一种用于物理层网络编码的空间复用方法

摘要

本发明涉及一种用于物理层网络编码的空间复用方法，属于无线通信技术领域。本方法的信号传输方法包括两个传输阶段：多路接入阶段(multiple-access，MAC)和广播阶段(broadcast，BC)。MA阶段由希望进行双向通信的两个用户向中继同时传输经预编码后的信息，中继对来自不同用户的叠加信号进行物理层网络编码最大似然检测，进而直接得到网络编码符号；BC阶段中继将网络编码符号广播回用户，用户解预编码后利用自信息抽取出来另外一个用户的信息。本方法有效提高了双向中继网络的频谱利用率和能量利用效率，实现了多流高速传输，降低了中继译码的复杂度。

主权项

1.一种用于物理层网络编码的空间复用方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)设进行全速率交互通信的两个用户，每个用户具有M根天线，在两个用户之间设定M个分布式中继站天线，构成一个局部通信网络；(2)局部通信网络中的中继站向两个用户分别发送训练数据，用户根据接收的训练数据估计出本用户天线与中继站天线之间的信道信息，得到中继站天线和用户天线之间的信道矩阵k＝1，2；(3)两个用户分别根据上述步骤(2)的信道矩阵，计算得到预编码矩阵，并分别将预编码矩阵的Frobenius范数反馈回中继站；(4)两个用户分别通过二相相移键控BPSK调制方式对需交互信息x₁和x₂进行调制，x_k＝[x_k，1，x_k，2，…，x_k，i，…x_k，M]^T，k＝1，2，i＝1，2，…M，并分别利用上述预编码矩阵对调制后的需交互信息进行预编码后通过用户各自的天线向中继站发送；(5)中继站接收上述两个用户发送的信号，得到两个用户的多输入多输出双向传输叠加信号y＝[y₁，y₂，…，y_M]^T；(6)中继站根据上述步骤(3)的预编码矩阵的Frobenius范数，对接收到的双向传输叠加信号进行物理层网络编码检测，得到网络编码符号具体过程如下：(6-1)中继站根据步骤(3)中两个用户反馈的预编码矩阵的Frobenius范数计算得到两个用户的等效信道增益α₁和α₂；(6-2)中继站利用上述等效信道增益对第i个叠加信号y_i进行最大似然检测，得到第i个网络编码符号检测表达式为：其中σ_r是中继站的噪声方差，为大于零的正数；(7)中继站将上述网络编码符号向两个用户发送，发送信号为其中E_b，r是中继站的每根天线的发送能量；(8)两个用户分别接收中继站的上述发送信号s，利用上述步骤(3)的预编码矩阵构建解码矩阵，对发送信号s进行处理并解调后，分别得到各自对于发送信号的解调信号k＝1，2；(9)两个用户分别根据上述步骤(4)的需交互信息，对各自解调信号进行译码，得到对方用户的数据信息k＝1，2，其中⊙是哈达玛积。