无线中继系统的网络编码用户协同配对的传输方法技术方案

一种无线中继系统的网络编码用户协同配对的传输方法，该方法是基站把其整个覆盖范围（即小区）根据传输距离划分为三个区域：中心服务区、网络编码区和边缘中继区，并在不同的区域采用不同的传输方法；其中在网络编码区，根据用户和中继站的位置和传输信道状况，为用户寻找合适的服务中继站，同时为激活的用户选择配对用户。具体传输方法是：首先两个配对用户同时发送自身信息，再在服务中继站处执行网络编码操作，并把编码后的混合信息发送给基站，最后基站综合接收到的直射信息和网络编码信息，恢复出两个用户的原始发送信息。与普通中继模式相比，本发明专利技术方法减少了传输资源的占用，而且传输性能有显著提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无线中继通信的新技术，确切地说，涉及一种，属于无线协作通信

技术介绍
未来的无线通信系统不仅要求覆盖范围广，支持高速移动的用户，而且对用户的数据传输速率，尤其是对系统的频谱效率提出了更高的要求。中继技术作为一种先进的无线通信模式，引起了学术界和产业界的共同关注。所谓中继模式是指用户与基站之间的通信包含两个阶段第一个阶段是用户发送信息给服务中继站；第二个阶段是服务中继站转发前一阶段收到的信息给基站。由于边缘用户通常距离基站较远，而服务中继站则距离用户和基站相对较近，因此，服务中继站的引入可以有效改善边缘用户的传输性能。 网络编码是一种信息处理机制，有别于传统模式下服务中继站只是完成接收信息的存储转发操作，网络编码允许服务中继站将其接收到的多个信息进行相应处理后再发送，从而能够有效提高网络的吞吐量和鲁棒性。对于无线中继网络，服务中继站引入网络编码模式后，可以在维持中继转发带来的分集增益的同时，有效地改善资源利用率降低的问题。 因此，将网络编码应用于无线中继网络中，可以有效改善系统的频谱效率和分集 性能。而多用户网络编码方案中，以两个用户的情况最为简单实用。所谓两个用户的网络 编码方案是整个传输包括两个阶段在第一个阶段，两个用户同时发送自身信息给基站和 服务中继站；在第二个阶段，服务中继站将两个用户在空间上叠加的网络编码的混合信息 进行放大后再发送，最后基站综合两个阶段的接收信息以及信道状态信息来恢复两个用户 的原始信息。要将两个用户网络编码方案应用到无线中继网络中，最重要的是为用户配对， 以进行网络编码，使其能够在不降低整个系统频谱效率的前提下，有效改善边缘用户性能。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种无线中继系统的网络编码用户协同配对的传 输方法，该方法是根据小区中用户和中继站的位置和传输信道状况，为用户寻找合适的服 务中继站，同时为激活的用户选择配对用户，再在服务中继站执行网络编码操作，并把编码 后的混合信息发送出去；基站综合直接传输和网络编码的信息，以联合检测的方式恢复原 始信息，这样就能在不降低整个系统频谱效率的前提下，有效改善小区用户的传输性能。 为了达到上述目的，本专利技术提供了一种无线中继系统的网络用户协同配对的传输 方法，其特征在于根据小区中的用户和中继站的位置和传输信道状况，为用户寻找合适的 服务中继站，同时为激活的用户选择配对用户，再在服务中继站执行网络编码操作，并把编 码后的混合信息发送出去；由于减少了传输资源的占用，能提高系统性能；该方法包括以 下操作步骤 (1)基站把整个覆盖范围、即小区根据传输距离划分为三个区域中心服务区、网络编码区和边缘中继区，该三个区域的范围由基站根据网络规划静态配置，或通过调度算 法动态调整；中继站均匀放置在网络编码区，处于网络编码区的用户能够同时与基站和服 务中继站通信； (2)基站对所有用户的资源分配和通信进行统一调度当基站调度用户时，为处 于不同区域的用户分别设置不同的调度优先级；在为不同用户分配资源时，对优先级高的 用户进行优先调度；处于中心服务区的用户具有最高优先级，处于网络编码区的用户具有 次高优先级，处于边缘中继区的用户具有最低优先级； (3)处于中心服务区的用户直接和基站通信；处于边缘中继区的用户根据无线信 道增益最强准则选择合适的中继站为其服务中继站，并经该服务中继站放大转发后与基站 通信；处于网络编码区的用户采用自适应编码配对准则选择一个未调度的激活用户，然后 该两个用户同时发送信息给服务中继站和基站，服务中继站对接收到的该两个用户的混合 信息执行网络编码操作后放大转发，基站综合接收到的直射信息和网络编码的中继信息， 恢复出该两个用户的原始信息。 所述无线信道增益最强准则是假设第i个中继站与基站和边缘中继区的第j个 用户的无线信道增益分别为b和gij，则边缘中继区的第j个用户经由第i个中继到基站的两跳信道的综合无线信道增益为~ =络编码区中所有的中继站，从中选择具有最大综合无线信道增益hij的中继站为该用户的 服务中继站。 所述自适应编码配对准则是在每个调度周期，根据用户和中继站的位置和传输 信道状况确定各用户的服务中继站，再根据来自基站的导频信号强度确定网络编码区各个 用户的优先级，较强的导频信号对应较高的优先级；并把所有需要调度的激活用户放入网 络编码集合；基站先对网络编码集合中优先级最高的用户进行操作为该用户选择处于相 同服务中继站的优先级最低的用户进行网络编码配对；在从网络编码集合中删除已完成调 度的用户后，基站依据上述步骤对网络编码集合中的用户进行新一轮的调度，直到完成所 有用户的调度或基站没有可分配资源为止；如果网络编码集合中只有一个用户，或者优先 级低的用户拒绝和优先级高的用户进行网络编码配对，则该用户通过服务中继站与基站单 独通信。所述步骤(3)中，服务中继站执行的网络编码操作进一步包括以下步骤 (31)基站通过前期的信令交互为两个配对用户分配相同的时域、频域、码域或空域资源，并完成两个用户的同步；配对成功的两个用户同时接入相同的服务中继站，占用相同的资源发送信息；基站接收到的信息为少^」^^A+」:f^A+A，式中，P是发射功率，4、4分别为两个配对用户到基站的距离，hh2为两个配对用户直射传输的无线信道增益，sp&分别为两个用户的发送信息，a为路径损耗因子，r^为基站处的热噪声；同样地，服务中继站接收到的信息为h、I^V^+」:f^^2+ ，式中，(13、(14为两个配对用户与服务中继站间的距离，hp^为两个用户到服务中继站的无线信道增益，nl为服务中继站处g'乂乜l +k;边缘中继区的每个用户分别遍历网的热噪声； (32)服务中继站接收到两个用户同时发送的混合信息后，将该混合信息进行AF 处理后，向基站转发；基站接收的来自中继的信息为 y2 =x、h^A +2 ，式中，d5为服务中继站到基站的距离，h5为服务中继站到基站的无线信道增益，n2为第二阶段基站处的热噪声；然后综合前一阶 段接收到的空间上叠加的两个用户的混合信息，表示为下述矩阵形式y = Hs+N ;式中，y = [yi y2]T， s = [s丄s2]T，A。，《+《+，《l义<formula>formula see original document page 6</formula> 在基站端，只要对接收信号y左乘H—1就能恢复原始信息。 本专利技术是一种，其创新点是通过在无线中继网络中采用网络编码技术，把两个激活用户的信息通过网络编码同时传输出去，获得额外的分集增益，改善小区用户的性能，同时不造成系统频谱效率的下降。 本专利技术的两个配对用户同时发送自身信息，服务中继站对其接收到的该两个用户信息执行网络编码操作后，再转发给基站，基站对接收到的直射信息和中继转发的网络编码信息进行联合处理，恢复出该两个用户的原始发送信息。普通中继模式下，每个用户都需要占用两个时隙来传输各自的信息。而网络编码模式下，消耗两个时隙资源可以同时完成两个用户的信息传送，因此，减少了传输资源的占用，传输性能有显著提高。 本专利技术所提及的网络编码方案只涉及到两个需要发送信息的用户，操作简单，实现方便，在实际本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线中继系统的网络编码用户协同配对的传输方法，其特征在于：根据小区中的用户和中继站的位置和传输信道状况，为用户寻找合适的服务中继站，同时为激活的用户选择配对用户，再在服务中继站执行网络编码操作，并把编码后的混合信息发送出去；由于减少了传输资源的占用，能提高系统性能；该方法包括以下操作步骤：（１）基站把整个覆盖范围、即小区根据传输距离划分为三个区域：中心服务区、网络编码区和边缘中继区，该三个区域的范围由基站根据网络规划静态配置，或通过调度算法动态调整；中继站均匀放置在网络编码区，处于网络编码区的用户能够同时与基站和服务中继站通信；（２）基站对所有用户的资源分配和通信进行统一调度：当基站调度用户时，为处于不同区域的用户分别设置不同的调度优先级；在为不同用户分配资源时，对优先级高的用户进行优先调度；处于中心服务区的用户具有最高优先级，处于网络编码区的用户具有次高优先级，处于边缘中继区的用户具有最低优先级；（３）处于中心服务区的用户直接和基站通信；处于边缘中继区的用户根据无线信道增益最强准则选择合适的中继站为其服务中继站，并经该服务中继站放大转发后与基站通信；处于网络编码区的用户采用自适应编码配对准则选择一个未调度的激活用户，然后该两个用户同时发送信息给服务中继站和基站，服务中继站对接收到的该两个用户的混合信息执行网络编码操作后放大转发，基站综合接收到的直射信息和网络编码的中继信息，恢复出该两个用户的原始信息。...

