[發明專利]基于網絡編碼技術對多用戶進行分組協作通信的方法

無效

• 申請號: 201010170775.5
• 申請日: 2010-05-06
• 公開（公告）號: CN101835172A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 王曉湘;張佳;張鴻濤;王玉龍;李松;趙淵
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04W16/18
• 分類號: H04W16/18;H04B7/14;H04L1/06;H04L1/00
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 夏憲富

1.一種用于蜂窩中繼網絡的基于網絡編碼技術對多用戶進行分組協作通信的方法，其特征在于：對多用戶進行分組，并結合網絡編碼技術來解決中繼上行傳輸效率低的問題；且當用戶位于小區邊緣時，該方法能改善其傳輸性能，增加基站在整個小區的覆蓋范圍；所述方法包括下列操作步驟：

(1)初始化設置中繼節點功能：每個蜂窩小區的中繼節點都設置網絡編碼的功能，使得中繼節點使用網絡編碼技術對傳輸信號進行處理，以擴展信號傳輸范圍和提高系統吞吐量；此外，中繼節點保留原有的編、解碼功能與對接收信號進行解調和調制的功能；

(2)信道估計和基站選擇、判決合作伙伴：中繼節點對用戶與中繼之間的信道進行上行信道估計，基站對用戶與基站之間的直傳信道和中繼節點與基站之間的信道分別進行上行信道估計；基站得到中繼節點反饋的信道狀態信息后，判斷用戶是否進行中繼節點的網絡編碼操作，再綜合原有的信道狀態信息，對需要執行網絡編碼操作的用戶分組情況進行判決后，將最后的分組結果信息分別反饋給中繼節點與用戶；

(3)用戶執行分組傳輸：根據基站反饋的分組信息，用戶按照分組結果開始發送數據，中繼節點接收到用戶發來的數據后，根據基站提供的分組信息，對執行網絡編碼操作的每組用戶采用網絡編碼操作，對不執行網絡編碼操作的用戶采用傳統的中繼策略；然后，中繼節點執行相應的數據流處理后，發送編碼數據給基站，并由基站進行解碼；

(4)基站執行自適應集中控制：根據用戶的移動狀況，當用戶離開該中繼服務小區移動到相鄰中繼服務小區時，或者新用戶移動到該中繼服務小區時，基站都對該中繼服務小區的所有用戶的信道狀態信息進行動態更新，再返回執行步驟(2)中基站選擇、判決合作伙伴的操作，實現網絡編碼重新分組的協作通信。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述用戶和中繼節點之間、用戶和基站之間和中繼節點和基站之間的通信都采用時分方式，以正交資源區分。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述網絡編碼操作是中繼節點對每個分組中兩個用戶發送的數據進行網絡編碼操作后，轉發網絡編碼數據，以獲取網絡編碼增益；所述網絡編碼操作的具體內容為逐比特異或、物理疊加或其他簡單的線性操作。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)進一步包括下列操作內容：

(21)中繼節點對用戶與中繼之間的信道進行上行信道估計，得到信道狀態信息后，反饋給基站；基站根據這些信道狀態信息判斷用戶是否采用中繼節點的網絡編碼分組操作：如果該用戶接入中繼的信道信噪比不小于中繼節點正確解碼的門限值，則該用戶采用中繼接入的傳輸方式，并使用網絡編碼分組策略對用戶進行分組傳輸；否則，采用傳統的中繼傳輸策略；

(22)基站對用戶與基站之間的直傳信道和中繼與基站之間的信道分別進行上行信道估計得到信道狀態信息，再綜合中繼反饋的判決結果和用戶到基站直傳信道的估計信息，基站對需要進行網絡編碼操作的用戶分組，完成分組后，基站將判決的分組結果信息反饋給中繼節點和用戶。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于：所述步驟(21)中，基站判斷用戶是否采用中繼節點的網絡編碼分組操作的依據是用戶與中繼之間的信道狀態是否滿足系統設定的門限值。

6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于：所述步驟(22)中，基站對需要進行網絡編碼操作的用戶進行分組的目的是要保證基站通過簡單的解碼操作就能得到原始數據，即解碼的難度不要太復雜，就能提高系統吞吐量、降低系統中斷概率；選用的分組策略為：根據用戶到基站的直傳信道質量進行分組。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于：所述根據用戶到基站的直傳信道質量進行分組的策略是使系統的平均中斷概率為最低，也就是令目標函數：平均中斷概率取得最小值，式中，表示用戶j和另一用戶N+1-j分為一組時，使用基于網絡編碼的中繼轉發方式的中斷概率；其上標自然數j是用戶序號，其最大值是n，用戶總數目為N＝2n，下標NC(Network?Coding)表示網絡編碼；因此，根據用戶到基站的直傳信道質量分組的最優分組方法是：將直傳信道質量最好的用戶和直傳信道質量最差的用戶分為一組，剩下的繼續按照該方法分組，直到分完為止；但當滿足分組要求的用戶數目為奇數時，則中繼節點直接轉發直傳信道狀態最好的用戶的數據，其余的用戶采用上述分組策略進行分組。