[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于蜂窝中继网络的多用户分组传输的实现方法，确切地说，涉及一种基于网络编码技术对多用户进行分组协作通信的方法。针对资源有限的蜂窝移动中继系统，该方法提高了上行通信系统的资源利用率和传输性能，属于无线通信中的协作通信技术领域。

背景技术

无线通信系统的带宽资源和功率资源都非常有限，而且蜂窝小区边缘的系统频谱利用率很低。最常见的解决方案是使用中继技术。每个蜂窝小区中，基站和小区边缘用户之间会设置一些具有特定信号处理功能的交换节点，即中继节点。中继节点的设置既可以帮助蜂窝边缘用户转发数据，提高传输可靠性，又能够提供分集增益，有效地对抗无线信道不可避免的衰落。中继节点通常位于小区边缘的1/3距离处，用来转发边缘用户的信息。用户终端在传输自身信息的同时，又利用中继节点的协助传输信息。这样，在传输信息过程中，每个用户终端同时利用自己和中继节点的空间信道，获取一定的空间分集增益。在协作通信中，中继节点可采用包括解码转发、放大转发和编码协作的多种转发方式来辅助信源将信号发送至信宿，而且，中继节点的数目可以是一个或多个。

现有的中继技术通常是考虑所有中继节点都采用时分或频分的方式，转发方式为解码转发、放大转发等，并且发送总功率(即信源发送功率与各中继转发功率之和)受限。这样虽然提高了信息传输的可靠性，但是造成资源利用率降低。然而，如果采用当前热门的网络编码技术，可以有效利用中继节点的特点，提高中继节点对多用户信息的转发能力，从而提高网络的整体性能，减少资源的浪费。网络编码技术的原理是中继节点在转发信息前，先对接收到的不同路径的信息进行网络编码，该操作的前提是信息必须是经过正确解码而恢复的原始信息，否则会产生误码传播，导致系统的误码率增大。这种新型的编码操作不仅解决了无线网络的中继传输的瓶颈问题，同时，也大大提高了网络的容量和鲁棒性。

当前无线通信中针对多用户的有效的网络编码技术尚未成熟，一些技术只是提出对多用户的系统要进行网络编码，却没有提出切实有效的网络编码的具体实施方案。此外，并不是所有信道状态下的网络编码都会带来好处。针对不同用户的信道状态应该采取不同的策略，也就是要采用一种自适应的网络编码方案。因此如何根据用户的不同信道状态进行网络编码传输，已经成为业内技术人员关注的焦点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种用于蜂窝中继网络中的基于网络编码技术对多用户进行分组协作通信的方法，该方法是在蜂窝中继网络中，通过特殊的分组方式将多用户进行分组，然后中继节点采用网络编码技术将每组用户数据进行编码传输，最后基站接收数据并解码。该方法充分利用了蜂窝小区用户的信道特征，能够切实提高中继传输效率和边缘用户的传输性能，降低系统中断概率。

为了达到上述发明目的，本发明提供了一种用于蜂窝中继网络中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。