全连接双向X中继信道中的联合传输方法技术

本发明专利技术公开了一种全连接双向X中继信道中的联合传输方法，考虑全连接双向X中继信道在4用户下的场景，现有算法忽略了用户间的直连链路，实际通信系统中由于无线电波的传输特性，用户之间的直连链路不可避免，因此浪费了部分资源。本发明专利技术同时应用用户间直连链路和用户中继之间链路，提出了一种全连接双向X中继信道中的联合传输方法。该方法通过时隙扩展，利用用户间链路传递期望交换的数据，利用用户中继间链路协助用户交换数据，从而在多个时隙内完成通信过程。本发明专利技术可以改善用户和中继的天线利用率并提升系统的自由度,与现有技术相比，在同等的天线配置下可以传输更多的数据流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线通信系统的传输方案设计，涉及一种全连接双向X中继信道在4用户场景下的传输方法。现有技术双向X中继信道中，所有用户分为两组，每个用户与另外一组内所有用户通过中继交换数据。由于直接计算该模型的容量比较困难，而自由度又是高信噪比时容量的近似表示，因此目前研究都着眼于自由度，得到了该系统能实现的最大自由度及具体实现算法。然而上述模型忽略了用户间的直通链路，实际通信系统中由于无线电波的传输特性，用户之间的直连链路不可避免，因此全连接的信道模型成为非常重要的场景。多向中继信道中考虑用户之间的全连通性模型可以等效看成有一个中继的干扰网络。以往观点认为有中继的全连接干扰网络中，无论中继有多少根天线，都不会增加此类网络的自由度，这个结论现在已经被推翻。综上所述，针对全连接双向X中继信道中4用户场景，设计一种可有效提升自由度的传输方案是有必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术不足，提供一种全连接双向X中继信道中的联合传输方法，该方法可以改善用户和中继的天线利用率并提升系统的自由度,与现有技术相比，在同等的天线配置下可以传输更多的数据流。本专利技术的技术方案是这样实现的：步骤1计算用户天线数M和中继天线数N之比，如果则根据下式求解d,T1,T2 2 d ≤ M + N 4 d ≤ 3 M ( 2 d - M ) T 1 = 2 T 2 N - - - ( 1 ) ]]>其中，d(d≤M)为每时隙每个用户发送的数据流数目，T1为前向阶段个数，T2为后向阶段个数。步骤2T1个前向阶段，每个阶段4个时隙，每个时隙两个用户发送信号，一个用户和中继接收信号，另一个用户则保持沉默，即不收发任何信号。具体过程如下：时隙1：用户1、2各发送d(d≤M)个符号给用户3，用户3和中继接收信号，用户4保持沉默；时隙2：用户1、2各发送d(d≤M)个符号给用户4，用户4和中继接收信号，用户3保持沉默号；时隙3：用户3、4各发送d(d≤M)个符号给用户1，用户1和中继接收信号，用户2保持沉默；时隙4：用户3、4各发送d(d≤M)个符号给用户2，用户2和中继接收信号，用户1保持沉默。此时，一个阶段结束，此过程重复T1次。用户的天线数为M，每个时隙内接收用户得到了M个包含2d符号的线性方程。由于d≤M<2d，即接收用户的天线数不足以独立解出2d符号，因此需要中继每时隙解出2d-M个符号，并于后向阶段发给各用户，协助其解出所有的符号。步骤3后向阶段。中继将前向阶段解出的符号进行网络编码并发送，此外，每时隙选出一个用户再发送M-N个符号给接收用户。后向阶段共T2个，每个阶段4个时隙，每个时隙一个用户和中继发送信号，两个用户接收信号，一个用户保持沉默，具体过程如下：时隙1：中继发送N个网络编码符号，用户1、3接收，用户2再发送M-N个符号给用户3，用户4保持沉默；时隙2：中继发送N个网络编码符号，用户2、3接收，用户4再发送M-N个符号给用户2，用户1保持沉默；时隙3：中继发送N个网络编码符号，用户1、4接收，用户3再发送M-N个符号给用户1，用户2保持沉默；时隙4：中继发送N个网络编码符号，用户2、4接收，用户1再发送M-N个符号给用户4，用户3保持沉默；此过程重复T2次。接收用户收到来自中继的网络编码符号之后，首先利用自信息进行自干扰消除，然后将得到的独立符号代入前向阶段得到的线性方程中，解出所有期望信号。除外接收用户还得到了另外一个用户发送的M-N个符号。此时，每个用户在每个前向阶段中接收2d个符号，每个后向阶段接收M-N个符号，总共接收2dT1+T2(M-N)个数据符号，那么每时隙每用户最大传输的数据流即实现的自由度为 D = 2 dT 1 + T 2 ( M - N ) 4 T 1 + 4 T 2 - - - ( 2 ) ]]>联合式(1)(2)，可得 D = 2 d M + 2 d N - M 2 + M N 8 d - 4 M + 本文档来自技高网...

