一種網絡編碼傳輸方法

2023-05-08 20:31:31

專利名稱：一種網絡編碼傳輸方法
技術領域：
本發明涉及無線協同通信技術領域，特別是涉及一種網絡編碼傳輸方法。
背景技術：
下一代寬帶蜂窩移動通信系統採用無線中繼技術擴展系統的覆蓋範圍，並提供額 外的空間分集增益，以提高傳輸速率和系統的頻譜效率。作為一種先進的無線傳輸模式， 協同中繼技術通過將接收到的多路信息進行聯合處理，使得中繼技術不僅能夠擴展覆蓋範 圍，增強無線傳輸性能，還能提高無線傳輸的頻譜效率，因此，協同中繼網絡能夠有效地改 善系統的性能。在傳統模式下，中繼站只對接收到的信息進行簡單的存儲和轉發；相應的時分接 入的傳輸方案的幀結構示意圖，如圖1所示。該方案可以在4M個時隙完成M對用戶節點的 信息交互，其中，每對用戶節點需要4個時隙完成信息交互。以第i(l ≤ i ≤M)對用戶節 點為例在第(4i-3)時隙中，用戶節點Ui向中繼站發送信息；在第(4i-2)時隙中，中繼站 將來自用戶節點Ui的信息轉發給用戶節點IV ；在第(4i_l)時隙中，用戶節點&向中繼站 發送信息；在第4i時隙中，中繼節點將將來自用戶節點IV的信息轉發給用戶W。而在網絡編碼模式中，中繼站可以對接收到的信息進行處理之後再發送出去，能 夠在維持中繼站所帶來的系統分集增益的情況下，在一定程度上解決由於傳統的中繼轉發 導致的資源利用率降低的問題。如圖2所示，為現有技術中的時分接入的物理層網絡編碼 傳輸方案的幀結構示意圖，該方案可以在2M個時隙完成M對用戶節點的信息交互，其中，每 對用戶節點需要2個時隙完成信息交互。以第i (1 < i < M)對用戶節點為例在第(2i-l) 時隙中，用戶節點Ui和用戶節點IV同時向中繼站發送信息，中繼站將接收到的信息進行網 絡編碼處理；在第2i時隙中，中繼站將網絡編碼處理後的信息發送給用戶節點Ui和用戶節 點 Ui, O在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在如下問題現有技術中的傳輸方案至少需要2M個時隙才能完成M對用戶節點的信息交互，系 統的資源利用率和遍歷容量較低，空時資源的開銷較大，導致網絡的傳輸效率較低。

發明內容
本發明的目的在於提供一種網絡編碼傳輸方法，以提高網絡的傳輸效率，為此，本 發明採用如下技術方案中繼站接收多個用戶對所屬的用戶節點的用戶發送信息，得到中繼接收信息；所述中繼站根據用戶配對情況，利用瞬時信道狀態信息和中繼接收信息得到多個 對應不同用戶對的網絡編碼信息；所述中繼站將多個對應不同用戶對的網絡編碼信息進行疊加，得到中繼轉發信 息，並向用戶節點廣播所述中繼轉發信息。本發明的上述實施例通過在無線中繼網絡中採用網絡編碼技術，同時傳輸多個用戶對所屬的用戶節點的用戶發送信息，可以在維持中繼站所帶來的系統分集增益的情況 下，有效地解決了系統的資源利用率降低的問題，從而提高傳輸的吞吐量和魯棒性，改善系 統的容量和分集性能，能夠顯著地提高雙向協同中繼網絡的傳輸效率。


