[发明专利]一个基于MIMO Y信道物理层简易网络编码系统与方法

权利要求书

1.一个基于MIMO Y信道物理层简易网络编码方法，采用基于MIMO Y信道物理层简易网络编码系统；

其特征在于：所述系统在一个两跳、多用户、多天线MIMO Y信道中，有且仅有一个N天线的中继结点Relay，有K个有M_i天线的互信息用户节点User_i，i＝1，...，K；所有通信经由Relay实现，通信表现在两种信道中，一是多用户接入信道，记为MAC，一是广播信道，记为BC；在MAC中，所有用户节点User_i将信息传送给Relay；在BC中，Relay将重编码信息发送到User_i；在MAC向BC转发过程中，Relay基于互信息关系矩阵、全局信道信息矩阵、系统约定的用户节点预编码及解码规则，通过网络编码转换，实现通信；

所述方法包括以下步骤：

步骤1：在MAC阶段，用户进行网络预编码；

具体实现包括以下子步骤：

步骤1.1：通过训练序列，Relay获得所有信道信息估计，获得系统物理层互信息关系矩阵A，以及预编解码及解码规则f_1.2及f_3.1；并且分发A及编解码规则f_1.2、f_3.1给所有用户；当网络拓扑不变，预编码及解码规则不变时，初始化步骤1.1只用在第一次运行；User_i信道估计训练序列选择在MAC，BC阶段携带完成；

步骤1.2：用户User_i根据Relay发布的物理层互信息关系矩阵A，利用事先约定的优化编码规则函数f_1.2，A以及User_i在A中对应的惟一节点位置编号m_i作为参数，得到其全局预编码矩阵V_i，V_i←f_1.2(A，m_i)；

步骤1.3：用户User_i根据其预编码矩阵V_i，及User_i准备给其他所有用户发送的信息生成预编码后的全局信息矩阵X_i＝V_iS_i；其中指第i个用户User_i准备给其他除i以外的所有用户∑_i发送的信息；

步骤1.4：在MAC信道，所有用户User_i，i＝1，...，K，按统一时间节拍将各自的x_i发送到Relay；

步骤2：在MAC阶段向BC阶段转化中，Relay进行全局网络重编码；

具体实现包括以下子步骤：

步骤2.1：Relay接收所有用户发送的X_i经信道变换后的叠加输出Y_R，即其中H_i，R指从第i个用户User_i到中继节点的Relay的信道增益；

步骤2.2：Relay根据获得所有信道信息估计，包括MAC全局信道信息H_∑，R、BC信道的全局信道信息H_R，∑、系统物理层互信息关系矩阵A，以及预编解码及解码规则f_1.2及f_3.1，生成V_i←f_1.2(A，m_i)，i＝1，…，K，计算Relay互信息编码转换矩阵F←f_2.1(A，f_1.2，H_∑，R，H_R，∑)；

步骤2.3：基于Relay互信息编码转换矩阵F，通过从MA信道接收到的信息Y_R，生成广播信息X_R＝FY_R，并在BC信道广播信息X_R；

步骤3：在BC阶段，用户按网络编码解码矩阵生成规则生成全局接收解码矩阵，并得到所有节点发往用户User_i的信息估计

具体实现包括以下子步骤：

步骤3.1：用户User_i根据Relay发布的系统物理层互信息关系矩阵A、解码规则f_3.1，形成全局接收解码矩阵W_i←f_3.1(A，m_i)；其中，m_i是User_i在A中对应的惟一节点位置编号；

步骤3.2：用户User_i基于W_i解码接收到的X_R样本，得到所用其他用户给用户User_i信息估计

2.根据权利要求1所述的基于MIMO Y信道物理层简易网络编码方法，其特征在于，F←f_2.1(A，f_1.2，H_∑，R，H_R，∑)计算规则为：

所述方法存在准则是：及存在；其中P⁺表示是矩阵P的广义逆；是由与系统物理层互信息关系矩阵A描述次序相同的用户对应的，全局接收解码矩阵W_i序列形成的对角阵；是由与系统物理层互信息关系矩阵A描述次序相同的用户对应的，全局预编码矩阵V_i序列形成的对角阵；H_R,Σ，H_Σ,R分别是BC及MAC全局信道信息矩阵。