[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

说明书

本发明公开了一个基于MIMO Y信道物理层简易网络编码系统及方法，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，多用户接入信道记为MAC，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。本发明为用户提供一个简易的物理层预编码矩阵V_i生成规则、一个简易的物理层解码矩阵W_i生成规则、一个从MAC阶段到BC阶段的简易的转换编码矩阵F规则。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种多用户、多天线、两跳无线通信中MIMO Y信道物理层简易网络编码系统与方法。

技术背景

多天线、多跳、多用户无线网络，是对当前商用有组织网络的一种重要补充，也是物联网，传感器网络，家庭异构网络等下一代无线接入网络的重要部署形式之一。多用户无线网络，是当前商用网络部署的一种基本形式；多天线属性，源于提高用户节点抗干扰能力的一种重要手段。因此基于多用户，多天线的多跳网络，也是下一代无线网络部署形式的研究重点。不过仍然存在许多技术困难。其中主要困难在于，多用户无线通信网络中，通信自由度的实现。当前多用户无线通信系统仍然是干扰受限的。而且在无组织网络中，没有中心节点的协调，其通信资源的利用效率也会大大降低。其困难点在于，如何以较低通信代价，快速简易的获取尽量多用户通信自由度。虽然当前一些研究表明，理论上MIMO Y信道，可以实现最大化自由度。基于MIMO Y信道中的Relay节点，兼有组织网络特点，与元组织网络中中继节点灵活，有充分利用所获取所有的信道信息的能力。实现干扰对齐思想，即消除用户间的干扰。

MIMO Y信道系统中有两类节点，中继节点一个，记为Relay，以及用户节点K个，记为User_i，i＝1,…,K。MIMO Y信道有两个基本状态，多址接入状态，记为MAC，以及广播状态，记为BC。所有通信经由惟一Relay实现，在MAC中，所有用户节点User_i，i＝1,…,K将信息传送给Relay；在BC中，Relay将重编码信息发送到User_i，i＝1,…,K。

但是，当前基于MIMO Y信道的研究，虽然提出了最大通信自由度获取的可能性，但是并没有能够提出一种有实际操作性方法。而且研究结论是基于局部干扰对齐思想实现，忽略了对全局系统的(操作)特性考虑，并没有考虑到全局信道信息条件下，这些假设可能根本是无法实现的，并不完善。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多用户、多天线、多跳无线通信中基于MIMO Y信道物理层简易网络编码系统与方法。

本发明的系统所采用的技术方案是：一个基于MIMO Y信道物理层简易网络编码系统，其特征在于：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、全局编预编码生成规则，通过网络编码转换，实现通信。