[发明专利]一种结合高阶域网络编码的协作传输方法

说明书

技术领域

本发明属于蜂窝移动通信技术中的协作通信(Cooperative Communication)技术领域，特别涉及蜂窝移动通信系统中结合高阶域网络编码的协同传输方法。

背景技术

协作通信技术利用无线信道的广播特性以及各个用户信道的独立性，通过地理上分散的单天线无线节点协助传递信息产生协作分集增益，是对抗无线信道衰落的有效手段。与常规的点对点无线通信模式相比，协作通信技术具有更高的传输可靠性。因此，协作通信技术是未来无线移动通信系统的核心技术。如何进行高效可靠的协作传输是一个越来越重要的研究课题。

《国际电子与电气工程师协会通信选题杂志》(IEEE J.on Select Areas.Information Theory，Volume 50，No 12，2004，pp 389-400)中提到了基于放大转发(Amplify Forward)和解码转发(Decode Forward)的两种协作传输方式。但是在这两种协作传输方式中，单个协作传输节点在同一个协作传输过程中只能服务于指定的单一用户，并不能同时为多个用户服务，因此不能够获得较高的协作传输效率。

《美国电气电子工程师协会组织的通信国际会议》(IEEE Wireless Communications and Networking Conference，2006，pp1681-1686)提到一种基于二阶域网络编码的协作传输方法，只采用0、1两种编码系数，这使得在协作传输过程中编码后的数据包之间的线性无关性不够，从而导致接收方构造的解码方程组的可解性不高，没能充分发挥协作传输结合网络编码技术后的优势。

发明内容

本发明的目的是提出一种结合高阶域网络编码的协作传输方法，以实现满分集增益，有效提高传输的可靠性，而且同时服务于多个用户，提高协作传输的效率。

本发明结合高阶域网络编码的协作传输方法，各用户根据基站的调度控制来发送数据，基站根据接收到的数据通过硬件解码模块解码输出结果，其特征在于用户与基站依次执行以下步骤：

第一步：对于由N个用户组成的协作用户组中的每个用户i＝1，K，N，以x_i表示用户i需要发送的数据包；基站根据用户组成员个数N按下面所述的具体计算步骤计算出满足构造准则的N阶编码矩阵G，并将该编码矩阵G的N个行向量分别发送给N个用户作为用户的编码向量，记用户i的编码向量为(a_i，1，a_i，2L，a_i，N)，其中a_i，j代表用户i对来自第j个用户的数据包的编码系数；该编码矩阵G满足如下构造准则：在伽罗华域中，矩阵自身满秩，且其所有降维方阵满秩；通过回溯搜寻算法，即通过对一个满足构造准则的N-1阶方阵逐个添加符合要求的第N列以及第N行的元素，来获得一个满足构造准则的N阶方阵A；

所述满足构造准则的N阶编码矩阵G的具体计算步骤如下：

步骤一：初始化一个N-1阶顺序主子式满足构造准则的N阶方阵A，定义变量i，j，分别表示当前所处理的元素的行号和列号，令行号i等于1，列号j等于N；

步骤二：获取伽罗华域上的一个元素作为N阶方阵A的第i行第j列元素的值，若该域中所有元素均已尝试，则查找失败，否则进入步骤三；

步骤三：如果行号i等于N，定义矩阵K为N阶方阵A的第j到第N列，反之定义矩阵K为N阶方阵A的前i行；若矩阵K在其自身为方阵时不满秩，或者存在不满秩的矩阵K的降维方阵，则回到步骤二；反之，如果行号i等于N，列号j等于1，证明寻找完毕，N阶方阵A即为所需编码矩阵；否则进入步骤四；

步骤四：如果行号i等于N，令列号j等于j-1，返回步骤二；反之，令行号i等于i+1，返回步骤二；

第二步：将第一个传输阶段分为N个时隙；在第i个时隙，用户i发送数据包x_i，记为y_1，i；在非自身发送数据包的时隙，用户监听接收并缓存其它用户发送的数据包；

第三步：将第二个传输阶段分为N个时隙；在第i个时隙，用户i利用在第一步中接收到的编码向量(a_i，1，a_i，2 L，a_i，N)，将数据包x_i和在第一个传输阶段中监听到的数据包在伽罗华域上进行线性编码，记编码后得到的数据包为y_2，i，i，有编码完成后用户i将数据包y_2，i发送给基站；在非自身发送数据包的时隙，用户保持沉默；