布式协作网络包括两个单天线信源IhJJ2，一个两天线中继R，和一个目的节点D ；
(2)两信源将各自产生比特信息按照QPSK方式调制到发送天线上，并且在同一时刻广播邓)=[巧的S2(t)f给中继节点R和目的节点D ；
(3)中继节点R进行多天线接收，结合两个天线接收到的信号，对多个时隙(即2个时隙或者4个时隙)得到的符号进行联合译码处理，并进行存储；
(4)中继节点R进行 空时网络编码，对多个时刻译码后的符号进行分组，并按照中继天
线数合并成两个信号y和y，并按照天线数进行空时编码，即=;
权利要求
1.一种多源分布式协作网络中协作空时网络编码方法，包括如下步骤: (1)所述多源分布式协作网络采用多个单天线信源 、Ujf,—个中继节点R，和一个目的节点D ; (2)单天线信源U1,将各自产生比特源信息按照相同的MPSK方式调制到其发送天线上，单一信源按照TDMA形式，且多个信源同时传输信息符号给中继节点R和目的节点D ； (3)中继节点R进行多天线接收，依照译码转发协议，对多个时隙得到的符号进行译码处理，并存储； (4)中继节点R进行空时网络编码，对多个时刻译码后的符号进行分组，并按照中继天线数合并信号，并按照中继天线数进行空时编码处理； (5)中继节点R按照编码矩阵发送信号，目的节点D进行接收； (6)目的节点D对接收到中继的信号和来自信源的信号进行联合最大似然译码。
2.如权利要求1所述的多源分布式协作网络中协作空时网络编码方法，其特征在于:步骤(3)中使用最大似然译码时对中继接收的信号部分进行变化处理，实现对最大似然译码的简化处理。
3.如权利要求1所述的多源分布式协作网络中协作空时网络编码方法，其特征在于:所述中继节点R为具有多天线的基站。
4.如权利 要求1所述的多源分布式协作网络中协作空时网络编码方法，其特征在于:每个单天线信源…，所发送比特信息随机产生的，相互独立，互不影响。
5.如权利要求1所述的多源分布式协作网络中协作空时网络编码方法，其特征在于:步骤(3)中中继节点R对多个天线接收到的信号进行联合译码，得到多个时刻的多个信号。
6.如权利要求1所述的多源分布式协作网络中协作空时网络编码方法，其特征在于:步骤(4)中，中继节点R对接收信号进行空时网络编码，对译码得到的符号按照中继天线数进行分组处理，并定义一组网络编码向量，进行合并处理，得到多个网络编码合并符号，然后按照空时编码进行编码，得到编码矩阵。
7.如权利要求6所述的多源分布式协作网络中协作空时网络编码方法，其特征在于:中继节点R按照编码矩阵发送信号。
8.如权利要求1所述的多源分布式协作网络中协作空时网络编码方法，其特征在于:步骤(6)中目的节点D采用最大似然译码方式对接收信号进行联合译码，最后得到来自源节点的多个时隙的发送信号。
全文摘要
本发明公开了一种应用于多源分布式协作网络中基于中继译码转发协议的协作空时网络编码方法，包括如下步骤所述多源分布式协作网络采用多个单天线信源，一个中继节点R，和一个目的节点D；单天线信源将各自产生比特源信息到其发送天线上，多个信源同时传输信息符号给中继节点R和目的节点D；中继节点R进行多天线接收，进行译码处理，并存储；中继节点R进行空时网络编码；中继节点R按照编码矩阵发送信号，目的节点D进行接收；目的节点D对接收到中继的信号和来自信源的信号进行联合最大似然译码。本方法多个信源可相互通信，中继协议灵活多变，能适用于不同的无线网络环境，而且能获得分集增益，提高传输效率。
文档编号H04L1/06GK103152141SQ20131008958
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月20日 优先权日2013年3月20日
发明者金小萍, 韩新强, 朱瑞鑫 申请人:中国计量学院