圖1為現有技術中的時分接入的傳輸方案的幀結構示意圖；圖2為現有技術中的時分接入的物理層網絡編碼傳輸方案的幀結構示意圖；圖3為本發明實施例中的網絡編碼傳輸的系統架構圖；圖4為本發明實施例中的網絡編碼傳輸方法流程圖；圖5為本發明實施例中的網絡編碼傳輸方法與其他傳輸方案的遍歷容量示意圖；圖6為本發明實施例中的網絡編碼傳輸方法對應的幀結構示意圖。
具體實施例方式為了進一步解決由於傳統的中繼轉發導致的資源利用率降低的問題，可以在同一 時隙內同時傳輸多個用戶對交互信息。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，導致用戶節點無法對中繼站發送的網絡編碼信息進行解碼。為抑制不同的用 戶對交互信息間的互相干擾，可以在中繼站的網絡編碼操作引入幹擾排列(Interference Alignment)技術。具體地，中繼站對用戶對交互信息進行基於幹擾排列的網絡編碼處理，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，從而實現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，保證用戶節點能夠根據自身的信息對網 絡編碼後的信息進行解碼並得到所需信息，實現雙向協同中繼中多個用戶對交互信息的最 大復用度傳輸。下面將結合本發明中的附圖，對本發明中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯 然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施 例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬 於本發明保護的範圍。在實際的通信系統中，本發明實施例提出的網絡編碼傳輸方法適用於時延敏感的 高速率對稱業務傳輸，可以在兩個時隙完成M對用戶節點間的信息交互，如圖3所示。在第 一時隙中，所有用戶節點向中繼站發送各自的用戶發送信息，中繼站對接收到的中繼接收 信息進行基於幹擾排列的網絡編碼處理，得到中繼轉發信息；在第二時隙中，中繼站將向所 有用戶節點廣播中繼轉發信息，用戶節點根據接收到的用戶接收信息和自身的用戶發送信 息，獲得與自身歸屬於同一用戶對的另一用戶節點的用戶發送信息。其中，用戶發送信息是用戶節點發送到中繼站的信息，歸屬於同一用戶對的兩個 用戶節點向中繼站發送的信息的疊加為該用戶對的用戶對交互信息。中繼轉發信息為中繼 站向各個用戶節點廣播的消息，用戶接收信息為用戶節點從中繼站接收到的信息。如圖4所示，為本發明實施例中的網絡編碼傳輸方法流程圖，包括以下步驟步驟401，中繼站接收多個用戶對所屬的用戶節點的用戶發送信息，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對用戶節點進行信息交互，且用戶節 點間不存在直射鏈路。其中，M對用戶節點可以等分為兩個集合，即U= {Ui|l彡i彡M}， U' =IuiI Ki'彡M}，對於任意用戶節點Ui e U，存在唯一的用戶節點IV e U'，與用戶 節點IV構成一用戶對。用戶節點udniv進行信息交互，不需要獲取其它用戶節點的信息， 也不需要向其它用戶節點傳輸信息，其他用戶對所屬的用戶節點傳輸的信息會對該用戶對 所屬的用戶節點的用戶發送信息造成幹擾。M對用戶對所屬的所有用戶節點同時向中繼站發送各自的用戶發送信息，中繼站 接收到所有用戶節點的用戶發送信息的疊加信息^，該疊加信息1為
權利要求
一種網絡編碼傳輸方法，其特徵在於，包括以下步驟中繼站接收多個用戶對所屬的用戶節點的用戶發送信息，得到中繼接收信息；所述中繼站根據用戶配對情況，利用瞬時信道狀態信息和中繼接收信息得到多個對應不同用戶對的網絡編碼信息；所述中繼站將多個對應不同用戶對的網絡編碼信息進行疊加，得到中繼轉發信息，並向用戶節點廣播所述中繼轉發信息。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述中繼站根據用戶配對情況，利用瞬時信 道狀態信息和中繼接收信息得到多個對應不同用戶對的網絡編碼信息，包括所述中繼站根據用戶配對情況，利用所述瞬時信道狀態信息得到信道矩陣； 所述中繼站根據所述信道矩陣，生成多個對應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對應不同用戶對的正交投影矩陣分別相乘，得到多 個對應不同用戶對的網絡編碼信息。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，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個用戶對所屬的兩個用戶節點到所述中繼站的 瞬時信道狀態信息，M為通過所述中繼站進行信息交互的用戶對的個數，同一用戶對所屬的 兩個用戶節點到所述中繼站的瞬時信道狀態信息相隔(M-1)列。
4.如權利要求2或3所述的方法，其特徵在於，所述中繼站根據所述信道矩陣，生成多 個對應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個用戶對所屬的用戶節點到所述中繼站的瞬 時信道狀態信息，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行 信息交互的用戶對的個數；所述中繼站根據所述子矩陣生成所述對應第i個用戶對的正交投影矩陣。
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述正交投影矩陣Qi為
6.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述中繼轉發信息、為
7.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述中繼站向用戶節點廣播所述中繼轉發息之後，還包括所述用戶節點根據接收到的用戶接收信息，獲得與所述用戶節點歸屬於同一用戶對的 另一用戶節點的用戶發送信息。
8.如權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述與所述用戶節點歸屬於同一用戶對的 另一用戶節點的用戶發送信息為
9.如權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述用戶節點根據接收到的用戶接收信息， 獲得與所述用戶節點歸屬於同一用戶對的另一用戶節點的用戶發送信息，包括所述用戶節點根據所述用戶接收信息，採用多用戶檢測算法檢測與自身歸屬於同一用 戶對的另一用戶節點的用戶發送信息，所述信息島為
全文摘要
本發明公開了一種網絡編碼傳輸方法，應用於多用戶對雙向中繼通信系統，包括以下步驟中繼站接收多個用戶對所屬的用戶節點的用戶發送信息，得到中繼接收信息；所述中繼站根據用戶配對情況，利用瞬時信道狀態信息和中繼接收信息得到多個對應不同用戶對的網絡編碼信息；所述中繼站將多個對應不同用戶對的網絡編碼信息進行疊加，得到中繼轉發信息，並向用戶節點廣播所述中繼轉發信息。通過在無線中繼網絡中採用基於幹擾排列的網絡編碼傳輸方法，能夠同時傳輸多個用戶對所屬的用戶節點的用戶發送信息，並將不同用戶對所屬的用戶節點的用戶發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幹擾，提高了雙向協同中繼網絡的傳輸效率。
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 優先權日2010年11月2日
發明者仝海威, 彭木根, 王文博, 蔡雯琦, 謝信乾, 趙中原 申請人:北京郵電大學