[发明专利]基于网络编码的多接入中继信道中的单中继选择方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体是基于网络编码的多中继协作通信中的一种中继选择方 法。

背景技术

随着通信技术的不断发展，人们对传输速率、传输可靠性、资源利用率以及通信安全等 性能要求越来越高。R.Ahlswede等人于2000年提出了网络编码（Network Coding）的概念， 其核心思想是允许网络结点对网络传输信息进行编码处理，增加单次传输的信息量。网络编 码在提高网络吞吐量，改善负载均衡，减小传输延迟，节省结点能耗，增强网络鲁棒性方面 有很多优势，成为了通信网络中信息处理和传输理论研究上的重大突破。它一经提出便引起 了国际学术界的广泛关注，并被广泛应用于Ad hoc网络、传感器网络、P2P内容分发、分布 式文件存储和网络安全等领域，是当前网络通信研究的热点之一。

另外，在无线网络通信中，中继协作通信，是对抗多径衰落，提高通信质量的重要手段 之一。在中继网络中，信源向信宿发送消息，中继节点也同时接收到这个消息，并将其转发 给信宿（或者是经过一定处理之后再进行转发）。然后信宿再利用收到的所有消息，进行解 码。在这样的传输模型下，中继节点对信源-信宿之间的通信起到了一定的协助作用，等同 于在不需要配置多天线的条件下，提供了一定的空间分集，提高了通信质量。

但是多中继协作，带来的是高功耗和高复杂度，这是无线网络通信，特别是移动通信中 所不能接受的负担。中继选择，是解决这一问题的一种简单的方法。通过一定的选择策略， 在一簇中继中，选出符合条件的一个或者多个中继，来协助此次通信。其余的中继节点处于 待机状态。显然，这种做法能较大的节省能耗。A.Bletsas，A.Khisi等人于2006年发表在IEEE J. Select.Areas.Commun上的文章“A simple cooperative diversity method based on network path  selection”，较早地提出了中继选择的基本协议。Yindi Jing，H.Jafarkhani于2009年在IEEE Trans. on Wireless Commun.上发表的“Single and multiple relay selection schemes and their  achievable diversity orders”一文，则总结提出了几种中继选择的方案，并证明，通过适当的 中继选择策略，单中继通信能够达到与全中继协作同样的满分集增益。这就为单中继选择的 研究前景和实用性奠定了理论基础。

2004年3GPP的多伦多会议，提出了著名的LTE（Long Term Evolution）项目。这是3G 与4G技术之间的一个过渡，是3.9G的全球标准。它改进并增强了3G的空中接入技术，采 用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准，在20MHz频谱带宽下能够提供下行 326Mbit/s与上行86Mbit/s的峰值速率，改善了小区边缘用户的性能，提高小区容量和 降低系统延迟。Type-II中继是LTE项目中关于中继的一种重要的提案，该类中继没有小区ID， 其应用目的是提供对主eNB信号的分集，或者和主eNB一起进行协作传送，以增加小区容量。 Type-II中继与Type-I中继在理论研究上的最大区别在于，在Type-II中继场景中，信源（eNB） 与信宿（UE）之间存在着直接的通信链路。因此，按照这样的网络拓扑结构，网络编码在多 信源Type-II中继场景中的应用便顺理成章。而目前对于中继选择的研究，大都是基于1-N-1 网络（即网络中存在1个信源，N个中继和1个信宿）模型，直接链路的信道情况对中继选 择并无影响。在多信源多接入中继网络中，是否能利用直接链路的信息，来提升中继选择的 效果，在这方面并没有相关的研究。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，采用分立的中继选择机制，较大地降低了中继 选择的复杂度。同时在计算中继的优先度时，修正了已有策略的不足，考虑了直接链路信道 信息的影响，提高了中继选择的性能。本发明具有复杂度低、操作简单的特点，同时与现有 中继选择策略对比，在误码率方面具有较大的性能提升。

本发明的应用场景，为附图一所示的“2-N-1”多接入中继网络，即网络中包含有2个信源，N 个中继和1个信宿。

根据本发明的一个方面，提供基于网络编码的多接入中继信道中的单中继选择方法，包 括以下步骤：