[发明专利]基于双向中继网络编码系统的通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及了一种基于双向中继网络编码系统的通信技术。

背景技术

在传统的通信系统中部署中继单元，将一跳的通信过程转变为两跳或多跳的网络通信可以有效提高通信网络的覆盖范围，通信质量和抗毁性能。网络编码作为一种新的技术在宽带无线通信网络中得到了广泛的应用。通过网络编码，中继端可以将接收信息进行编码并发送出去，提高通信网络的吞吐量和健壮性。

基于双向中继的通信系统将单向中继系统中的四时隙通信过程简化为两时隙通信过程。由于单向中继系统需要在四个时隙内才能完成基站与用户之间的通信，而在双向中继系统中只需要两个时隙就可以完成基站与用户之间的通信，因此双向中继系统可以获得更高的系统效率。在第一个时隙内，需要通信的基站与用户同时同频向中继端发送信号，中继端接收由两个通信单元发来的信号，对其进行网络编码处理，并在第二个时隙内将处理后的信号发送给基站与用户。由于基站与用户已知本身发送的信号，故可以在接收信号中消去由于本身发送信号产生的干扰从而有效获取另一通信单元发送的信息。

为了提高系统的传输能力，应用于双向中继的网络编码技术成为下一代移动通信中的关键技术。目前，基于双向中继网络编码技术的研究主要包括：最优波束形成技术，分布式波束形成技术，联合最优发送接收技术等。在上述的各种双向中继网络编码的实现方案中，又因其优化目标的不同而各有差异。另外，由于中继端的工作模式可以分为直接放大型、解码放大型、解码压缩型等，不同中继端工作模式的差异也将影响双向中继网络编码技术的实现。

由于中继之间信息的交互将占用额外的资源，因此中继之间的联合处理只能采用分布式的信号处理得以实现。工作在直接放大模式下中继端的最优波束形成技术通常很难给出闭合最优表达式，因此只能通过迭代计算的方式实现。迭代次数的增加必然要求系统具有更高的计算能力。

如何在给定功率的约束下使得工作在直接放大模式下的双向中继网络编码系统获得最小的系统平均误符号率，在目前公开的文献中，没有较好的办法。

发明内容

技术问题：本发明各实施方式要解决的主要技术问题是提供一种基于双向中继网络编码系统的通信方法，使得系统可以在基站与用户间获得最小的平均误符号率。

技术方案：本发明的实施方式公开了一种基于双向中继网络编码系统的通信方法：基站与用户的通信经过中继端的放大转发完成，并通过设计最优的中继处理矩阵获得最小的平均误符号率。

基站与用户间的双向通信通过中继端的放大转发完成；首先，基站和用户端将要发送的数据经过信源编码、信源压缩和信道编码后由基站或用户端的发射机占用同样的频率同时发送给多个中继端；接着，每个中继端接收由基站和用户端发送来的数据，并根据信道瞬时状态信息基于近似最小平均误符号率准则设计最优信号处理矩阵；然后，每个中继端都将各自的接收信号与各自的最优信号处理矩阵相乘形成中继端的发送信号，每个中继端仍占用相同的频率资源由各自的发射机将发送信号同时发送给基站和用户；最后，基站和用户接收所有中继发送的信号并完成信号的检测。

所述最优信号处理矩阵是在中继端发送和功率恒定的要求下，使基站与用户近似平均误符号率1/(SNR_UL+1)+1/(SNR_DL+1)在高信噪比下的近似值最小的处理矩阵，其中SNR_UL是基站的接收信噪比，SNR_DL是用户的接收信噪比。