[发明专利]基于网络编码的双向中继HARQ控制系统与方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，特别涉及一种基于网络编码的双向中继混合自动重传请求HARQ控制系统与方法，可用于下一代宽带无线中继通信系统中，实现对网络编码双向中继系统HARQ流程的控制。

背景技术

随着第四代无线通信系统的发展，用户对通信系统性能的要求越来越高，同第三代等已有的数字移动通信系统相比，第四代无线通信系统应该具有更高的数据率，更好的服务质量，更高的频谱利用率、安全性、智能性、灵活性和更好的传输质量，因此在提高系统资源利用率的同时提高数据的吞吐量成为无线通信系统的研究热点。将中继引入无线通信网络，可带来容量增益和覆盖面扩展等优势，而双向中继系统比单向中继系统具有更高的频谱效率，因此双向中继系统正在获得越来越多的关注。网络编码理论打破了传统的信息处理方式，它要求传输链路上的中间节点不仅仅转发接收到的信号，而是对接收到的信号进行处理后再转发出去。由于增加了中间节点的信号处理，且目标接收节点能够恢复出这些处理后的信息，已经证明通过网络编码可以实现网络的最大流传输，从而有效提高系统的吞吐量和能量效率。对于无线中继通信系统来说，如果能够联合网络编码技术，把多个无线用户的数据合并在一起同时传输，并在中继节点处进行必要的信号处理，可以有效减少多用户传输的资源开销，提高系统传输的频谱效率，降低多用户场景调度的复杂度，从而增强无线传输性能，达到提高无线传输频谱效率的目标。HARQ技术将前向纠错和自动请求重传两种差错控制方案相结合，充分利用两者的优点，是一种高效的差错控制方案。HARQ技术通过数据的重传来处理数据传输出错的问题，它可以有效的提高系统的吞吐量性能，并已经在第三代移动通信系统中得到广泛应用，充分体现了它的高效性和可靠性。因此将HARQ和网络编码技术引入到双向中继系统之中具有广泛的应用价值。

北京邮电大学“泛网无线通信教育部重点实验室”陈吉学等人，在2008年发表了题为“2种中继协同HARQ协议”，将HARQ协议引入中继系统，证明了HARQ协议可以带来系统性能的提升。该方法的不足之处为，在重传过程中需要独立配置重传帧，导致系统重传时延过长，不能满足下一代无线通信系统的实时性的需求。

北京邮电大学提出的专利申请“网络编码与星座叠加编码的结合在移动通信中的应用”（申请日：2008年10月13日，申请号：200810223779.8，公开号：CN 101394299A）中公开了一种网络编码与叠加调制相结合的方法，来解决广播信道中差错重传的问题。该方法的实现步骤为：基站向各个接收机发送广播信号，各接收机接收广播信号并进行译码。接收机对译码结果进行校验，并根据校验结果向基站反馈应答信号，基站根据应答信号，记录每个接收机的接收情况，并构造反馈信息表。基站根据构造的反馈信息表利用网络编码进行信息的传输。该方法的不足之处是：该方法只能改善下行信道的吞吐量性能，不能提升多用户上行信道的吞吐量性能；该方法只使用了基本的网络编码解调方法，即只能从单个接收信号中获得似然比，也只能对单个的接收信号做判决，导致重传的效率不高；该方法在重传过程中需要独立配置重传帧，导致系统重传时延过长，不能满足下一代无线通信系统的实时性的需求。

Chun Cheung等学者在“2009IEEE Pacific Rim Conference On Communications,Computers,And Signal Processing,2009,p.290-295”上发表文章“Network Code Assisted HARQ Scheme in Multi-User Systems with Cooperative Relay”，将网络编码和HARQ相结合首次运用到无线通信中。该方法不足之处是：该方法只是适用在单向协作中继环境，限制了其实用价值；该方法只能改善上行信道的吞吐量性能，不能提升多用户下行信道的吞吐量性能；该方法在重传过程中需要独立配置重传帧，导致系统重传时延过长，因此，该方法不能满足下一代宽带无线通信系统的实时性和高吞吐量的需求。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出基于网络编码的双向中继HARQ控制系统与方法，以有效地降低重传延迟，并且提高传输吞吐量，满足下一代宽带无线通信系统对实时性和高吞吐量需求。

本发明的技术思路是：根据网络编码的特点，通过双向中继系统中的网络编码来实现数据的重传；通过联合检测，按照似然比合并的方法，获得多个网络编码信号的联合似然比；根据最大似然比准则对多次接收的网络编码信号做判决。

为实现上述目的，本发明系统包括用户端、基站端和中继端。