电子学报 ›› 2021, Vol. 49 ›› Issue (7): 1450-1456.DOI: 10.12263/DZXB.20201369

• 科研通信 • 上一篇    下一篇

选择软消息转发协作下的物理层网络编码

林昀轩, 刘超, 包建荣, 姜斌, 吴俊   

  1. 杭州电子科技大学通信工程学院,浙江 杭州 310018
  • 收稿日期:2020-12-01 修回日期:2021-01-06 出版日期:2021-07-25 发布日期:2021-08-11
  • 作者简介:林昀轩 男,1996年生于浙江金华.现为杭州电子科技大学通信工程学院硕士研究生.主要研究方向为协作通信和物理层网络编码等.E‑mail: linyunxuan1@163.com作者简介
    刘 超(通信作者) 男,1977年生于湖北武汉.现为杭州电子科技大学副教授,硕士生导师.主要研究方向为无线通信和计算机通信网等.E‑mail: liuchao@hdu.edu.cn
    包建荣 男,1978年生于浙江杭州.现为杭州电子科技大学教授,博士生导师.主要研究方向为空间通信、协同信息论与编码、无线AI等.E‑mail:baojr@hdu.edu.cn
    姜 斌 男,1980年生于浙江衢州.现为杭州电子科技大学高级实验师,硕士生导师.主要研究方向为空间无线通信和无线传感器网络等.E‑mail: jiangbin@hdu.edu.cn
    吴 俊 男,1988年生于湖北黄冈. 现为杭州电子科技大学讲师,硕士生导师. 主要研究方向为认知无线电、无人机通信、网络安全、异常检测等.E‑mail: wuj@hdu.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(U1809201);浙江省属高校基本科研业务费专项资金(GK209907299001?003);浙江省自然科学基金(LY20F010010)

Physical Layer Network Coding by Selective Soft‑Message‑Forward

Yun-xuan LIN, Chao LIU, Jian-rong BAO, Bin JIANG, Jun WU   

  1. School of Communication Engineering,Hangzhou Dianzi University,Hangzhou,Zhejiang 310018,China
  • Received:2020-12-01 Revised:2021-01-06 Online:2021-07-25 Published:2021-08-11

摘要:

为解决5G协作通信中基于软消息转发协作(Soft?Message?Forward, SMF)物理层网络编码存在的噪声放大等问题,提出一种基于选择软消息转发(Selective Soft?Message?Forward, SSMF)协作的物理层网络编码及其门限判决译码算法.根据迫零检测后噪声最小的叠加信号可靠性最高原理,从中继节点接收信号集中选择可靠性最高的信号,映射为对数似然比形式,来提升误码率(Bit Error Ratio, BER)性能,并降低复杂度.仿真表明:采用二进制相移键控调制,且各信道为准静态瑞利衰落信道时,所提SSMF协作编码性能相对更优.当BER为10-3时,相对去噪转发分集、SMF及译码转发协作方案,所提协作可分别获得约0.7dB、1.1dB与2.3dB的性能增益.

关键词: 双向中继系统, 协作编码, 选择软消息转发协作, 多输入多输出, 物理层网络编码, 协作通信

Abstract:

To solve the problem of noise amplification of the physical layer network coding (PNC) by soft?message?forward (SMF) in the fifth?generation cooperative communication, this paper proposes a PNC with selective soft?message?forward (SSMF) and a decoding scheme based on threshold decision. According to the principle that the superposition signal with minimum noise after zero forcing detection has the highest reliability, selecting the most reliable signal from the received signal set at the relay node and mapping this signal into log?likelihood ratio metrics can improve the bit error ratio (BER) performance and reduce the complexity. Simulation results indicate that the proposed SSMF cooperative coding performance is relatively better under quasi?static Rayleigh fading channel and binary?phase?shift keying (BPSK) modulation. At BER of 10-3, the proposed cooperative coding scheme can obtain about 0.7dB, 1.1 dB and 2.3dB gains when compared with those of the denoise?and?forward based adaptive diversity scheme, the SMF scheme, and the decode?and?forward scheme, respectively.

Key words: two?way relay networks, cooperative coding, selective soft?message?forward, multiple input multiple output(MIMO), physical layer network coding, cooperative communication

中图分类号: