[發明專利]基于網絡編碼的分布式MIMO傳輸方法

無效

• 申請號: 200810062921.5
• 申請日: 2008-07-10
• 公開（公告）號: CN101309127A
• 公開（公告）日: 2008-11-19
• 發明（設計）人: 謝磊;王政;陳惠芳;趙民建;王匡
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04L1/06
• 分類號: H04L1/06;H04B7/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明屬于無線網絡傳輸領域，涉及一種基于網絡編碼的分布式MIMO的傳輸方法，具體是一種利用網絡編碼的思想，提高分布式的MIMO機制帶寬利用率和傳輸可靠性的傳輸方法。

背景技術

隨著Internet的迅速普及和爆炸性發展，各種各樣的基于網絡應用的業務不斷涌現。在無線網絡和移動網絡出現以后，數據的傳輸變得更加方便、快捷。只要在網絡信號的覆蓋區內，就可以隨時隨地的進行數據傳輸，消除了使用有線網絡引起的地域限制。隨著無線通信技術的發展，無線通信在社會經濟和人們的日常生活中扮演著越來越重要的角色。同時，新業務的發展，使得人們對無線通信的傳輸速率和質量提出了更高的要求。但是，有限的發射功率和頻譜資源、無線信道的衰落效應和同信道用戶之間的干擾都限制了現有系統的性能，使得可靠的高速率無線數據傳輸成為一個極具挑戰性的課題。

研究表明，通過在無線通信系統的發射端和接收端均采用多根天線，得到的多輸入多輸出(MIMO：Multiple-Input?Multiple-Output)信道的容量在較高信噪比區域與發射天線數和接收天線數的較小值成線性關系，揭示了MIMO系統提升數據傳輸速率的巨大潛力。另一方面，MIMO系統可同時提供發射分集和接收分集，從而明顯提高信號在衰落信道中的檢測性能。MIMO系統在信道容量和分集增益方面的卓越性能使其成為近十年無線通信學術界和工業界的一個研究熱點，被認為是未來無線通信系統的發展方向。同傳統的單天線系統和僅在接收端采用多天線的系統相比，MIMO系統為傳輸方案的設計提供了額外的空間自由度。有效地設計傳輸方案可以通過利用空間自由度，在不增加帶寬和發射功率的前提下提高系統的傳輸速率及檢測性能。

網絡編碼(Network?coding)的出現徹底改變了現有的網絡傳輸機制，中繼節點不再僅僅轉發所收到的信息，而是將其編碼后轉發。網絡編碼從廣義上來講，是網絡中的節點將接收到的信息進行編碼后再轉發出去的多點傳送(Multicast)技術。多點傳送(也稱組播)是網絡中的一種重要的通信方式。當一個或幾個節點同時向若干個其他節點發送數據時，往往要借助其他節點的傳遞。在傳統的網絡中，作為中繼的節點只能對接收到的信號進行復制、放大和轉發，這對于網絡資源有時候是一種浪費。網絡編碼技術打破了這種限制，它允許中繼節點對接收到的信息進行編碼，并將接收到的多個數據包按照某種特定算法重新組合再發送出去。如果信源節點和信宿節點之間的最小割大于信源信息速率，那么通過網絡編碼，信宿節點就可以完全恢復出信源節點的信息。

如果把網絡編碼和分布式MIMO傳輸機制相結合，將同時發揮MIMO和網絡編碼的優勢，以顯著提高無線通信中網絡帶寬的利用率。

發明內容

本發明的目的是提供一種網絡編碼和分布式MIMO機制相結合的傳輸方法，該方法以提高無線網絡的帶寬利用率和傳輸可靠性為目標。該方法是一種新型的無線傳輸方式，它將分布式MIMO機制引入網絡編碼中，即無線網絡中的中繼節點將所收到的信源節點的信息進行編碼之后，再以分布式MIMO的方式進行轉發，而信宿節點則采用多個天線分集接收。

本發明主要解決無線網絡中多個新源節點和多個信宿節點之間通信的問題。當信源節點和信宿節點之間無法直接通信時，采用多個中繼節點進行信息中繼。中繼節點不是簡單得進行數據轉發，而是先采用網絡編碼的方式，將接收到的信息進行編碼，再進行分布式的空時編碼。中繼節點和信宿節點之間的通信，采用分布式MIMO的機制。中繼節點的信息發送和信源節點的信息發送可以同時進行，但要保證其它的中繼節點不會因為同時接收到信源節點和中繼節點的信息產生干擾。多個中繼節點形成分布式的多個發送天線，而信宿節點使用多個天線接收信息，形成分集接收。采用這種方式，使得多個中繼節點將進行網絡編碼之后的信息發送給信宿節點的過程可以在同一個時隙中進行。只要中繼節點傳輸給信宿節點多路信息滿足網絡編碼中能夠恢復出完整的信源信息的要求，在一定的信噪比限定之下，信宿節點分集接收到的信息就可經過解碼恢復出完整的原始信息。

本發明方法步驟包括信源信息發送、中繼節點數據接收和編碼、中繼節點數據發送、信宿節點分集接收及解碼。

信源信息發送的方法采用通行的無線廣播的形式發送給傳輸范圍內的中繼節點。

所述的中繼節點數據接收和編碼是中繼節點將接收到的信源信息存儲下來，并進行網絡編碼和分布式的空時編碼。具體步驟如下：

(1)每個中繼節點在每個時隙內依次接收信源信息并進行存儲；