[發明專利]采用分布式MIMO和網絡編碼技術的無線傳輸方法

無效

• 申請號: 200810062956.9
• 申請日: 2008-07-14
• 公開（公告）號: CN101316155A
• 公開（公告）日: 2008-12-03
• 發明（設計）人: 陳惠芳;王政;謝磊;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，涉及一種同時采用網絡編碼技術和分布式MIMO機制的無線傳輸方法，具體是一種利用在采用分布式MIMO機制提高無線通信網絡帶寬的同時，在中繼節點采用網絡編碼的技術，使得能夠更有效的利用網絡帶寬，減少達到傳輸速率要求時無線節點所需要采用的天線數目。

背景技術

過去的十幾年中，個人通信和移動無線通信得到了極其迅猛的發展。無線通信使得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，同時人們對通信的質量以及信道容量都地出了比以往更高的要求。然而帶寬的限制，傳播的衰減，信道的時變特性，噪聲干擾以及多徑問題等因素都制約著無線通信業務的發展，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。

MIMO(Multiple-Input?Multiple-Output，多輸入多輸出)技術是無線通信領域智能天線技術的重大突破，該技術利用多根發送天線和多根接收天線，采用分集技術獲取空間分集度(發送分集度和接收分集度)以提高信息傳輸的可靠性；利用不同收發天線間的空間信道，采用空間復用技術同時傳輸多個數據流以增加信息傳輸的有效性。由于各發送天線同時發送的信號占用同一頻帶，所以能在不額外增加帶寬的前提下成倍地提高通信系統的容量和頻譜利用率，極大地提高信息傳輸速率和改善信息傳輸性能。

網絡編碼(Network?coding)的出現使人們對于網絡路由方式有了新的認識，或許有一天將徹底改變了現有的網絡傳輸機制。在網絡編碼的工作方式中，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，這種網絡傳輸機制能夠在網絡組播的應用中大幅提高網絡帶寬的利用效率。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。

網絡編碼能夠大幅提高組播時網絡帶寬的利用率，MIMO則能夠使無線網絡的傳輸速率大幅提高。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，從而提高無線網絡的信息傳輸速率。

發明內容

本發明的目的是提供一種網絡編碼和分布式MIMO機制相結合的無線傳輸方法，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法，它在使用分布式MIMO的無線網絡中引入網絡編碼的思想，即無線網絡中的中繼節點和信宿節點均采用多天線分集接收的方式，使得信息傳輸可以在較少的時隙內完成。而且中繼節點并不是將收到的信息直接進行轉發，而是進行網絡編碼之后，再進行發送。采用網絡編碼可以在組播的應用環境下，更有效的利用的網絡帶寬，而且在使用同樣多的時隙的情況下，可以減少所需要天線數目。

本發明方法的具體步驟為信源信息發送、中繼節點數據接收及譯碼、中繼節點編碼及數據發送、信宿節點分集接收及譯碼。具體如下：

所述的信源信息發送的方法為各個信源節點采用當前成熟的無線傳輸方式，將需要發送的信息進行信道編碼和調制之后，以廣播的形式發送給傳輸范圍內的中繼節點。由于中繼節點采用多天線進行接收，可以同時接收多個信源節點的信息，所以信源節點可以同時進行信息發送。這種傳輸方式類似于采用水平分層的空時編碼的MIMO機制，需要保證接收天線的數目不大于發送天線數目，因此要根據網絡的拓撲結構和中繼節點所具有的天線數目，讓信源節點選擇合適的時隙發送信息，使得中繼節點接收到的多路信息的數目不超過其所使用的天線數目。

所述的中繼節點數據接收及譯碼是中繼節點采用多根天線將每個時隙內收到的信息譯碼，譯碼采用現有的譯碼分層空時編碼的方法；然后根據信源節點采用的調制方式對應的解調方法進行解調；再根據信源信息所采用的信道編碼的方式譯碼，將譯碼的結果進行存儲。

所述中繼節點編碼及數據發送是中繼節點將存儲的譯碼信息進行網絡編碼及分布式的空時編碼后進行發送，具體步驟為：

(1)中繼節點將譯碼得到的譯碼信息進行網絡編碼，編碼采用分布式的隨機網絡編碼，或基于全局信息的集中式網絡編碼。