專利名稱：一種網(wǎng)絡(luò)編碼傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線協(xié)同通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種網(wǎng)絡(luò)編碼傳輸方法。
背景技術(shù)：
下一代寬帶蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)采用無線中繼技術(shù)擴(kuò)展系統(tǒng)的覆蓋范圍，并提供額 外的空間分集增益，以提高傳輸速率和系統(tǒng)的頻譜效率。作為一種先進(jìn)的無線傳輸模式， 協(xié)同中繼技術(shù)通過將接收到的多路信息進(jìn)行聯(lián)合處理，使得中繼技術(shù)不僅能夠擴(kuò)展覆蓋范 圍，增強(qiáng)無線傳輸性能，還能提高無線傳輸?shù)念l譜效率，因此，協(xié)同中繼網(wǎng)絡(luò)能夠有效地改 善系統(tǒng)的性能。在傳統(tǒng)模式下，中繼站只對接收到的信息進(jìn)行簡單的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)；相應(yīng)的時(shí)分接 入的傳輸方案的幀結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示。該方案可以在4M個(gè)時(shí)隙完成M對用戶節(jié)點(diǎn)的 信息交互，其中，每對用戶節(jié)點(diǎn)需要4個(gè)時(shí)隙完成信息交互。以第i(l ≤ i ≤M)對用戶節(jié) 點(diǎn)為例在第(4i-3)時(shí)隙中，用戶節(jié)點(diǎn)Ui向中繼站發(fā)送信息；在第(4i-2)時(shí)隙中，中繼站 將來自用戶節(jié)點(diǎn)Ui的信息轉(zhuǎn)發(fā)給用戶節(jié)點(diǎn)IV ；在第(4i_l)時(shí)隙中，用戶節(jié)點(diǎn)&向中繼站 發(fā)送信息；在第4i時(shí)隙中，中繼節(jié)點(diǎn)將將來自用戶節(jié)點(diǎn)IV的信息轉(zhuǎn)發(fā)給用戶W。而在網(wǎng)絡(luò)編碼模式中，中繼站可以對接收到的信息進(jìn)行處理之后再發(fā)送出去，能 夠在維持中繼站所帶來的系統(tǒng)分集增益的情況下，在一定程度上解決由于傳統(tǒng)的中繼轉(zhuǎn)發(fā) 導(dǎo)致的資源利用率降低的問題。如圖2所示，為現(xiàn)有技術(shù)中的時(shí)分接入的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼 傳輸方案的幀結(jié)構(gòu)示意圖，該方案可以在2M個(gè)時(shí)隙完成M對用戶節(jié)點(diǎn)的信息交互，其中，每 對用戶節(jié)點(diǎn)需要2個(gè)時(shí)隙完成信息交互。以第i (1 < i < M)對用戶節(jié)點(diǎn)為例在第(2i-l) 時(shí)隙中，用戶節(jié)點(diǎn)Ui和用戶節(jié)點(diǎn)IV同時(shí)向中繼站發(fā)送信息，中繼站將接收到的信息進(jìn)行網(wǎng) 絡(luò)編碼處理；在第2i時(shí)隙中，中繼站將網(wǎng)絡(luò)編碼處理后的信息發(fā)送給用戶節(jié)點(diǎn)Ui和用戶節(jié) 點(diǎn) Ui, O在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在如下問題現(xiàn)有技術(shù)中的傳輸方案至少需要2M個(gè)時(shí)隙才能完成M對用戶節(jié)點(diǎn)的信息交互，系 統(tǒng)的資源利用率和遍歷容量較低，空時(shí)資源的開銷較大，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種網(wǎng)絡(luò)編碼傳輸方法，以提高網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率，為此，本 發(fā)明采用如下技術(shù)方案中繼站接收多個(gè)用戶對所屬的用戶節(jié)點(diǎn)的用戶發(fā)送信息，得到中繼接收信息；所述中繼站根據(jù)用戶配對情況，利用瞬時(shí)信道狀態(tài)信息和中繼接收信息得到多個(gè) 對應(yīng)不同用戶對的網(wǎng)絡(luò)編碼信息；所述中繼站將多個(gè)對應(yīng)不同用戶對的網(wǎng)絡(luò)編碼信息進(jìn)行疊加，得到中繼轉(zhuǎn)發(fā)信 息，并向用戶節(jié)點(diǎn)廣播所述中繼轉(zhuǎn)發(fā)信息。本發(fā)明的上述實(shí)施例通過在無線中繼網(wǎng)絡(luò)中采用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)，同時(shí)傳輸多個(gè)用戶對所屬的用戶節(jié)點(diǎn)的用戶發(fā)送信息，可以在維持中繼站所帶來的系統(tǒng)分集增益的情況 下，有效地解決了系統(tǒng)的資源利用率降低的問題，從而提高傳輸?shù)耐掏铝亢汪敯粜裕纳葡?