[发明专利]基于网络编码技术对多用户进行分组协作通信的方法

权利要求书

1.一种用于蜂窝中继网络的基于网络编码技术对多用户进行分组协作通信的方法，其特征在于：对多用户进行分组，并结合网络编码技术来解决中继上行传输效率低的问题；且当用户位于小区边缘时，该方法能改善其传输性能，增加基站在整个小区的覆盖范围；所述方法包括下列操作步骤：

(1)初始化设置中继节点功能：每个蜂窝小区的中继节点都设置网络编码的功能，使得中继节点使用网络编码技术对传输信号进行处理，以扩展信号传输范围和提高系统吞吐量；此外，中继节点保留原有的编、解码功能与对接收信号进行解调和调制的功能；

(2)信道估计和基站选择、判决合作伙伴：中继节点对用户与中继之间的信道进行上行信道估计，基站对用户与基站之间的直传信道和中继节点与基站之间的信道分别进行上行信道估计；基站得到中继节点反馈的信道状态信息后，判断用户是否进行中继节点的网络编码操作，再综合原有的信道状态信息，对需要执行网络编码操作的用户分组情况进行判决后，将最后的分组结果信息分别反馈给中继节点与用户；

(3)用户执行分组传输：根据基站反馈的分组信息，用户按照分组结果开始发送数据，中继节点接收到用户发来的数据后，根据基站提供的分组信息，对执行网络编码操作的每组用户采用网络编码操作，对不执行网络编码操作的用户采用传统的中继策略；然后，中继节点执行相应的数据流处理后，发送编码数据给基站，并由基站进行解码；

(4)基站执行自适应集中控制：根据用户的移动状况，当用户离开该中继服务小区移动到相邻中继服务小区时，或者新用户移动到该中继服务小区时，基站都对该中继服务小区的所有用户的信道状态信息进行动态更新，再返回执行步骤(2)中基站选择、判决合作伙伴的操作，实现网络编码重新分组的协作通信。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述用户和中继节点之间、用户和基站之间和中继节点和基站之间的通信都采用时分方式，以正交资源区分。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述网络编码操作是中继节点对每个分组中两个用户发送的数据进行网络编码操作后，转发网络编码数据，以获取网络编码增益；所述网络编码操作的具体内容为逐比特异或、物理叠加或其他简单的线性操作。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)进一步包括下列操作内容：

(21)中继节点对用户与中继之间的信道进行上行信道估计，得到信道状态信息后，反馈给基站；基站根据这些信道状态信息判断用户是否采用中继节点的网络编码分组操作：如果该用户接入中继的信道信噪比不小于中继节点正确解码的门限值，则该用户采用中继接入的传输方式，并使用网络编码分组策略对用户进行分组传输；否则，采用传统的中继传输策略；

(22)基站对用户与基站之间的直传信道和中继与基站之间的信道分别进行上行信道估计得到信道状态信息，再综合中继反馈的判决结果和用户到基站直传信道的估计信息，基站对需要进行网络编码操作的用户分组，完成分组后，基站将判决的分组结果信息反馈给中继节点和用户。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤(21)中，基站判断用户是否采用中继节点的网络编码分组操作的依据是用户与中继之间的信道状态是否满足系统设定的门限值。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤(22)中，基站对需要进行网络编码操作的用户进行分组的目的是要保证基站通过简单的解码操作就能得到原始数据，即解码的难度不要太复杂，就能提高系统吞吐量、降低系统中断概率；选用的分组策略为：根据用户到基站的直传信道质量进行分组。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述根据用户到基站的直传信道质量进行分组的策略是使系统的平均中断概率为最低，也就是令目标函数：平均中断概率取得最小值，式中，表示用户j和另一用户N+1-j分为一组时，使用基于网络编码的中继转发方式的中断概率；其上标自然数j是用户序号，其最大值是n，用户总数目为N＝2n，下标NC(Network Coding)表示网络编码；因此，根据用户到基站的直传信道质量分组的最优分组方法是：将直传信道质量最好的用户和直传信道质量最差的用户分为一组，剩下的继续按照该方法分组，直到分完为止；但当满足分组要求的用户数目为奇数时，则中继节点直接转发直传信道状态最好的用户的数据，其余的用户采用上述分组策略进行分组。