【技术保护点】
全连接双向X中继信道中的联合传输方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)计算用户天线数M和中继天线数N之比，如果则根据下式求解d,T1,T22d≤M+N4d≤3M(2d-M)T1=2T2N---(1)]]>其中，d(d≤M)为每时隙每个用户发送的数据流数目，T1为前向阶段个数，T2为后向阶段个数；步骤2)T1个前向阶段，每阶段4个时隙，每个时隙两个用户发送信号，一个用户和中继接收信号，另一个用户保持沉默，即不收发任何信号，具体过程如下：时隙1：用户1、2各发送d个符号给用户3，用户3和中继接收信号，用户4保持沉默；时隙2：用户1、2各发送d个符号给用户4，用户4和中继接收信号，用户3保持沉默；时隙3：用户3、4各发送d个符号给用户1，用户1和中继接收信号，用户2保持沉默；时隙4：用户3、4各发送d个符号给用户2，用户2和中继接收信号，用户1保持沉默，此时，一个阶段结束，此过程重复T1次；用户的天线数为M，每个时隙内接收用户得到了M个包含2d符号的线性方程，由于d≤M<2d，即接收用户的天线数不足以独立解出2d符号，因此需要中继每时隙解出2d‑M个符号，并于后向阶段发给各用户，协助其解出所有的符号；步骤3)后向阶段,中继将前向阶段解出的符号进行网络编码并发送，除此之外，每时隙选出一个用户再发送M‑N个符号给接收用户，后向阶段共T2个，每个阶段4个时隙，每个时隙一个用户和中继发送信号，两个用户接收信号，一个用户保持沉默，具体过程如下：时隙1：中继发送N个网络编码符号，用户1、3接收，用户2再发送M‑N个符号给用户3，用户4保持沉默；时隙2：中继发送N个网络编码符号，用户2、3接收，用户4再发送M‑N个符号给用户2，用户1保持沉默；时隙3：中继发送N个网络编码符号，用户1、4接收，用户3再发送M‑N个符号给用户1，用户2保持沉默；时隙4：中继发送N个网络编码符号，用户2、4接收，用户1再发送M‑N个符号给用户4，用户3保持沉默；此过程重复T2次；接收用户收到来自中继的网络编码符号之后，首先利用自信息进行自干扰消除，然后将得到的独立符号代入前向阶段得到的线性方程中，解出所有期望信号，除外接收用户还得到了另外一个用户发送的M‑N个符号，每个用户在每个前向阶段中接收2d个符号，每个后向阶段接收M‑N个符号，总共接收2dT1+T2(M‑N)个数据符号，那么每时隙每用户最大传输的数据流即实现的自由度为D=2dT1+T2(M-N)4T1+4T2---(2)]]>联合式(1)(2)，可得D=2dM+2dN-M2+MN8d-4M+8N=5MN+M24M+16N1≤MN<2N+3M122≤MN---(3)]]>步骤4)如果则按照下列公式求解d,T1,T2d≤MY≤N2d≤2N-Y4(2d-M)T12=T2N---(4)]]>步骤5)前向阶段，具体过程和步骤2)相同；步骤6)后向阶段，每时隙只有中继发送，两个用户接收，剩下两个用户沉默，其余细节与步骤4)相同；此时，每个用户在每个前向阶段中接收2d个符号，后向阶段没有接收符号，总共接收2dT1个数据符号，那么每时隙每用户最大传输的数据流即实现的自由度为D=2dT14T1+T2=dN2N-M+2d=(M+2N)N12N-2M,23≤MN<1---(5).]]>...

【技术特征摘要】
1.全连接双向X中继信道中的联合传输方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)计算用户天线数M和中继天线数N之比，如果则根据下式求解d,T1,T2 2 d ≤ M + N 4 d ≤ 3 M ( 2 d - M ) T 1 = 2 T 2 N - - - ( 1 ) ]]>其中，d(d≤M)为每时隙每个用户发送的数据流数目，T1为前向阶段个数，T2为后向阶段个数；步骤2)T1个前向阶段，每阶段4个时隙，每个时隙两个用户发送信号，一个用户和中继接收信号，另一个用户保持沉默，即不收发任何信号，具体过程如下：时隙1：用户1、2各发送d个符号给用户3，用户3和中继接收信号，用户4保持沉默；时隙2：用户1、2各发送d个符号给用户4，用户4和中继接收信号，用户3保持沉默；时隙3：用户3、4各发送d个符号给用户1，用户1和中继接收信号，用户2保持沉默；时隙4：用户3、4各发送d个符号给用户2，用户2和中继接收信号，用户1保持沉默，此时，一个阶段结束，此过程重复T1次；用户的天线数为M，每个时隙内接收用户得到了M个包含2d符号的线性方程，由于d≤M<2d，即接收用户的天线数不足以独立解出2d符号，因此需要中继每时隙解出2d-M个符号，并于后向阶段发给各用户，协助其解出所有的符号；步骤3)后向阶段,中继将前向阶段解出的符号进行网络编码并发送，除此之外，每时隙选出一个用户再发送M-N个符号给接收用户，后向阶段共T2个，每个阶段4个时隙，每个时隙一个用户和中继发送信号，两个用户接收信号，一个用户保持沉默，具体过程如下：时隙1：中继发送N个网络编码符号，用户1、3接收，用户2再发送M-N个符号给用户3，用户4保持沉默；时隙2：中继发送N个网络编码符号，用户2、3接收，用户4再发送M-N个符号给用户2，用户1保持沉默；时隙3：中继发送N个网络编码符号，用户1、4接收，用户3再发送M-N个符号给用户1，用户2保持沉默；时隙4：中继发送N个网络编码符号，用户2、4接收，用户1再发送M-N个符号给用户4，用户3保持沉默；此过程重复T2次；接收用户收到来自中继的网络编码符号之后，首先利用自信息进行自干扰消除，然后将得到的独立符号代入前向阶段得到的线性方程中，解出所有期望信号，除外接收用户还得到了另外一个用户发送的M-N个符号，每个用户在每个前向阶段中接收2d个符号，每个后向阶段接收M-N个符号，总共接收2dT1+T2(M-N)个数据符号，那么每时隙每用户最大传输的数据流即实现的自由度为 D = 2 dT 1 + T 2 ( M - N ) 4 T 1 + 4 T 2 - - - ( 2 ) ]]>联合式(1)(2)，可得 D = 2 d M + 2 d N - M 2 + M N 8 d - 4 M + 8 N = 5 M N + M 2 4 M + 16 N ...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖学文，王英芝，高贞贞，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61