統(tǒng)的容量和分集性能，能夠顯著地提高雙向協(xié)同中繼網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的時(shí)分接入的傳輸方案的幀結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的時(shí)分接入的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼傳輸方案的幀結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例中的網(wǎng)絡(luò)編碼傳輸?shù)南到y(tǒng)架構(gòu)圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例中的網(wǎng)絡(luò)編碼傳輸方法流程圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例中的網(wǎng)絡(luò)編碼傳輸方法與其他傳輸方案的遍歷容量示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例中的網(wǎng)絡(luò)編碼傳輸方法對應(yīng)的幀結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了進(jìn)一步解決由于傳統(tǒng)的中繼轉(zhuǎn)發(fā)導(dǎo)致的資源利用率降低的問題，可以在同一 時(shí)隙內(nèi)同時(shí)傳輸多個(gè)用戶對交互信息。然而，在多用戶對場景下，不同的用戶對交互信息 間互相干擾，導(dǎo)致用戶節(jié)點(diǎn)無法對中繼站發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)編碼信息進(jìn)行解碼。為抑制不同的用 戶對交互信息間的互相干擾，可以在中繼站的網(wǎng)絡(luò)編碼操作引入干擾排列(Interference Alignment)技術(shù)。具體地，中繼站對用戶對交互信息進(jìn)行基于干擾排列的網(wǎng)絡(luò)編碼處理，使得不同 的用戶對交互信息投影到信號空間的不同矢量方向上，從而實(shí)現(xiàn)對不同的用戶對交互信息 的排列，消除不同的用戶對交互信息的互相干擾，保證用戶節(jié)點(diǎn)能夠根據(jù)自身的信息對網(wǎng) 絡(luò)編碼后的信息進(jìn)行解碼并得到所需信息，實(shí)現(xiàn)雙向協(xié)同中繼中多個(gè)用戶對交互信息的最 大復(fù)用度傳輸。下面將結(jié)合本發(fā)明中的附圖，對本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯 然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施 例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬 于本發(fā)明保護(hù)的范圍。在實(shí)際的通信系統(tǒng)中，本發(fā)明實(shí)施例提出的網(wǎng)絡(luò)編碼傳輸方法適用于時(shí)延敏感的 高速率對稱業(yè)務(wù)傳輸，可以在兩個(gè)時(shí)隙完成M對用戶節(jié)點(diǎn)間的信息交互，如圖3所示。在第 一時(shí)隙中，所有用戶節(jié)點(diǎn)向中繼站發(fā)送各自的用戶發(fā)送信息，中繼站對接收到的中繼接收 信息進(jìn)行基于干擾排列的網(wǎng)絡(luò)編碼處理，得到中繼轉(zhuǎn)發(fā)信息；在第二時(shí)隙中，中繼站將向所 有用戶節(jié)點(diǎn)廣播中繼轉(zhuǎn)發(fā)信息，用戶節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的用戶接收信息和自身的用戶發(fā)送信 息，獲得與自身歸屬于同一用戶對的另一用戶節(jié)點(diǎn)的用戶發(fā)送信息。其中，用戶發(fā)送信息是用戶節(jié)點(diǎn)發(fā)送到中繼站的信息，歸屬于同一用戶對的兩個(gè) 用戶節(jié)點(diǎn)向中繼站發(fā)送的信息的疊加為該用戶對的用戶對交互信息。中繼轉(zhuǎn)發(fā)信息為中繼 站向各個(gè)用戶節(jié)點(diǎn)廣播的消息，用戶接收信息為用戶節(jié)點(diǎn)從中繼站接收到的信息。如圖4所示，為本發(fā)明實(shí)施例中的網(wǎng)絡(luò)編碼傳輸方法流程圖，包括以下步驟步驟401，中繼站接收多個(gè)用戶對所屬的用戶節(jié)點(diǎn)的用戶發(fā)送信息，得到中繼接收 fn息ο
具體地，中繼站可以配備(2M-1)根天線，供M對用戶節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息交互，且用戶節(jié) 點(diǎn)間不存在直射鏈路。其中，M對用戶節(jié)點(diǎn)可以等分為兩個(gè)集合，即U= {Ui|l彡i彡M}， U' =IuiI Ki'彡M}，對于任意用戶節(jié)點(diǎn)Ui e U，存在唯一的用戶節(jié)點(diǎn)IV e U'，與用戶 節(jié)點(diǎn)IV構(gòu)成一用戶對。用戶節(jié)點(diǎn)udniv進(jìn)行信息交互，不需要獲取其它用戶節(jié)點(diǎn)的信息， 也不需要向其它用戶節(jié)點(diǎn)傳輸信息，其他用戶對所屬的用戶節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)男畔?huì)對該用戶對 所屬的用戶節(jié)點(diǎn)的用戶發(fā)送信息造成干擾。M對用戶對所屬的所有用戶節(jié)點(diǎn)同時(shí)向中繼站發(fā)送各自的用戶發(fā)送信息，中繼站 接收到所有用戶節(jié)點(diǎn)的用戶發(fā)送信息的疊加信息^，該疊加信息1為
權(quán)利要求
