mimo双向中继信道网络预编码算法探究

《mimo双向中继信道网络预编码算法探究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、MIMO双向中继信道网络预编码算法探究摘要：在衰落信道环境下，多输入多输出(MIMO)网络编码比传统的网络编码具有更好的鲁棒性。而网络编码与无线中继技术的结合也是目前最具潜力的研究热点之一。从通信基本原理的角度对MIMO双向中继系统的3种通信模型进行介绍,对相应的网络预编码实现的算法和机制进行研究对比，指出3种模型各自的优缺点。最后，讨论该领域的进一步研究方向。关键词：双向中继信道；多输入多输出；网络编码；预编码中图分类号：TN911.22文献标识码：A文章编号：1005-3824(2014)01

2、-0028-040引言无线中继作为下一代移动通信系统的重要技术，不仅可以提高系统吞吐量，而且能够扩大系统的覆盖面积。然而中继传输需要消耗额外的无线资源，从而导致频谱利用率及系统吞吐量的下降。那么应用于无线通信中的网络编码技术有望克服中继的这一缺陷。目前，网络编码(NC)与MIMO技术的结合受到了广泛关注，MIMO_NC[1]相比于传统的NC能进一步提高系统性能。网络编码与双向中继系统的结合最初是用于两信源节点S1和S2通过中继R通信。原理图如图1所示，R将接收到的两信源节点的混合信息x3广播给S1

3、和S2,因此，S1和S2只需2时隙就能完成数据信息交换，每个信源节点可以通过自身干扰消除（SIC）来获得期望信号SI（x2）,S2（xl）o相比于图2所示的传统的4时隙传输方案，网络编码不仅能够使频谱利用效率加倍，同时大大提高系统吞吐量。目前，传统的中继协议主要有放大转发（AF）、解码转发（DF）、去噪转发（DNF）等，而可用于双向中继系统的网络编码方式主要有直接网络编码、模拟网络编码（ANC）、去噪转发网络编码及物理层网络编码（PNC）[2]等。ANC和PNC都只需要2个时隙来完成一对完整的数据

4、信息交互，它们的不同之处在于，ANC在中继处采用AF协议，中继R线性放大其接收到的相互干扰的混合信号，并以广播的形式转发。PNC在中继处采用的是非线性操作，它不需要分别对S1和S2发送的信号xl、x2解码，而是通过将电磁信号的叠加直接映射到数字比特流在伽罗华域（Galoisfield,GF）GF（2n）中的编码（异或）操作，经调制之后广播给S1和S2。11对信源终端模型3）小结。尽管目前的大量研究工作基于单对信源终端的双向中继信道，由于双向中继信道有高效的频谱利用率，可以应用于更复杂的多用户网络中

5、。同样地，分别在基站和中继处利用采用网络预编码方案的性能要好于仅在中继处采用预编码的方案。4研究展望上述的预编码方案都是在假设中继节点可以获得完整的前向信道状态信息(CSI)的前提下应用的，这在实际的通信系统中并不现实。一般情况下，中继只能够得到完美的后向信道状态信息，即由各对信源终端到中继的上行链路，而由中继到各对信源终端下行链路的前向信道状态信息需要通过各信源终端反馈得到。另一方面，用于用户反馈的信道状态信息的比特数是有限的，因此，量化误差不可避免。在这种情况下，研究鲁棒性预编码是十分必要的。

6、近几年，随着无线网络技术的迅速发展，越来越多的人开始使用无线网络通信［11］。不同用户对网络服务的要求各不相同，那么在以上的文献中都没有考虑各个信源终端的服务质量(QoS)的要求，因此如何设计网络预编码方案来提高无线传输性能，同时最大程度地提高网络带宽、能量资源利用效率，已经成为网络通信研究的热点问题之一。目前基于MIM0双向中继信道的网络编码的研究一般均是假设上下行信道为平坦瑞利衰落信道，而在实际网络通信系统中，通信信道多为频率选择性衰落信道，因此设计符合实际信道状态的网络预编码方案是研究的热点

7、问题。[1]XUDong,BAIZ,WAADTA,etal.CombiningMIMOwithnetworkcoding：aviablemeanstoprovidemultiplexinganddiversityinwireless[C]//2010IEEEInternationalConfereneeonCommunication.CapeTown,SouthAfrica：IEEE,2010：1-5.[2]ZHOURuiting,LIZongpeng,WUChuan,etal.Physicall

8、ayernetworkcodingwithsignalalignmentforMIMOwirelessnetworks[C]//2011EighthIEEEInternationalConfereneeonMob订eAd-HocandSensorSystems.Valencia：IEEE,2011：530-539・[3]WANGRui,TAOMeixia・JointsourceandrelayprecodingdesignsforMIMOtwo-wayrelaysystems[C]