[發(fā)明專利]基于網(wǎng)絡(luò)編碼的多接入中繼信道中的單中繼選擇方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110273378.5
• 申請(qǐng)日: 2011-09-15
• 公開（公告）號(hào): CN102368866B
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋沈煜;陳文元
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W48/10
• 分類號(hào): H04W48/10;H04W48/20
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國(guó)中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，具體是基于網(wǎng)絡(luò)編碼的多中繼協(xié)作通信中的一種中繼選擇方 法。

背景技術(shù)

隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)傳輸速率、傳輸可靠性、資源利用率以及通信安全等 性能要求越來(lái)越高。R.Ahlswede等人于2000年提出了網(wǎng)絡(luò)編碼（Network?Coding）的概念， 其核心思想是允許網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸信息進(jìn)行編碼處理，增加單次傳輸?shù)男畔⒘?。網(wǎng)絡(luò)編 碼在提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量，改善負(fù)載均衡，減小傳輸延遲，節(jié)省結(jié)點(diǎn)能耗，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)魯棒性方面 有很多優(yōu)勢(shì)，成為了通信網(wǎng)絡(luò)中信息處理和傳輸理論研究上的重大突破。它一經(jīng)提出便引起 了國(guó)際學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，并被廣泛應(yīng)用于Ad?hoc網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、P2P內(nèi)容分發(fā)、分布 式文件存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)安全等領(lǐng)域，是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)通信研究的熱點(diǎn)之一。

另外，在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信中，中繼協(xié)作通信，是對(duì)抗多徑衰落，提高通信質(zhì)量的重要手段 之一。在中繼網(wǎng)絡(luò)中，信源向信宿發(fā)送消息，中繼節(jié)點(diǎn)也同時(shí)接收到這個(gè)消息，并將其轉(zhuǎn)發(fā) 給信宿（或者是經(jīng)過(guò)一定處理之后再進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)）。然后信宿再利用收到的所有消息，進(jìn)行解 碼。在這樣的傳輸模型下，中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)信源-信宿之間的通信起到了一定的協(xié)助作用，等同 于在不需要配置多天線的條件下，提供了一定的空間分集，提高了通信質(zhì)量。

但是多中繼協(xié)作，帶來(lái)的是高功耗和高復(fù)雜度，這是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信，特別是移動(dòng)通信中 所不能接受的負(fù)擔(dān)。中繼選擇，是解決這一問(wèn)題的一種簡(jiǎn)單的方法。通過(guò)一定的選擇策略， 在一簇中繼中，選出符合條件的一個(gè)或者多個(gè)中繼，來(lái)協(xié)助此次通信。其余的中繼節(jié)點(diǎn)處于 待機(jī)狀態(tài)。顯然，這種做法能較大的節(jié)省能耗。A.Bletsas，A.Khisi等人于2006年發(fā)表在IEEE?J. Select.Areas.Commun上的文章“A?simple?cooperative?diversity?method?based?on?network?path? selection”，較早地提出了中繼選擇的基本協(xié)議。Yindi?Jing，H.Jafarkhani于2009年在IEEE?Trans. on?Wireless?Commun.上發(fā)表的“Single?and?multiple?relay?selection?schemes?and?their? achievable?diversity?orders”一文，則總結(jié)提出了幾種中繼選擇的方案，并證明，通過(guò)適當(dāng)?shù)? 中繼選擇策略，單中繼通信能夠達(dá)到與全中繼協(xié)作同樣的滿分集增益。這就為單中繼選擇的 研究前景和實(shí)用性奠定了理論基礎(chǔ)。

2004年3GPP的多倫多會(huì)議，提出了著名的LTE（Long?Term?Evolution）項(xiàng)目。這是3G 與4G技術(shù)之間的一個(gè)過(guò)渡，是3.9G的全球標(biāo)準(zhǔn)。它改進(jìn)并增強(qiáng)了3G的空中接入技術(shù)，采 用OFDM和MIMO作為其無(wú)線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的唯一標(biāo)準(zhǔn)，在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行 326Mbit/s與上行86Mbit/s的峰值速率，改善了小區(qū)邊緣用戶的性能，提高小區(qū)容量和 降低系統(tǒng)延遲。Type-II中繼是LTE項(xiàng)目中關(guān)于中繼的一種重要的提案，該類中繼沒(méi)有小區(qū)ID， 其應(yīng)用目的是提供對(duì)主eNB信號(hào)的分集，或者和主eNB一起進(jìn)行協(xié)作傳送，以增加小區(qū)容量。 Type-II中繼與Type-I中繼在理論研究上的最大區(qū)別在于，在Type-II中繼場(chǎng)景中，信源（eNB） 與信宿（UE）之間存在著直接的通信鏈路。因此，按照這樣的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)編碼在多 信源Type-II中繼場(chǎng)景中的應(yīng)用便順理成章。而目前對(duì)于中繼選擇的研究，大都是基于1-N-1 網(wǎng)絡(luò)（即網(wǎng)絡(luò)中存在1個(gè)信源，N個(gè)中繼和1個(gè)信宿）模型，直接鏈路的信道情況對(duì)中繼選 擇并無(wú)影響。在多信源多接入中繼網(wǎng)絡(luò)中，是否能利用直接鏈路的信息，來(lái)提升中繼選擇的 效果，在這方面并沒(méi)有相關(guān)的研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，采用分立的中繼選擇機(jī)制，較大地降低了中繼 選擇的復(fù)雜度。同時(shí)在計(jì)算中繼的優(yōu)先度時(shí)，修正了已有策略的不足，考慮了直接鏈路信道 信息的影響，提高了中繼選擇的性能。本發(fā)明具有復(fù)雜度低、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，同時(shí)與現(xiàn)有 中繼選擇策略對(duì)比，在誤碼率方面具有較大的性能提升。

本發(fā)明的應(yīng)用場(chǎng)景，為附圖一所示的“2-N-1”多接入中繼網(wǎng)絡(luò)，即網(wǎng)絡(luò)中包含有2個(gè)信源，N 個(gè)中繼和1個(gè)信宿。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供基于網(wǎng)絡(luò)編碼的多接入中繼信道中的單中繼選擇方法，包 括以下步驟：