[發明專利]一個基于MIMO Y信道物理層簡易網絡編碼系統與方法

有效

• 申請號: 201810065439.0
• 申請日: 2018-01-23
• 公開（公告）號: CN108306663B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 陳永輝;張明武;張媛媛;舒紅章;袁金龍
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: H04B7/0456
• 分類號: H04B7/0456;H04B7/0452
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魏波

1.一個基于MIMO Y信道物理層簡易網絡編碼方法，采用基于MIMO Y信道物理層簡易網絡編碼系統；

其特征在于：所述系統在一個兩跳、多用戶、多天線MIMO Y信道中，有且僅有一個N天線的中繼結點Relay，有K個有M_i天線的互信息用戶節點User_i，i＝1，...，K；所有通信經由Relay實現，通信表現在兩種信道中，一是多用戶接入信道，記為MAC，一是廣播信道，記為BC；在MAC中，所有用戶節點User_i將信息傳送給Relay；在BC中，Relay將重編碼信息發送到User_i；在MAC向BC轉發過程中，Relay基于互信息關系矩陣、全局信道信息矩陣、系統約定的用戶節點預編碼及解碼規則，通過網絡編碼轉換，實現通信；

所述方法包括以下步驟：

步驟1：在MAC階段，用戶進行網絡預編碼；

具體實現包括以下子步驟：

步驟1.1：通過訓練序列，Relay獲得所有信道信息估計，獲得系統物理層互信息關系矩陣A，以及預編解碼及解碼規則f_1.2及f_3.1；并且分發A及編解碼規則f_1.2、f_3.1給所有用戶；當網絡拓撲不變，預編碼及解碼規則不變時，初始化步驟1.1只用在第一次運行；User_i信道估計訓練序列選擇在MAC，BC階段攜帶完成；

步驟1.2：用戶User_i根據Relay發布的物理層互信息關系矩陣A，利用事先約定的優化編碼規則函數f_1.2，A以及User_i在A中對應的惟一節點位置編號m_i作為參數，得到其全局預編碼矩陣V_i，V_i←f_1.2(A，m_i)；

步驟1.3：用戶User_i根據其預編碼矩陣V_i，及User_i準備給其他所有用戶發送的信息生成預編碼后的全局信息矩陣X_i＝V_iS_i；其中指第i個用戶User_i準備給其他除i以外的所有用戶∑_i發送的信息；

步驟1.4：在MAC信道，所有用戶User_i，i＝1，...，K，按統一時間節拍將各自的x_i發送到Relay；

步驟2：在MAC階段向BC階段轉化中，Relay進行全局網絡重編碼；

具體實現包括以下子步驟：

步驟2.1：Relay接收所有用戶發送的X_i經信道變換后的疊加輸出Y_R，即其中H_i，R指從第i個用戶User_i到中繼節點的Relay的信道增益；

步驟2.2：Relay根據獲得所有信道信息估計，包括MAC全局信道信息H_∑，R、BC信道的全局信道信息H_R，∑、系統物理層互信息關系矩陣A，以及預編解碼及解碼規則f_1.2及f_3.1，生成V_i←f_1.2(A，m_i)，i＝1，…，K，計算Relay互信息編碼轉換矩陣F←f_2.1(A，f_1.2，H_∑，R，H_R，∑)；

步驟2.3：基于Relay互信息編碼轉換矩陣F，通過從MA信道接收到的信息Y_R，生成廣播信息X_R＝FY_R，并在BC信道廣播信息X_R；

步驟3：在BC階段，用戶按網絡編碼解碼矩陣生成規則生成全局接收解碼矩陣，并得到所有節點發往用戶User_i的信息估計

具體實現包括以下子步驟：

步驟3.1：用戶User_i根據Relay發布的系統物理層互信息關系矩陣A、解碼規則f_3.1，形成全局接收解碼矩陣W_i←f_3.1(A，m_i)；其中，m_i是User_i在A中對應的惟一節點位置編號；

步驟3.2：用戶User_i基于W_i解碼接收到的X_R樣本，得到所用其他用戶給用戶User_i信息估計

2.根據權利要求1所述的基于MIMO Y信道物理層簡易網絡編碼方法，其特征在于，F←f_2.1(A，f_1.2，H_∑，R，H_R，∑)計算規則為：

所述方法存在準則是：及存在；其中P⁺表示是矩陣P的廣義逆；是由與系統物理層互信息關系矩陣A描述次序相同的用戶對應的，全局接收解碼矩陣W_i序列形成的對角陣；是由與系統物理層互信息關系矩陣A描述次序相同的用戶對應的，全局預編碼矩陣V_i序列形成的對角陣；H_R,Σ，H_Σ,R分別是BC及MAC全局信道信息矩陣。