專利名稱：雙向中繼傳輸系統(tǒng)及其傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雙向中繼傳輸系統(tǒng)及其傳輸方法，特別是涉及一種多天線X型雙向中繼傳輸系統(tǒng)及其傳輸方法。
背景技術(shù)：
在多用戶傳輸網(wǎng)絡(luò)中，多個用戶同時進行信息交換的場景較為常見。然而，由于復(fù)雜的無線傳輸環(huán)境及多用戶傳輸干擾存在，各用戶接收端的性能往往很難保證。這種現(xiàn)象在傳輸空間跨度較大的無線網(wǎng)絡(luò)中尤為突出。由此，各種抗衰落、抗干擾技術(shù)不斷地被提出。其中一種有效解決方案是在傳輸鏈路中使用中繼節(jié)點，以協(xié)助原來的端到端傳輸。這種基于中繼節(jié)點的無線傳輸方案很好地解決了傳輸可靠性問題。但考慮到設(shè)備的可實現(xiàn)性，該中繼節(jié)點往往只能工作在半雙工模式，即中繼節(jié)點的收發(fā)操作只能工作在不同 的時隙。這種單向的中繼傳輸方式不可避免地造成系統(tǒng)的頻譜效率降低。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明之目的在于提供一種雙向中繼傳輸系統(tǒng)及其傳輸方法，其基于雙向中繼協(xié)議，實現(xiàn)了在兩個時隙內(nèi)完成兩組用戶終端信息交換的多天線X型雙向傳輸系統(tǒng)，同時，通過采用信號對齊技術(shù)，對中繼節(jié)點和用戶節(jié)點進行聯(lián)合預(yù)編碼設(shè)計，使系統(tǒng)的自由度最大化，提升了系統(tǒng)性能。為達上述及其它目的，本發(fā)明提供一種雙向中繼傳輸系統(tǒng)，包括至少兩個用戶組，每個用戶組有K個用戶端，每個用戶組的每個用戶要與其它用戶組的所有用戶進行信息交互，各用戶端至少包括預(yù)編碼模組、接收矩陣設(shè)計模組、接收模組以及解調(diào)模組，各用戶端的預(yù)編碼模組在多址發(fā)送時隙，將待發(fā)送的信號向量進行預(yù)編碼，并同時將預(yù)編碼后的信息流發(fā)送給中繼節(jié)點，該接收矩陣設(shè)計模組用于于廣播時隙設(shè)計一接收矩陣使得每一個用戶對的等效信道對齊在同一向量空間上，該接收模組，該接收矩陣接收該中繼節(jié)點廣播的預(yù)編碼后的信號，該解調(diào)模組用于對接收到的信號進行解碼，并根據(jù)用戶端自身在上個時隙發(fā)送的信號，進一步提取出所需信息；中繼節(jié)點，至少包括信號接收模組、解碼模組、聯(lián)合預(yù)編碼模組以及廣播模組，該信號接收模組用于接收各用戶所發(fā)送的預(yù)編碼后的信息流，該解碼模組根據(jù)接收到的信號，首先解出疊加信號向量，并根據(jù)物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的準則，將疊加信號向量映射為待發(fā)送的信號；該聯(lián)合預(yù)編碼模組于廣播時隙，將待發(fā)送的信號乘以一預(yù)編碼矩陣；該廣播模組用于將預(yù)編碼后的信號廣播給所有用戶。進一步地，該預(yù)編碼模組采用信號對齊技術(shù)來設(shè)計用戶的發(fā)送預(yù)編碼矩陣。進一步地，該預(yù)編碼模組將用戶對之間交互的信息對齊在同一向量空間上。進一步地，該預(yù)編碼模組構(gòu)造如下結(jié)構(gòu)的預(yù)編碼矩陣將待發(fā)送的信號向量預(yù)編碼H V1 =H V1
ψ Ι,Κ+ l±K+l,R K+U
M ^+1 = W ψ4，[+ι
i^hR ψ Ι,Κ+ uK+I,R K+U...
狄 K,rV KJcK — ^2K,R^2KX
U ^Κ2Κ _ |J2K
ilA RyK,2K — ilUvU
用戶I 的預(yù)編碼矩陣 V1 —Vl,i+15---5 ν ,2Α^···5 ^\,2Κ 其他用戶
,
類推，其中，H"為用戶i到中繼節(jié)點的信道向量。進一步地，該接收矩陣為 d1 Tl = rfi TT
Ul,K+laR,l ~ UK+l,laR,K+l
_TJ
Ul,[+Iniu ~ UK+U R,K+1...
