基于阶梯调制的自适应中继通信方法

摘要

本发明公开了一种基于阶梯调制的自适应中继通信方法，其步骤为：(1)获取基本层数据和增强层数据；(2)加入循环冗余CRC校验码；(3)卷积编码；(4)获得发送数据矩阵；(5)确定星座图；(6)调制发送数据；(7)发送中继噪声信号；(8)自适应选择处理；(9)发送直接路径信号和中继路径信号；(10)合并信号；(11)解调和卷积译码；(12)去掉校验码。本发明方法采用了阶梯调制、中继节点自适应选择处理和最大比合并方法来完成基于阶梯调制的自适应中继通信，允许中继节点根据不同误码情况进行自适应选择处理，可以实现独立控制各路数据的误码率，充分合理的利用基本层数据和增强层数据，从而改善整个系统的误码性能。

主权项

一种基于阶梯调制的自适应中继通信方法，包括步骤如下：(1)获取基本层数据和增强层数据：源节点对拟发送的数据，按照1/2码率进行凿孔；将凿孔后的拟发送数据的孔内数据作为基本层数据；将凿孔后的拟发送数据的孔外数据作为增强层数据；(2)加入循环冗余CRC校验码：分别在基本层数据和增强层数据的尾部加入循环冗余CRC校验码，得到基本层校验数据和增强层校验数据；所述循环冗余CRC校验码按照下列公式取得：$A=\mathrm{mod}\left(\frac{B\times 2^m}{G}\right)$其中，A表示由0和1组成的循环冗余CRC校验码，mod表示取余数，B表示基本层数据或增强层数据，m表示循环冗余CRC校验码的位数，G表示100110001生成多项式；(3)卷积编码：对基本层校验数据和增强层校验数据，分别进行卷积编码，得到基本层编码数据和增强层编码数据；所述的卷积编码按照下列公式取得：A＝U×G其中，A表示由1和0组成的卷积码序列，U表示输入信息序列，G表示生成矩阵[4，5，7]₈；(4)获得发送数据矩阵：4a)分别将基本层编码数据矩阵和增强层编码数据矩阵的行数变换为2，得到基本层矩阵和增强层矩阵；4b)沿着矩阵的第一维将基本层矩阵和增强层矩阵合并，得到行数为4的发送数据矩阵；(5)确定星座图：用基本层星座点与坐标轴距离d₁，以及同一象限中增强层星座点与基本层星座点间的距离d₂，确定星座图四个象限中4个基本层星座点的对应坐标和16个增强层星座点的对应坐标，由基本层星座图和增强层星座图组成阶梯调制星座图；所述的阶梯调制星座图是由基本层QPSK星座图和增强层16QAM星座图组成；(6)调制发送数据：6a)将发送数据矩阵中每一列的四位二进制数转换成0至15的十进制数，得到未调制信号；6b)将未调制信号一一映射到星座点上，得到由所在映射星座点所对应的坐标组成调制信号，转至步骤(9)；(7)发送中继噪声信号：将调制信号经过无线信道后得到中继噪声信号，发送到中继节点；(8)自适应选择处理：8a)中继节点将接收的中继噪声信号矩阵中的每一个数据，分别与增强层星座图中16个星座点坐标值相减，选择差值中的最小值作为最小距离，将与最小距离对应的坐标位置作为最小距离位置，将所有数据对应的最小距离位置组成中继解调数据矩阵，提取中继解调数据矩阵的前两行组成基本层数据，后两行组成增强层数据；8b)分别对基本层数据和增强层数据进行卷积码译码；所述的卷积码译码是采用维特比硬判决译码，以基本层数据或增强层数据为基础，逐个计算基本层数据或增强层数据与所有出现连续的维特比网格图路径的距离，选出其中概率最大的一条作为译码估值输出；8c)分别对译码后的基本层数据和增强层数据计算循环冗余CRC校验码，得到新的基本层循环冗余CRC校验码和新的增强层循环冗余CRC校验码；所述循环冗余CRC校验码按照下列公式取得：$A=\mathrm{mod}\left(\frac{B\times 2^m}{G}\right)$其中，A表示由0和1组成的循环冗余CRC校验码，mod表示取余数，B表示基本层数据或增强层数据，m表示循环冗余CRC校验码的位数，G表示100110001生成多项式；8d)分别对新的基本层和增强层循环冗余CRC校验码与中继节点接收的基本层和增强层循环冗余CRC校验码进行比较，当新的基本层校验码和接收的基本层校验码相同并且新的增强层校验码和接收的增强层校验码相同时，表示接收到的基本层数据和增强层数据无误，将基本层数据和增强层数据进行卷积编码和调制后转发；当新的基本层校验码和接收的基本层校验码相同并且新的增强层校验码和接收的增强层校验码不相同时，表示基本层数据无误但增强层数据有误，将基本层数据进行卷积编码和调制后转发；当新的基本层校验码和接收的基本层校验码不相同时，表示基本层数据有误，将中继噪声信号在幅度上放大后转发；所述的卷积编码按照下列公式取得：A＝U×G其中，A表示由1和0组成的卷积码序列，U表示输入信息序列，G表示生成矩阵[4，5，7]₈；所述的调制是按照以下两种情况分别进行调制，其一，针对接收到的基本层数据和增强层数据无误的情况下，采用与步骤(6)中相同的调制方式进行调制；其二，针对基本层数据无误但增强层数据有误的情况下，对基本层数据进行调制的具体步骤是：首先，将基本层数据矩阵的行数变换为2；其次，将每一列的二进制数转换成0至3的十进制数后一一映射到基本层星座点上，得到由所有映射星座点所对应的坐标组成基本层调制信号；(9)分别将调制信号和自适应选择处理后的信号发送到目的节点，得到直接路径信号和中继路径信号；(10)目的节点对接收到的直接路径信号和中继路径信号进行最大比合并，得到合并信号；所述的最大比合并的步骤是：首先，计算从源节点到目的节点和从源节点经过中继节点到目的节点两条路径的等效信噪比；其次，将直接路径信号和中继路径信号的比例按照各自等效信噪比的比例进行合并；(11)对合并信号进行解调和卷积码译码操作，得到校验数据；所述的解调是指，针对中继节点收到的基本层数据无误而增强层数据有误的情形下，分别将16QAM各个象限的星座点坐标与相应象限的QPSK星座点坐标相加，得到16个星座点坐标构成的新的星座图，再按照新的星座图进行解调；所述的卷积码译码是采用维特比硬判决译码，以基本层数据或增强层数据为基础，逐个计算基本层数据或增强层数据与所有出现连续的维特比网格图路径的距离，选出其中概率最大的一条作为译码估值输出；(12)去掉校验数据的循环冗余CRC校验码。