[发明专利]基于网络编码的组播网络中联合预编码及功率分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线通信技术领域的方法，具体是一种基于网络编码的组播网络中联合预编码及功率分配方法。

背景技术

在传统的无线中继网络中，由于信源发射功率的限制，中继一般用于扩大信源的传输范围。而近年来提出的无线协作网络中，中继则用于增加信源信号的分集增益，以减少信息传输的错误概率。在这些通信过程中，中继节点在接收源节点的信息后，采用存储转发的方式，不进行任何数据处理。目前，在计算机网络中出现的网络编码方法是一种可以显著提高网络容量的有效方法，它通过在网络中的中间节点所进行的数据处理来提高整个网络的数据传输速率。基于有线网络的计算机网络中的网络编码方法的研究，近年来已经成为学术界的一大热点，然而在无线网络中，由于信道的衰落、噪声以及电磁信号的相互干扰，网络编码的应用较为复杂。

经对现有技术文献的检索发现，P.Popovski and H.Yomo在IEEECommunications Letters(IEEE通信)(vol.11，no.1，pp.16-18，Jan.2007.)发表的“Wireless network coding by amplify-and-forward forbi-directional traffic flows，”(双向信息流模型下的无线网络编码)，该文中提出了一种双向信息流模型，在该模型中，两个信源通过若干中继节点进行信息交换并在节点采用了网络编码，从而增加了整个系统的吞吐量。

经检索还发现，T.Wang and G.B.Giannakis在Proc.of 41st AnnualInternational Conference on Information Sciences and Systems(CISS)(信息科学与系统第41届国际年会)，Baltimore，MD，Mar.14-16，2007，pp.253-258.发表的“High-throughput cooperative communications with complexfield network coding，”(基于复数域网络编码的高吞吐量协作通信系统)，该文中提出了一种多接入模型，在该模型中，多个信源同时向一个信宿和若干中继节点发射信号，中继节点收到信源的信号后进行网络编码，并转发给信宿节点，从而在高吞吐量下为信源提供了分集增益。

双向信息流模型和多接入模型是无线网络编码仅有的两种模型，然而在日益复杂的网络环境中，这两种模型很难得到广泛的应用。

发明内容

本发明针对上述现有技术中的不足，提出了一种基于网络编码的组播网络中联合预编码及功率分配方法，采用了一种由两源、两宿和任意中继簇组成的组播网络，两个信宿均需要获得每个信源的信息，由于发射功率有限，无法将信号进行交叉传递，因此由中继节点负责转发每个信源的信息，首先通过在中继引入模拟网络编码，即直接将接收到的两个信源的混叠信号通过线性放大后再广播出去，最大限度的减少了传输时间。本发明通过引入联合预编码和功率分配，使得网络误帧性能得到改善，从而进一步提升了网络的整体吞吐量。

本发明是通过如下技术方案实现的，本发明包括如下步骤：

步骤一，对于信源端，两个信源x₁、s₂在第2i-1(i＝1，…，N)个时隙同时向第i个中继r_i和信宿d₁、d₂广播信号，信宿d₁接收到信源s₁的信号，信宿d₂接收到信源s₂的信号，而中继r_i接收到信源s₁和信源s₂的混叠信号，为降低组播网络的系统误帧率，针对统计信道信息已知和瞬时信道s₁→r和s₂→r信息已知的情况分别作如下处理：

首先通过分离式预编码矩阵对每个信源的发射信号进行处理，即将分离式预编码矩阵乘以发射符号向量，得到一个新的符号发射向量，然后根据基于最小化系统误帧率表达式的拉格朗日优化方程，获得信源和中继节点的最优功率分配；