專利名稱：一種適用于蜂窩系統(tǒng)雙向中繼信道的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信中的協(xié)同通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及適用于蜂窩系統(tǒng)雙向中繼信道的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼方法。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)通信系統(tǒng)中鋪設(shè)中繼節(jié)點(diǎn)并采用先進(jìn)的中繼方案，不僅可以有效提高通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍和可靠性，還避免了采用高頻段提高傳輸速率而導(dǎo)致小區(qū)尺寸減小問題。雙向中繼通信是目前多點(diǎn)協(xié)作通信研究的熱點(diǎn)之一?！秶H電子電氣工程師協(xié)會(huì)-通信匯干丨J》(IEEE Transactions on Wireless Communications, vol. 9,No. 2 :764-777, 2010)提出的一種雙向中繼網(wǎng)絡(luò)編碼方案，采取2源節(jié)點(diǎn)通過中繼節(jié)點(diǎn)相互交換信息，中繼節(jié)點(diǎn)采用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)對(duì)雙向接入信號(hào)進(jìn)行處理，這種雙向中繼網(wǎng)絡(luò)編碼方案可以有效的減少通信時(shí)隙，提高通信系統(tǒng)的遍歷容量和可靠性。在多用戶小區(qū)上下行通信系統(tǒng)中，現(xiàn)有時(shí)分多址(TDMA)、碼分多址(CDMA)和頻分多址(FDMA)技術(shù)，其中TDMA雙向中繼網(wǎng)絡(luò)編碼方案采取基站在不同時(shí)隙與不同用戶通過中繼節(jié)點(diǎn)相互交換信息，相比于未使用雙向中繼網(wǎng)絡(luò)編碼的純TDMA方法，通信所需的時(shí)隙減少了一半。然而，TDMA模式下的雙向中繼網(wǎng)絡(luò)編碼方案需要給每一用戶分配一個(gè)時(shí)隙，仍需要多個(gè)時(shí)隙才能完成上下行通信。在現(xiàn)有技術(shù)中至今未見有較好解決在用戶終端配有多根天線情況下如何進(jìn)行雙向中繼網(wǎng)絡(luò)編碼并提高網(wǎng)絡(luò)的遍歷容量或和速率問題的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種適用于蜂窩系統(tǒng)雙向中繼信道的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼方法， 以減少TDMA雙向中繼網(wǎng)絡(luò)編碼方案?jìng)鬏斔璧臅r(shí)隙，通過應(yīng)用物理層網(wǎng)絡(luò)編碼和預(yù)編碼來聯(lián)合設(shè)計(jì)上下行通信傳輸，使原來需2M時(shí)隙完成的上下行傳輸在2時(shí)隙內(nèi)完成且用戶收到的信號(hào)不受其他用戶信號(hào)干擾，從而降低系統(tǒng)中斷概率并提高系統(tǒng)遍歷容量。本發(fā)明適用于蜂窩系統(tǒng)雙向中繼信道的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼方法，設(shè)在一個(gè)移動(dòng)蜂窩系統(tǒng)中有一個(gè)基站、一個(gè)中繼和M個(gè)用戶，基站和中繼各裝備ητ根天線，第m個(gè)用戶配有^im
M
根天線，m = 1，. . .，M ；用戶總天線數(shù)目 =Σηκ，滿足％彡ηΕ ；基站和用戶之間沒有直通
W=I
鏈路，基站通過中繼端廣播其要發(fā)送的信號(hào)給用戶們，信號(hào)共分為M小塊，每一小塊傳送的對(duì)象對(duì)應(yīng)M個(gè)用戶中的一個(gè)用戶，且M個(gè)用戶通過中繼端分別發(fā)送各自的信息給基站；其特征在于具體操作步驟如下在第1時(shí)隙，基站發(fā)送預(yù)編碼后的符號(hào)Ps，其中S = [< L ( L 為基站
發(fā)送的nTX 1維信號(hào)向量，Sffl為基站發(fā)送給第m個(gè)用戶的^ Xl維信號(hào)向量，P為基站采取的 %父％維預(yù)編碼矩陣；同時(shí)第m個(gè)用戶發(fā)送其信息s' ^合基站，s'維向量；在第2時(shí)隙，中繼端采用物理層網(wǎng)絡(luò)編碼混合經(jīng)過衰落信道的基站和用戶所發(fā)送的信號(hào)，并對(duì)物理層網(wǎng)絡(luò)編碼混合的信號(hào)r進(jìn)行預(yù)編碼，然后廣播預(yù)編碼后的信息(WiT給
5基站和用戶，其中W為中繼端上的nTXnT維預(yù)編碼矩陣；基站采取的預(yù)編碼矩陣為
權(quán)利要求
