專利名稱：一種基于噴泉編碼下的改進型mmrs固定中繼節點選擇的信號傳輸方法
技術領域：
本發明涉及一種改進型MMRS固定中繼節點選擇的信號傳輸方法。
背景技術：
對于傳統的MMRS中繼節點選擇方法，以只有一個基站S和一個用戶終端D為例，
它有N個半雙工中繼節點R1, R2,......，Rn，每個中繼都有一個存儲器，并且傳輸包括兩個
時隙，第一個時隙被選擇到的中繼從源節點接收數據然后將數據存入存儲器中；第二個時隙中被選擇用于傳輸的中繼將存儲器中最前面的數據傳給目的節點，目的節點接收數據。同時假設源節點與目的節點不能直接相連，并且假設以數據包的形式傳輸，在傳一個數據包的過程中信道參數保持不變，傳不同的數據包信道保持相互獨立。因為每個中繼都有存儲器，所以中繼可以接收源節點傳來的信息而不需要在下一時隙馬上就轉發出去，這就可以實現同時選擇最佳的S-R鏈路用于接收和最佳的R-D鏈路用于中繼發送數據。噴泉編碼是John Byers及Michael Luby等人于1998年提出的，是針對大規模數據分發和可靠廣播的應用特點而提出的一種理想的解決方案。其在數據廣播方面具有很大優勢，所以噴泉編碼已成為備受矚目的研究熱點之一。噴泉編碼實際上就是在發端將原始數據分割成一定數量的數據包，對這些數據包進行編碼，輸出一個編碼數據包流，收端只要正確接收到這個流中足夠數量的編碼包即可由譯碼器恢復出所有原始數據包，而不必考慮接收到的是編碼數據包流中的哪幾個數據包以及這些數據包的接收順序。由于發端類似一個噴泉，因此其采用的編碼稱為噴泉編碼。之所以將數字噴泉方案稱作一種理想解決方案是因為它最初的提出完全是出于對大數據量的廣播和分發應用的需求的歸納和提煉，以致于數字噴泉方案在剛提出時甚至沒有符合其發送模式的編碼。直到LT碼和Raptor碼等實用噴泉編碼的出現，數字噴泉方案的實現才成為了可能。
圖1為引入中繼后的系統鏈路不意圖，其中LI為直連鏈路(Direct link), L2為回程鏈路(Backhaul link), L3 為接入鏈路(Access link)。圖2為帶有緩沖器的中繼系統示意圖。對于傳統的MMRS中繼節點選擇算法來說其由于中繼引入寄存器從而允許中繼可以接收源節點傳來的信息而不需要在下一時隙馬上就轉發出去，這也就會導致很大的延遲，并且在接收終端處必須完全接收所有發送碼字才能夠正確恢復出原始碼字。從而制約了其應用前景。
發明內容
本發明是為了提高MMRS中繼節點選擇傳輸效率，從而提供一種基于噴泉編碼的改進型MMRS固定中繼節點選擇方法。一種基于噴泉編碼下的改進型MMRS固定中繼節點選擇的信號傳輸方法，其特征是:它由以下步驟實現:步驟一、對于待傳輸的信息序列Ix(η)}進行噴泉編碼，獲得編碼結果；所述對于待傳輸的信息序列|x(n)}進行噴泉編碼的具體方法是:步驟Al、將傳輸的信息序列|x(n)}等分為k個信息分組數據包，k為大于I的整數；并將該k個信息分組數據包組成集合Y= {y1； y2,......yk}；步驟A2、在I至k的范圍內，按預設的編碼度分布隨機選取一個整數屯，并將該整數屯作為第i個編碼包的度；所述i的初始值為I ;步驟A3、在步驟Al所述的集合Y= {y1 y2,......yk}中均勻隨機選取(Ii個信息
