[发明专利]一种结合高阶域网络编码的协作传输方法

摘要

本发明公开了一种结合高阶域网络编码的协作传输方法，特征是在传输的第一个阶段各个用户在直接传输自己的信息的同时监听其它用户传输的信息，在传输的第二个阶段各个用户利用编码向量将第一个阶段监听到的数据包以及自己的信息在高阶域上进行线性叠加编码后发送，接收端利用编码矩阵将正确接收到的数据包组成高阶域上的线性方程组，求解获得用户发送的原始数据。本发明方法将多用户协作传输系统中的协作传输技术与高阶域网络编码技术相结合，可以同时为多个用户的上行数据传输提供高可靠性保障，有效提高协作传输效率和系统整体性能。

主权项

1.一种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，2L，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，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；第四步：在第一个传输阶段和第二个传输阶段这两个传输阶段完成后，基站接收到的数据包如下所示：y1,1My1,Ny2,1My2,N=1LOMOM0L1a1,1La1,NMOMaN,1LaN,Nx1MxN=IGx1MxN=Wx1MxN]]>基站对接收到的数据包(y_1，1Ly_1，N，y_2，1Ly_2，N)^T进行循环冗余校验，利用其中正确接收到的部分构造出解码方程组，在伽罗华域上通过高斯消元法进行方程组求解从而获得各个用户的源数据；第五步：返回第二步进行下一次传输。