H1 H =Il1 H
xxK^KnRX ~ ^K,KrxR,2K
☆ '江只 _ JrfIC^TT uKaKiiILK — u2K,KuR，2K用戶i 的接收矩陣D1 = dlji+1,...,djιΛ+1,···,d1>2^,··■,其他用戶的
,
接收矩陣類推，其中，Hu為用戶i到中繼節(jié)點的信道向量。進一步地，該聯(lián)合預(yù)編碼模組構(gòu)造如下結(jié)構(gòu)的預(yù)編碼矩陣將待發(fā)送的信號預(yù)編碼
fr- ~
卜2 I 1"…，C Null· RJC >
H 足[+2 —H足2尤_...TH,,! IU-+卜4'2r，"”uf Q Null· ，λ 1 >
H足m 、_H 及，2[-i_該中繼節(jié)點的預(yù)編碼矩陣其中，Null(A)表示矩陣A的零空間，P,.,為中繼節(jié)點到用戶i的信道向量的等效信道。為達到上述及其他目的，本發(fā)明還提供一種雙向中繼傳輸系統(tǒng)的傳輸方法，包括如下步驟步驟一，在多址發(fā)送時隙，所有用戶將待發(fā)送的信號向量進行預(yù)編碼，并同時將預(yù)編碼后的信息流發(fā)送給中繼節(jié)點； 步驟二，該中繼節(jié)點接收信號，并基于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼對所接收到的信號解碼；步驟三，在廣播時隙，先進行中繼-用戶聯(lián)合預(yù)編碼設(shè)計，然后該中繼節(jié)點把預(yù)編碼后的信號廣播給所有用戶；步驟四，用戶接收預(yù)編碼后的信號；以及步驟五，用戶對所接收的信號進行解調(diào)，并根據(jù)自己在上個時隙所發(fā)送的信號，提取出所需信號。進一步地，于步驟三中，該中繼-用戶聯(lián)合預(yù)編碼設(shè)計包括如下步驟每個用戶首先設(shè)計一接收矩陣使得每一個用戶對的等效信道對齊在同一向量空間上；以及根據(jù)各用戶的等效信道矩陣，中繼節(jié)點設(shè)計自己的發(fā)送預(yù)編碼矩陣對解碼后的信號進行預(yù)編碼。進一步地，該接收矩陣為
U =Hi H
Ul,[+lniU ~ UK+hlaR.K+l
_ H 4 .廠! TI
Ul,[+Iniu _ UK+U R.K+l...
H
H = il1 H
xiKaKnRjc ~ ltIKiKnRaK
H ^2 ^ H = H用戶i 的接收矩陣D1 — d1>i+1,...,d^^+1,.··,dlj2A^,...,A1^2k 其他用戶的
I接收矩陣類推，其中，Hu為用戶i到中繼節(jié)點的信道向量。進ー步地，該接收矩陣為，該中繼節(jié)點構(gòu)造如下結(jié)構(gòu)的發(fā)送預(yù)編碼矩陣將待發(fā)送的信號預(yù)編碼
權(quán)利要求
1.一種雙向中繼傳輸系統(tǒng)，包括 至少兩個用戶組，每個用戶組有K個用戶端，每個用戶組的每個用戶要與其它用戶組的所有用戶進行信息交互，各用戶端至少包括預(yù)編碼模組、接收矩陣設(shè)計模組、接收模組以及解調(diào)模組，各用戶端的預(yù)編碼模組在多址發(fā)送時隙，將待發(fā)送的信號向量進行預(yù)編碼，并同時將預(yù)編碼后的信息流發(fā)送給中繼節(jié)點，該接收矩陣設(shè)計模組用于于廣播時隙設(shè)計一接收矩陣使得每一個用戶對的等效信道對齊在同一向量空間上，該接收模組，該接收矩陣接收該中繼節(jié)點廣播的預(yù)編碼后的信號，該解調(diào)模組用于對接收到的信號進行解碼，并根據(jù)用戶端自身在上個時隙發(fā)送的信號，進一步提取出所需信息； 中繼節(jié)點，至少包括信號接收模組、解碼模組、聯(lián)合預(yù)編碼模組以及廣播模組，該信號接收模組用于接收各用戶所發(fā)送的預(yù)編碼后的信息流，該解碼模組根據(jù)接收到的信號，首先解出疊加信號向量，并根據(jù)物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的準則，將疊加信號向量映射為待發(fā)送的信號；該聯(lián)合預(yù)編碼模組于廣播時隙，將待發(fā)送的信號乘以一預(yù)編碼矩陣；該廣播模組用于將預(yù)編碼后的信號廣播給所有用戶。