1. 一種適用于蜂窩系統(tǒng)雙向中繼信道的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼方法，設(shè)在一個(gè)移動(dòng)蜂窩系統(tǒng)中有一個(gè)基站、一個(gè)中繼和M個(gè)用戶，基站和中繼各裝備ητ根天線，第m個(gè)用戶配有根天M線，m = 1，. . .，M ；用戶總天線數(shù)目 =Σηκ，滿足％彡ηΕ ；基站和用戶之間沒有直通鏈W=I路，基站通過中繼端廣播其要發(fā)送的信號(hào)給用戶們，信號(hào)共分為M小塊，每一小塊傳送的對(duì)象對(duì)應(yīng)M個(gè)用戶中的一個(gè)用戶，且M個(gè)用戶通過中繼端分別發(fā)送各自的信息給基站；其特征在于具體操作步驟如下在第1時(shí)隙，基站發(fā)送預(yù)編碼后的符號(hào)Ps，其中s = L srm L 為基站發(fā)送的ητΧ1維信號(hào)向量，^11為基站發(fā)送給第m個(gè)用戶的^ Xl維信號(hào)向量，P為基站采取的 %父％維預(yù)編碼矩陣；同時(shí)第m個(gè)用戶發(fā)送其信息s' ^合基站，s'維向量；在第2時(shí)隙，中繼端采用物理層網(wǎng)絡(luò)編碼混合經(jīng)過衰落信道的基站和用戶所發(fā)送的信號(hào)，并對(duì)物理層網(wǎng)絡(luò)編碼混合的信號(hào)r進(jìn)行預(yù)編碼，然后廣播預(yù)編碼后的信息(WiT給基站和用戶，其中W為中繼端上的nTXnT維預(yù)編碼矩陣；基站采取的預(yù)編碼矩陣為Ρ = [ΡΓ L P； L P^J , j = \”..,M ,？ ^^^中繼采取的預(yù)編碼矩陣為1^ = ^^)11^^11 ))^。))7"；其中，矩陣奇異值分解后的酉矩陣#°)、ν(;0), 0)、Ug)和功率控制對(duì)角矩陣ΧΓ、Af ,由下列矩陣塊對(duì)角化步驟獲得首先定義第一中間變量矩陣G' = H-1G = CGf L G'。T和第二中間變量矩陣 G;=[G'f LG'J+1 L G'S]；對(duì)第二中間變量矩陣δ。進(jìn)行奇異值分解，則對(duì)第三中間變量矩陣G'.進(jìn)行奇異值分解，則J J1ο ο L J則基站采取的預(yù)編碼矩陣P = [ΡΓ L P； L PiT寫成下列形式P7=^Vxr;然后定義第四中間變量矩陣fi; =[4 L Hm H +1 L Hm]，并對(duì)該矩陣進(jìn)行奇異值分解，則ο 「O⑴ o(0)~|o OHH = U1/ U1/ Σ;ν;； 對(duì)第五中間變量矩陣￠(/ ,進(jìn)行奇異值分解，則
2.如權(quán)利要求1所述的適用于蜂窩系統(tǒng)雙向中繼信道的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼方法，特征在于所述利用現(xiàn)有的多輸入多輸出方法對(duì)有用信號(hào)進(jìn)行解調(diào)選用迫零法或最小均方誤差法。
3.如權(quán)利要求1所述的適用于蜂窩系統(tǒng)雙向中繼信道的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼方法，特征在于當(dāng)用戶總的天線數(shù)ηκ大于基站或中繼天線數(shù)ητ時(shí)，采取將用戶分成若干組，使得每組用戶的天線總數(shù)小于等于基站或中繼天線數(shù)，然后采取每組用戶在不同時(shí)刻采用如權(quán)利要求 1所述的方法通過中繼與基站通信。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于蜂窩系統(tǒng)雙向中繼信道的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼設(shè)計(jì)方法，特征是基站對(duì)發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行預(yù)編碼后發(fā)送給中繼節(jié)點(diǎn)，用戶也分別同時(shí)發(fā)送各自的信息給中繼端；中繼節(jié)點(diǎn)接收基站與用戶發(fā)送的信息并進(jìn)行物理層網(wǎng)絡(luò)編碼混合，對(duì)物理層網(wǎng)絡(luò)編碼后的信號(hào)進(jìn)行預(yù)編碼，使得用戶收到的信號(hào)不受其他用戶干擾，然后轉(zhuǎn)發(fā)；用戶和基站分別接收中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的信號(hào)，并分別消除各自接收信號(hào)中的干擾信號(hào)，進(jìn)行解調(diào)。與現(xiàn)有的時(shí)分復(fù)用雙向中繼物理層網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)方法相比，本發(fā)明使得完成上下行通信傳輸所需的時(shí)隙大幅度減少，支持更多的用戶參與通信，提高了每一用戶的中斷概率和整個(gè)系統(tǒng)的遍歷容量。
文檔編號(hào)H04B7/08GK102237921SQ20111021925
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2011年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月2日
發(fā)明者李輝, 淦明 申請(qǐng)人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)