基于Turbo译码的网络编码方法

摘要

本发明公开了一种基于Turbo译码的网络编码方法，它属于无线通信技术领域，主要解决无线通信网络中网络吞吐量有限和中继节点转发效率低的问题。本发明设计了源节点采用不同Turbo码和相同Turbo码两种情况下的网络编码方法，其步骤是：两个源节点将经过Turbo编码的信息同时发送至中继节点，通过对采用不同Turbo码的源节点设计虚拟Trellis图和对采用相同Turbo码的源节点设计虚拟简化Trellis图构造虚拟Turbo码；并对虚拟Turbo码进行最大似然译码获得两个源节点信息的网络编码信息；并将网络编码信息重新进行编码广播到源节点，两个源节点根据译码信息和本地信息获得对方源节点的信息。本发明具有网络吞吐量和中继节点转发效率高的优点，可应用于无线网络通信。

主权项

1.一种源节点采用不同Turbo码的网络编码方法，包括如下步骤：(1)采用Turbo码对两个源节点的数据信息d₁，d₂分别进行编码，得出编码序列x₁，x₂，并同时发送至中继节点，若两个源节点都采用BPSK调制，中继节点接收的信号为y＝(2x₁-1)+(2x₂-1)+n，n代表信道的加性高斯白噪声；(2)根据两个源节点采用的Turbo码结构，构造虚拟Turbo编码器的两个联合分量码：设第1个源节点Turbo码的第一个分量码生成多项式为(g₁₁⁽¹⁾(D)/g₁₂⁽¹⁾(D))，第2个源节点Turbo码的第一个分量码生成多项式为(g₂₁⁽¹⁾(D)/g₂₂⁽¹⁾(D))，则第一联合分量码的生成多项式为：$\left(\begin{array}{cc}{g}_{11}^{\left(1\right)}\left(D\right)/g_{12}^{\left(1\right)}\left(D\right)& 0\\ 0& g_{21}^{\left(1\right)}\left(D\right)/g_{22}^{\left(1\right)}\left(D\right)\end{array}\right);$设第1个源节点Turbo码的第二个分量码生成多项式为(g₁₁⁽²⁾(D)/g₁₂⁽²⁾(D))，第2个源节点Turbo码的第二个分量码生成多项式为(g₂₁⁽²⁾(D)/g₂₂⁽²⁾(D))，则第二联合分量码的生成多项式为：$\left(\begin{array}{cc}{g}_{11}^{\left(2\right)}\left(D\right)/g_{12}^{\left(2\right)}\left(D\right)& 0\\ 0& g_{21}^{\left(2\right)}\left(D\right)/g_{22}^{\left(2\right)}\left(D\right)\end{array}\right),$g_i1^(j)(D)代表第i个源节点Turbo码中第j个分量码的前向多项式，g_i2^(j)(D)代表第i个源节点Turbo码中第j个分量码的反馈多项式；(3)根据第一联合分量码和第二联合分量码的生成多项式，构造联合分量码的虚拟Trellis图：(3a)设第1个源节点采用Turbo码中第l个分量码有m₁^(l)个移位寄存器，第2个源节点采用的Turbo编码器中第l个分量码有m₂^(l)个移位寄存器，则由第l个联合分量码的m₁^(l)+m₂^(l)个移位寄存器，得出第l个联合分量码有个状态，其中l＝1，2；(3b)从第l个联合分量码中的任一状态S_i^(l)出发，根据两个输入比特d₁^(l)d₂^(l)和第l个联合分量码的生成多项式，计算第l个联合分量码编码器的校验比特输出c₁^(l)c₂^(l)和下一时刻的状态S_j^(l)，确定出第l个联合分量码的Trellis图中的一个状态转移，即从状态S_i^(l)转移至状态S_j^(l)，l＝1，2；(3c)将S_i^(l)和d₁^(l)d₂^(l)遍历所有取值，重复过程(4b)，确定Trellis图所有的状态转移，得出第l联合分量码的Trellis图；(3d)保持每一个联合分量码的Trellis图的状态数及状态转移关系不变，将两个输入比特和两个校验比特分别进行和运算，构成联合分量码的虚拟Trellis图；(4)用第l个联合分量码的虚拟Trellis图代替Turbo码的第l个分量码，并用与源节点交织器结构相同的交织器，构成虚拟Turbo码，l＝1，2；(5)中继节点根据虚拟Turbo码的特点，对接收信号y＝(2x₁-1)+(2x₂-1)+n进行最大后验概率译码，得到两个源节点信息相加后的估计序列(6)中继节点对估计序列进行模2运算，得出网络编码信息再对重新进行Turbo编码，并将编码序列广播至两个源节点；(7)第1个源节点根据接收的信号进行Turbo译码，并将译码结果与本地信息d₁进行模2运算，得到第2个源节点的估计信息第2个源节点根据接收的信号进行译码，并将译码结果与本地信息d₂模2运算，得到第1个源节点的估计信息