一種網(wǎng)絡(luò)編碼傳輸方法，其特征在于，包括以下步驟中繼站接收多個(gè)用戶對所屬的用戶節(jié)點(diǎn)的用戶發(fā)送信息，得到中繼接收信息；所述中繼站根據(jù)用戶配對情況，利用瞬時(shí)信道狀態(tài)信息和中繼接收信息得到多個(gè)對應(yīng)不同用戶對的網(wǎng)絡(luò)編碼信息；所述中繼站將多個(gè)對應(yīng)不同用戶對的網(wǎng)絡(luò)編碼信息進(jìn)行疊加，得到中繼轉(zhuǎn)發(fā)信息，并向用戶節(jié)點(diǎn)廣播所述中繼轉(zhuǎn)發(fā)信息。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述中繼站根據(jù)用戶配對情況，利用瞬時(shí)信 道狀態(tài)信息和中繼接收信息得到多個(gè)對應(yīng)不同用戶對的網(wǎng)絡(luò)編碼信息，包括所述中繼站根據(jù)用戶配對情況，利用所述瞬時(shí)信道狀態(tài)信息得到信道矩陣； 所述中繼站根據(jù)所述信道矩陣，生成多個(gè)對應(yīng)不同用戶對的正交投影矩陣； 所述中繼站將中繼接收信息與多個(gè)對應(yīng)不同用戶對的正交投影矩陣分別相乘，得到多 個(gè)對應(yīng)不同用戶對的網(wǎng)絡(luò)編碼信息。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述信道矩陣H為 H = [h^-'hi-'-hi,hi,hr ]其中，h和tv (1 ^ i ^ M)分別為第i個(gè)用戶對所屬的兩個(gè)用戶節(jié)點(diǎn)到所述中繼站的 瞬時(shí)信道狀態(tài)信息，M為通過所述中繼站進(jìn)行信息交互的用戶對的個(gè)數(shù)，同一用戶對所屬的 兩個(gè)用戶節(jié)點(diǎn)到所述中繼站的瞬時(shí)信道狀態(tài)信息相隔(M-1)列。
4.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述中繼站根據(jù)所述信道矩陣，生成多 個(gè)對應(yīng)不同用戶對的正交投影矩陣，包括所述中繼站從所述信道矩陣中去除第i個(gè)用戶對所屬的用戶節(jié)點(diǎn)到所述中繼站的瞬 時(shí)信道狀態(tài)信息，得到所述信道矩陣的子矩陣，其中，1 ^ i ^ M, M為通過所述中繼站進(jìn)行 信息交互的用戶對的個(gè)數(shù)；所述中繼站根據(jù)所述子矩陣生成所述對應(yīng)第i個(gè)用戶對的正交投影矩陣。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述正交投影矩陣Qi為
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述中繼轉(zhuǎn)發(fā)信息、為
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述中繼站向用戶節(jié)點(diǎn)廣播所述中繼轉(zhuǎn)發(fā)息之后，還包括所述用戶節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的用戶接收信息，獲得與所述用戶節(jié)點(diǎn)歸屬于同一用戶對的 另一用戶節(jié)點(diǎn)的用戶發(fā)送信息。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述與所述用戶節(jié)點(diǎn)歸屬于同一用戶對的 另一用戶節(jié)點(diǎn)的用戶發(fā)送信息為
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述用戶節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的用戶接收信息， 獲得與所述用戶節(jié)點(diǎn)歸屬于同一用戶對的另一用戶節(jié)點(diǎn)的用戶發(fā)送信息，包括所述用戶節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述用戶接收信息，采用多用戶檢測算法檢測與自身歸屬于同一用 戶對的另一用戶節(jié)點(diǎn)的用戶發(fā)送信息，所述信息島為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種網(wǎng)絡(luò)編碼傳輸方法，應(yīng)用于多用戶對雙向中繼通信系統(tǒng)，包括以下步驟中繼站接收多個(gè)用戶對所屬的用戶節(jié)點(diǎn)的用戶發(fā)送信息，得到中繼接收信息；所述中繼站根據(jù)用戶配對情況，利用瞬時(shí)信道狀態(tài)信息和中繼接收信息得到多個(gè)對應(yīng)不同用戶對的網(wǎng)絡(luò)編碼信息；所述中繼站將多個(gè)對應(yīng)不同用戶對的網(wǎng)絡(luò)編碼信息進(jìn)行疊加，得到中繼轉(zhuǎn)發(fā)信息，并向用戶節(jié)點(diǎn)廣播所述中繼轉(zhuǎn)發(fā)信息。通過在無線中繼網(wǎng)絡(luò)中采用基于干擾排列的網(wǎng)絡(luò)編碼傳輸方法，能夠同時(shí)傳輸多個(gè)用戶對所屬的用戶節(jié)點(diǎn)的用戶發(fā)送信息，并將不同用戶對所屬的用戶節(jié)點(diǎn)的用戶發(fā)送信息投影到信號空間不同的矢量方向上，消除了用戶對之間的干擾，提高了雙向協(xié)同中繼網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率。
文檔編號H04L1/00GK101997647SQ20101053319
公開日2011年3月30日 申請日期2010年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月2日
發(fā)明者仝海威, 彭木根, 王文博, 蔡雯琦, 謝信乾, 趙中原 申請人:北京郵電大學(xué)