[发明专利]交分多址接入中继系统的去噪互信息保持量化转发方法

摘要

本发明公开了一种交分多址接入中继系统的去噪互信息保持量化转发方法，包括以下步骤一、信源对发送信号进行编码、扩频、交织和BPSK调制处理，二、信源将调制后的信号经过信道发送给中继站和目的节点，三、中继站对其接收到的信号进行量化、编码和调制后转发给目的节点，四、目的节点联合译码。本发明设计新颖合理，方法步骤简单，能够很好地处理多址接入中继系统中多个信源量化转发，在译码端进联合译码，并且能够获得更好的性能。

主权项

一种交分多址接入中继系统的去噪互信息保持量化转发方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一、信源对发送信号进行编码、扩频、交织和BPSK调制处理：多个信源(1)中的各个信源(1)i∈{1,2,…,K}各自随机产生独立的信息序列在发送端对信息序列以码率ki/ni进行Turbo‑Hadamard编码得到码比特再经过扩频、交织和BPSK调制得到信号其中，K为信源(1)的个数，ki为第i个信源(1)的序列长度，ni为对第i个信源(1)进行Turbo‑Hadamard编码后的序列长度；步骤二、各个信源(1)将信号经过信道发送给中继站(2)，中继站(2)接收到信号其中，为零均值高斯白噪声，s为信源，r为中继站，hi,r为信源(1)到中继站(2)各信道的乘性系数；同时，各个信源(1)将信号经过信道发送给目的节点(3)，目的节点(3)接收到信号其中，为零均值高斯白噪声，s为信源，d为目的节点，hi,d为信源(1)到目的节点(3)各信道的乘性系数；步骤三、中继站对其接收到的信号进行量化、编码和调制后转发给目的节点：中继站(2)依据尽可能保留接收到的信号中关于信源部分的信息、同时尽可能去掉接收到的信号中关于噪声部分的信息的原则选择出优化的量化区间并根据量化器函数q(y)＝z对其接收到的信号进行量化处理得到量化序列且对量化序列进行信源编码和信道编码得到编码序列cr，再对编码序列cr进行调制得到发送序列后发送给目的节点(3)，目的节点(3)接收到信号其中，y为信号的一个实现，z是元素集合中的一个元素，N为量化电平数，量化器函数q(y)＝z将N个量化区间[ymin,y1],[y1,y2],…,[yN‑1,ymax]与元素集合中的元素0，1,2,…,N‑1一一对应，ymin＝y0<y1<y2<…<yN‑1<yN＝ymax，ymin为量化区间边界的最小取值且第0个量化区间边界的取值y0＝ymin，ymax为量化区间边界的最大取值且第N个量化区间边界的取值yN＝ymax；nr为对编码序列cr进行调制后的序列长度，为零均值高斯白噪声，hr,d为中继站(2)到目的节点(3)各信道的乘性系数；步骤四、目的节点联合译码，具体过程为：步骤401、目的节点(3)对接收到的信号进行信道译码和信源译码，恢复出量化序列步骤402、目的节点(3)的多用户检测器联合进行信号检测和译码，恢复出信源信息序列Ui，i∈{1,2,…,K}，具体过程为：步骤4021、第一信号估计器ESE1和第二信号估计器ESE2分别由其先验信息和接收到的和逐比特联合估计输出外信息，其中，第一信号估计器ESE1的先验信息为译码交织送过来的信号估计器的先验信息加上第二信号估计器ESE2最近一次输出的外信息eESE2(xi)，第二信号估计器ESE2的先验信息为译码交织送过来的信号估计器的先验信息加上第一信号估计器ESE1最近一次输出的外信息eESE1(xi)；步骤4022、对第一信号估计器ESE1输出的外信息和第二信号估计器ESE2输出的外信息求和得到各信源(1)的联合估计外信息eESE(xi)；步骤4023、对各信源(1)的联合估计外信息eESE(xi)进行解交织得到译码器的先验信息送给用户译码器译码，用户译码器译码后输出译码外信息eDEC(xi)；步骤4024、用户译码器对译码外信息eDEC(xi)进行交织得到信号估计器的先验信息并送给第一信号估计器ESE1和第二信号估计器ESE2；步骤4025、重复步骤4021～4024迭代给定次数后停止，在用户译码器处进行硬判决输出作为译码结果，恢复出信源(1)信息序列Ui，i∈{1,2,…,K}；步骤三中中继站(2)依据尽可能保留接收到的信号中关于信源部分的信息、同时尽可能去掉接收到的信号中关于噪声部分的信息的原则选择出优化的量化区间的具体过程为：步骤301、参数输入和计算：给中继站(2)输入信号的概率密度函数p(x)、已知信道条件下信号的概率密度函数p(y|x)、量化电平数N和互信息变化阈值ε，中继站(2)根据公式计算出信号的概率密度函数p(y)；其中，x为信号的一个实现；步骤302、初始化：随机选择一个满足表达式ymin＝y0<y1<y2<…<yN‑1<yN＝ymax的量化区间中继站(2)根据公式计算得到初始迭代的输出序列与信源(1)发送序列之间的互信息I(old)；步骤303、中继站(2)根据公式计算得到当前迭代的输出序列与信源(1)发送序列之间的互信息I(new)，其中，j∈{1,2,…,N‑1}，p(x,y)为信号和信号的联合概率密度函数且p(x,y)＝p(x)p(y|x)；步骤304、当|I(new)‑I(old)|≤ε时，执行步骤308；否则，当|I(new)‑I(old)|>ε时，执行步骤305；步骤305、将I(old)更新为I(new)；步骤306、对每个j∈{1,2,…,N‑1}，保持y1,y2,…,yj‑1,yj+1…,yN‑1不变，中继站(2)根据公式求解量化区间内的分量yj，对步骤302中选择的量化区间进行更新；步骤307、中继站(2)根据公式计算得到当前迭代的输出序列与信源(1)发送序列之间的互信息I(new)后，返回步骤304；步骤308、输出量化区间