[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

本發明公開了一個基于MIMO Y信道物理層簡易網絡編碼系統及方法，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，多用戶接入信道記為MAC，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。本發明為用戶提供一個簡易的物理層預編碼矩陣V_i生成規則、一個簡易的物理層解碼矩陣W_i生成規則、一個從MAC階段到BC階段的簡易的轉換編碼矩陣F規則。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，涉及一種多用戶、多天線、兩跳無線通信中MIMO Y信道物理層簡易網絡編碼系統與方法。

技術背景

多天線、多跳、多用戶無線網絡，是對當前商用有組織網絡的一種重要補充，也是物聯網，傳感器網絡，家庭異構網絡等下一代無線接入網絡的重要部署形式之一。多用戶無線網絡，是當前商用網絡部署的一種基本形式；多天線屬性，源于提高用戶節點抗干擾能力的一種重要手段。因此基于多用戶，多天線的多跳網絡，也是下一代無線網絡部署形式的研究重點。不過仍然存在許多技術困難。其中主要困難在于，多用戶無線通信網絡中，通信自由度的實現。當前多用戶無線通信系統仍然是干擾受限的。而且在無組織網絡中，沒有中心節點的協調，其通信資源的利用效率也會大大降低。其困難點在于，如何以較低通信代價，快速簡易的獲取盡量多用戶通信自由度。雖然當前一些研究表明，理論上MIMO Y信道，可以實現最大化自由度。基于MIMO Y信道中的Relay節點，兼有組織網絡特點，與元組織網絡中中繼節點靈活，有充分利用所獲取所有的信道信息的能力。實現干擾對齊思想，即消除用戶間的干擾。

MIMO Y信道系統中有兩類節點，中繼節點一個，記為Relay，以及用戶節點K個，記為User_i，i＝1,…,K。MIMO Y信道有兩個基本狀態，多址接入狀態，記為MAC，以及廣播狀態，記為BC。所有通信經由惟一Relay實現，在MAC中，所有用戶節點User_i，i＝1,…,K將信息傳送給Relay；在BC中，Relay將重編碼信息發送到User_i，i＝1,…,K。

但是，當前基于MIMO Y信道的研究，雖然提出了最大通信自由度獲取的可能性，但是并沒有能夠提出一種有實際操作性方法。而且研究結論是基于局部干擾對齊思想實現，忽略了對全局系統的(操作)特性考慮，并沒有考慮到全局信道信息條件下，這些假設可能根本是無法實現的，并不完善。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種多用戶、多天線、多跳無線通信中基于MIMO Y信道物理層簡易網絡編碼系統與方法。

本發明的系統所采用的技術方案是：一個基于MIMO Y信道物理層簡易網絡編碼系統，其特征在于：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、全局編預編碼生成規則，通過網絡編碼轉換，實現通信。