【技术特征摘要】
一种无线中继系统的网络编码用户协同配对的传输方法，其特征在于根据小区中的用户和中继站的位置和传输信道状况，为用户寻找合适的服务中继站，同时为激活的用户选择配对用户，再在服务中继站执行网络编码操作，并把编码后的混合信息发送出去；由于减少了传输资源的占用，能提高系统性能；该方法包括以下操作步骤(1)基站把整个覆盖范围、即小区根据传输距离划分为三个区域中心服务区、网络编码区和边缘中继区，该三个区域的范围由基站根据网络规划静态配置，或通过调度算法动态调整；中继站均匀放置在网络编码区，处于网络编码区的用户能够同时与基站和服务中继站通信；(2)基站对所有用户的资源分配和通信进行统一调度当基站调度用户时，为处于不同区域的用户分别设置不同的调度优先级；在为不同用户分配资源时，对优先级高的用户进行优先调度；处于中心服务区的用户具有最高优先级，处于网络编码区的用户具有次高优先级，处于边缘中继区的用户具有最低优先级；(3)处于中心服务区的用户直接和基站通信；处于边缘中继区的用户根据无线信道增益最强准则选择合适的中继站为其服务中继站，并经该服务中继站放大转发后与基站通信；处于网络编码区的用户采用自适应编码配对准则选择一个未调度的激活用户，然后该两个用户同时发送信息给服务中继站和基站，服务中继站对接收到的该两个用户的混合信息执行网络编码操作后放大转发，基站综合接收到的直射信息和网络编码的中继信息，恢复出该两个用户的原始信息。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述无线信道增益最强准则是假设 第i个中继站与基站和边缘中继区的第j...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭木根，刘红梅，张翔，王文博，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]