2.如權(quán)利要求I所述的雙向中繼傳輸系統(tǒng)，其特征在于該預(yù)編碼模組采用信號對齊技術(shù)來設(shè)計用戶的發(fā)送預(yù)編碼矩陣。
3.如權(quán)利要求2所述的雙向中繼傳輸系統(tǒng)，其特征在于該預(yù)編碼模組將用戶對之間交互的信息對齊在同一向量空間上。
4.如權(quán)利要求2所述的雙向中繼傳輸系統(tǒng)，其特征在于該預(yù)編碼模組構(gòu)造如下結(jié)構(gòu)的預(yù)編碼矩陣將待發(fā)送的信號向量預(yù)編碼
5.如權(quán)利要求I所述的雙向中繼傳輸系統(tǒng)，其特征在于，該接收矩陣為
6.如權(quán)利要求5所述的雙向中繼傳輸系統(tǒng)，其特征在于該聯(lián)合預(yù)編碼模組構(gòu)造如下結(jié)構(gòu)的預(yù)編碼矩陣將待發(fā)送的信號預(yù)編碼
7.一種雙向中繼傳輸系統(tǒng)的傳輸方法，包括如下步驟 步驟一，在多址發(fā)送時隙，所有用戶將待發(fā)送的信號向量進行預(yù)編碼，并同時將預(yù)編碼后的信息流發(fā)送給中繼節(jié)點； 步驟二，該中繼節(jié)點接收信號，并基于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼對所接收到的信號解碼；步驟三，在廣播時隙，先進行中繼-用戶聯(lián)合預(yù)編碼設(shè)計，然后該中繼節(jié)點把預(yù)編碼后的信號廣播給所有用戶； 步驟四，用戶接收預(yù)編碼后的信號；以及 步驟五，用戶對所接收的信號進行解調(diào)，并根據(jù)自己在上個時隙所發(fā)送的信號，提取出所需信號。
8.如權(quán)利要求7所述的多用戶雙向中繼傳輸方法，其特征在于，于步驟三中，該中繼-用戶聯(lián)合預(yù)編碼設(shè)計包括如下步驟 每個用戶首先設(shè)計一接收矩陣使得每一個用戶對的等效信道對齊在同一向量空間上；以及 根據(jù)各用戶的等效信道矩陣，中繼節(jié)點設(shè)計自己的發(fā)送預(yù)編碼矩陣對解碼后的信號進行預(yù)編碼。
9.如權(quán)利要求8所述的多用戶雙向中繼傳輸方法，其特征在于，該接收矩陣為
10.如權(quán)利要求8所述的多用戶雙向中繼傳輸方法，其特征在于，該接收矩陣為，該中繼節(jié)點構(gòu)造如下結(jié)構(gòu)的發(fā)送預(yù)編碼矩陣將待發(fā)送的信號預(yù)編碼
11.如權(quán)利要求7所述的多用戶雙向中繼傳輸方法，其特征在于，于步驟一中，構(gòu)造如下結(jié)構(gòu)的預(yù)編碼矩陣將待發(fā)送的信號向量預(yù)編碼
全文摘要
本發(fā)明公開一種雙向中繼傳輸系統(tǒng)及其傳輸方法，該傳輸方法包括如下步驟在多址發(fā)送時隙，所有用戶將待發(fā)送的信號向量進行預(yù)編碼，并同時將預(yù)編碼后的信息流發(fā)送給中繼節(jié)點；該中繼節(jié)點接收信號，并基于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼對所接收到的信號解碼；在廣播時隙，先進行中繼-用戶聯(lián)合預(yù)編碼設(shè)計，然后該中繼節(jié)點把預(yù)編碼后的信號廣播給所有用戶；以及用戶對所接收的信號進行解調(diào)，并根據(jù)自己在上個時隙所發(fā)送的信號，提取出所需信號，通過本發(fā)明，實現(xiàn)了在兩個時隙內(nèi)完成兩組用戶終端信息交換的多天線X型雙向傳輸系統(tǒng)，并使系統(tǒng)的自由度最大化，提升了系統(tǒng)性能。
文檔編號H04L1/06GK102833048SQ20121035033
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月19日
發(fā)明者向錚錚, 陶梅霞 申請人:上海交通大學