[發明專利]多組多用戶雙向中繼網絡中一種對抗干擾的方法

在審

• 申請號: 201310003570.1
• 申請日: 2013-01-04
• 公開（公告）號: CN103078710A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 呂鐵軍;吳仁舉
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L1/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種聯合物理層網絡編碼和疊加編碼對抗多組多用戶雙向中繼網絡中兩類干擾——組內干擾和組間干擾的方法，屬于無線通信技術領域。

背景技術

雙向中繼網絡由于其在擴大網絡覆蓋范圍和提高系統頻譜效率方面的潛在優勢吸引了學術界和工業界的共同關注。中繼技術的概念最先起源于Ad?hoc網絡中。由于無線電波的功率隨著傳輸距離的增加而衰減，當衰減到一定程度后接收端無法從微弱的接收信號中檢測出期望的信息。也就是說，如果兩個節點的距離超過天線的有效覆蓋范圍，那么這兩個節點便無法完成通信。此時若仍要繼續通信則需要借助這兩個節點外的其它節點進行協作傳輸，即通過中繼來完成通信過程。中繼技術最先其實以單向中繼的概念出現，即應用在單向通信系統中。雙向中繼網絡，即通信中雙方需要相互交換信息，是一個非常實用的通信場景。在一個典型的三節點無線雙向中繼網絡中，兩個端節點通過中繼節點進行雙向信息交換，即數據流是雙向的。通信過程需要兩個階段完成：多址(multiple-access，MA)階段和廣播(broadcast，BC)階段。在MA階段，兩個端節點同時向中繼節點發送消息；在BC階段，中繼節點對接收到的信號進行處理后廣播給兩個端節點。典型的三節點雙向中繼網絡可以看作是單組情形，即兩個端節點屬于同一組，組內的兩個用戶通過中繼節點進行雙向通信。

物理層網絡編碼(physical-layer?network?coding，PNC)是利用無線傳播介質的廣播特性和信號自然疊加特性的一種先進的通信技術。雙向中繼網絡是一個非常適合采用物理層網絡編碼的場景。采用物理層網絡編碼技術只需要兩個時隙就可以完成兩個端節點之間的雙向信息交換。根據中繼是否對接收到的混合信號解碼可將物理層網絡編碼分為兩類：基于解碼轉發(Decode-and-Forward，DF)的物理層網絡編碼和基于放大轉發(Amplify-and-Forward，AF)的物理層網絡編碼(又稱為模擬網絡編碼，Analogue?Network?Coding，ANC)。在基于DF的PNC中，中繼對接收到的自然疊加的信號進行解碼后映射為網絡編碼符號廣播給端節點；在基于AF的ANC中，中繼對接收到的自然疊加的信號進行簡單的放大后直接轉發給端節點。

疊加編碼由于其在增強通信系統容量性能方面的優勢獲得了廣泛的研究和關注，其本質是一種分層編碼調制技術。在所有節點都配置有單根天線的加性白高斯噪聲下行鏈路中，疊加編碼已經被證明是一項最優的獲取信道容量的技術。對于無衰落上行鏈路(多個發射機和一個接收機)而言，最優多址接入策略是所有用戶將他們的信號擴展到整個帶寬，占用全部的自由度，與碼分多址系統十分相像。但是，其并不是將來自其它用戶的干擾作為噪聲處理來對每個用戶進行解碼，而是需要采用串行干擾消除接收機來達到容量。具體地說，對一個用戶解碼之后，要將其估計信號從總的接收信號中減去再進行下一個用戶的解碼。相似的傳輸策略對下行鏈路(一個發射機和多個接收機)也是最優的，用戶的信號相互混合疊加在一起，并在各自進行串行干擾消除：各用戶首先對發給其它信號較弱的用戶的信息進行解碼，然后將解碼出的其它用戶的信息消除后再解碼其自身信息。已經證明，當用戶到基站的信道條件完全不相同時，把串行干擾消除和碼分多址結合使用就能夠使系統獲得比采用傳統的多址接入技術更大的性能提升。