分組數據包，并對選取到的Cli個信息分組數據包進行異或運算，獲得一個編碼數據包Si,并將該編碼數據包Si存入編碼分組集合s ；步驟A4、將i的值加I ;并判斷i的值是否小于預設閾值M，所述M為大于I的整數；如果判斷結果為是，則返回執行步驟Al ;如果判斷結果為否，則執行步驟A5 ；步驟A5、將步驟A3獲得的編碼分組集合s作為編碼結果；步驟二、在時隙為2*t+l下，所述t的初始值為O ;基站根據各接收節點回程鏈路的信干噪比，選擇信干噪比最大的鏈路作為通信鏈路，將該通信鏈路對應的接收中繼節點作為最佳中繼節點Rfc ;然后，基站向中繼節點Rte發送步驟一獲得的編碼結果；中繼節點Rfc接收該編碼結果并進行解碼，然后存入存儲器中；步驟三、在時隙為2*t+2下；用戶端根據與各接收節點之間鏈路的信干噪比，選擇信干噪比最大的鏈路作為通信鏈路，將該通信鏈路對應的接收中繼節點作為最佳中繼節點Rbt ;然后，中繼節點Rbt將該節點的存儲器中位于最前面的數據再次進行調制后發送給用戶端；步驟四、用戶端接收步驟三中中繼節點Rbt發送的調制后數據，并進行解調，獲得解調后數據；步驟五、將t的值加1，并判斷t的值是否小于預設值N ;所述N為大于I的整數；如果判斷結果為是，則返回執行步驟二 ；如果判斷結果為否，則執行步驟六；步驟六、用戶端將所有時隙下獲得的解調后數據進行噴泉譯碼，獲得原始的信息序列Ix (η)}，完成基于噴泉編碼下的改進型MMRS固定中繼節點選擇的信號傳輸；用戶端對每個時隙下獲得的解調后數據進行噴泉譯碼的具體方法是:步驟B1、將解調后的數據記為:編碼分組s' ={V 1； Si 2，...，s' i，...}，并在該編碼分組中尋找度為I的編碼包，獲得Z個度為I的編碼包，Z為整數；并判斷Z的值是否大于零，如果判斷結果為是，則執行步驟B2 ;如果判斷結果為否，則執行步驟B4 ；步驟B2、將步驟BI獲得的每個度為I的編碼包進行復制，獲得與該編碼包相連的唯一信息分組，即:為基站端發送的原始數據中的信息分組數據包；步驟B3、將步驟BI獲得的每個編碼包與該編碼包相連的信息分組進行片或運算，每個獲得運算結果，采用該運算結果對與該運算結果對應的編碼包進行更新，并刪除該運算結果與該運算結果相連的信息分組之間的聯系；并返回執行步驟BI ；
步驟B4、判斷是否每一次接收到的所有數據包都被恢復，如果判斷結果為是，則完成用戶端對每個時隙下獲得的解調后數據的正確譯碼；如果判斷結果為否，則譯碼失敗，用戶端進行下一時隙的數據譯碼。
步驟二中所述基站根據各接收中繼節點回程鏈路的信干噪比，選擇信干噪比最大的鏈路作為通信鏈路，將該通信鏈路對應的接收中繼節點作為最佳中繼節點Rfc是通過公式:
權利要求
1.一種基于噴泉編碼下的改進型MMRS固定中繼節點選擇的信號傳輸方法，其特征是:它由以下步驟實現: 步驟一、對于待傳輸的信息序列lx(n)}進行噴泉編碼，獲得編碼結果； 所述對于待傳輸的信息序列Ix(η)}進行噴泉編碼的具體方法是: 步驟Al、將傳輸的信息序列|χ(η)}等分為k個信息分組數據包，k為大于I的整數；并將該k個信息分組數據包組成集合Y= Iy1, J2,......yk}； 步驟A2、在I至k的范圍內，按預設的編碼度分布隨機選取一個整數屯，并將該整數Cli作為第i個編碼包的度；所述i的初始值為I ; 步驟A3、在步驟Al所述的集合Y= {y1 y2,......yk}中均勻隨機選取(Ii個信息分組數據包，并對選取到的Cli個信息分組數據包進行異或運算，獲得一個編碼數據包Si,并將該編碼數據包Si存入編碼分組集合s ； 步驟A4、將i的值加I ;并判斷i的值是否小于預設閾值M，所述M為大于I的整數；如果判斷結果為是，則返回執行步驟Al ;如果判斷結果為否，則執行步驟A5 ； 步驟A5、將步驟A3獲得的編碼分組集合s作為編碼結果； 步驟二、在時隙為2*t+l下，所述t的初始值為O ;基站根據各接收節點回程鏈路的信干噪比，選擇信干噪比最大的鏈路作為通信鏈路，將該通信鏈路對應的接收中繼節點作為最佳中繼節點IV ;然后，基站向中繼節點Rte發送步驟一獲得的編碼結果；中繼節ARto接收該編碼結果并進行解碼，然后 