[发明专利]一种基于分布式非二进制LDPC码的协作传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及属于无线通信领域，特别涉及一种基于分布式非二进制LDPC码的协作传输方法。

背景技术

随着无线网络的发展，不断增加的用户数量和业务需求对无线网络提出了更高的要求。然而，无线信道具有衰落特性，无线电波随通信距离的增加不断衰减，造成大尺度衰落，受建筑物、树木等物体的遮蔽造成中尺度的阴影衰落，受网络节点的移动以及电波的多径传播等因素的影响，造成小尺度衰落，制约了无线网络的性能；进一步，无线频谱资源日趋紧张，绿色通信的趋势日益显著，如何利用有限的频谱资源和功率资源，提高网络容量、业务速率、用户覆盖，成为未来无线网络面临的重要问题。

协作通信为解决这一问题提供了一种有效方法。在无线协作网络中，空闲节点作为中继节点参与协作，共享其硬件资源和运算资源，使传输信号经历不同的空间信道，利用空间自由度获得分集增益，对抗衰落、提升网络吞吐量、提高服务质量、扩大网络覆盖。

协作通信源于中继通信，并扩展了中继的作用。在协作通信系统中，中继节点接收源节点的信号后，以一定方式将接收信号进行处理和转发，目的节点将经过直接传输和中继转发的信号进行合并，恢复出源信息。放大转发（AF）和译码转发（DF）是两种典型的中继协议。其中，AF协议即非再生中继协议，中继节点将接收信号进行放大并转发至下一个节点；DF协议是一种再生中继协议，中继节点接收到信号后，进行解调、译码，恢复出源信息，再重新进行编码调制，并转发至下一节点。两种中继协议都可以提高系统的性能，但都存在一定程度的缺陷。AF协议将接收信号中的噪声进行了放大，并且对放大器的要求较高；DF协议若未对源信息进行正确恢复，则造成错误传播现象。

编码协作（CC）是一种将信道编码与协作分集相结合的中继协议。在编码协作中，中继节点通过重新编码与转发，产生不同的冗余信息并使其经历不同的衰落，获得空间分集增益与编码分集增益。由于具有较好的性能，并且信道编码领域的研究较为成熟，有大量的研究成果可以利用，编码协作已成为目前协作通信研究的重要内容。

目前的编码协作协议通常基于二进制信道编码，例如率匹配删余卷积码、Turbo码、乘积码、低密度奇偶校验（LDPC）码。其中，LDPC码是一种接近香农极限的线性分组码，可以实现线性、并行的编码以及低复杂度的迭代译码。将LDPC码与协作通信相结合，可以获得较大的编码增益，提升系统的传输可靠性。

非二进制低密度奇偶校验（NB-LDPC）码是二进制LDPC码在有限域上的扩展。在相同的码长和码率下，非二进制LDPC码具有更强的纠错能力，并且适合与高阶调制及多天线技术相结合。随着非二进制LDPC编码相关研究日趋成熟，可将其应用于编码协作系统中，进一步提高编码协作系统的性能，满足无线网络不断发展的需求。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存下以下缺点和不足：

尽管非二进制LDPC码已可实现线性时间的编码，但相比二进制LDPC码，非二进制LDPC码仍具有相对较高的编码复杂度。若在直接传输的源节点或者参与协作传输的源节点及中继节点中采用非二进制LDPC编码对数据进行编码，则增加了源节点和中继节点的复杂度，并且源节点和中继节点通常为用户终端，具有较为有限的运算处理能力和功率资源。因此基于非二进制LDPC编码的协作传输方法需要克服编码造成的复杂度问题。

基于以上考虑，本发明针对由两个源节点、两个中继节点和一个目的节点构成的无线网络，设计了一种基于分布式非二进制LDPC编码的协作传输方法。在本发明中，源节点仅需发送原始数据信息，不需要进行编码；位于不同位置的中继节点采用循环冗余校验（CRC）检验接收数据，将正确接收的源信息进行分布式非二进制LDPC编码，并将生成的校验信息转发至目的节点；目的节点将源节点和中继节点的信号进行合并，构成纠错性能优越的非二进制LDPC码的码字，并进行软输入软输出的迭代译码，同时获得编码增益与分集增益。本发明提出的分布式非二进制LDPC码的协作传输方法具有优越的性能，并克服了非二进制LDPC码应用于协作通信中的复杂度问题。

发明内容

本发明提供了一种基于分布式非二进制LDPC码的协作传输方法，本方法针对两个独立的源节点在两个中继的协助下向共同的目的节点传输数据的场景，利用分布式编码和传输的特点以及非二进制LDPC码的优越纠错性能，实现具有低复杂度、高传输可靠性的无线协作通信，详见下文描述：