存入存儲器中；步驟三、在時隙為2*t+2下；用戶端根據與各接收節點之間鏈路的信干噪比，選擇信干噪比最大的鏈路作為通信鏈路，將該通信鏈路對應的接收中繼節點作為最佳中繼節點I^t ；然后，中繼節點Rbt將該節點的存儲器中位于最前面的數據再次進行調制后發送給用戶端；步驟四、用戶端接收步驟三中中繼節點Rbt發送的調制后數據，并進行解調，獲得解調后數據； 步驟五、將t的值加1，并判斷t的值是否小于預設值N ;所述N為大于I的整數；如果判斷結果為是，則返回執行步驟二 ；如果判斷結果為否，則執行步驟六； 步驟六、用戶端將所有時隙下獲得的解調后數據進行噴泉譯碼，獲得原始的信息序列Ix (η)}，完成基于噴泉編碼下的改進型MMRS固定中繼節點選擇的信號傳輸； 用戶端對每個時隙下獲得的解調后數據進行噴泉譯碼的具體方法是: 步驟B1、將解調后的數據記為:編碼分組s' ={V 1； Si 2，...，s' i，...}，并在該編碼分組中尋找度為I的編碼包，獲得Z個度為I的編碼包，Z為整數；并判斷Z的值是否大于零，如果判斷結果為是，則執行步驟B2 ;如果判斷結果為否，則執行步驟B4 ； 步驟B2、將步驟BI獲得的每個度為I的編碼包進行復制，獲得與該編碼包相連的唯一信息分組，即:為基站端發送的原始數據中的信息分組數據包； 步驟B3、將步驟BI獲得的每個編碼包與該編碼包相連的信息分組進行異或運算，每個獲得運算結果，采用該運算結果對與該運算結果對應的編碼包進行更新，并刪除該運算結果與該運算結果相連的信息分組之間的聯系；并返回執行步驟BI ； 步驟B4、判斷是否每一次接收到的所有數據包都被恢復，如果判斷結果為是，則完成用戶端對每個時隙下獲得的解調后數據的正確譯碼；如果判斷結果為否，則譯碼失敗，用戶端進行下一時隙的數據譯碼。
2.根據權利要求1所述的一種基于噴泉編碼下的改進型MMRS固定中繼節點選擇的信號傳輸方法，其特征在于步驟二中所述基站根據各接收中繼節點回程鏈路的信干噪比，選擇信干噪比最大的鏈路作為通信鏈路，將該通信鏈路對應的接收中繼節點作為最佳中繼節點Rto是通過公式: hr = arg max r 實現的；式中％表示基站S到中繼節點的信道增益y表示基站S到中繼節點的鏈路信干噪比。
3.根據權利要求1所述的一種基于噴泉編碼下的改進型MMRS固定中繼節點選擇的信號傳輸方法，其特征在于步驟三中所述在時隙為2*t+2下，用戶端根據與各中繼節點之間鏈路的信干噪比，選擇信干噪比最大的鏈路作為通信鏈路，將該通信鏈路對應的中繼節點作為最佳發送中繼節點Rbt是通過公式: 實現的；式中屯表示源中繼節點到用戶端的信道增益，八表示源中繼節點到用戶端的鏈路信干噪比。
全文摘要
一種基于噴泉編碼下的改進型MMRS固定中繼節點選擇的信號傳輸方法，涉及一種改進型MMRS固定中繼節點選擇的信號傳輸方法。它是為了提高MMRS中繼節點選擇傳輸效率。該方法在傳統的MMRS中繼節點選擇方法基礎上引入噴泉編碼技術，在基站端對原始待發送數據進行噴泉編碼得到編碼數據包，并且基站在奇數時隙中選擇回程鏈路SINR最大的中繼進行數據傳輸，被選擇的中繼將接收到的數據包進行解碼后存儲在其寄存器中隨時準備轉發。在下一個偶數時隙中，用戶終端根據與其相鄰各中繼鏈路的SINR選擇較大的一個進行通信，從該中繼接收信息，并對接收的數據包進行解調及噴泉編碼的解碼等過程，從而恢復出原始數據。本發明適用于信號傳輸。
文檔編號H04B7/14GK103200088SQ201310125248
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月11日 優先權日2013年4月11日
發明者吳宣利, 郎哲, 吳瑋, 沙學軍, 李卓明, 胡少領 申請人:哈爾濱工業大學