专利名称：数据传输方法、装置和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线技术领域，尤其涉及无线中继网络中一种多用户的多输入多输出 (Multiple-Input Multiple Output, ΜΙΜΟ)中继信道的数据传输方法、装置和系统。
背景技术：
目前，移动通信领域广泛采用中继来帮助移动用户转发数据，这种通信方式利用 了中继的协作功能，使得数据传输中可以获得额外的协作分集增益，从而改善接收端的误 码率(Bit Error Rate,BER)性能。另外，随着ΜΙΜΟ技术的提出，可以更加有效地提高中继 转发数据的质量。在大规模的无线中继通信网络中，通常是多个源节点和多个中继节点共存，传统 的中继方案中，各个中继需要为每个源节点逐个转发数据，使得传输效率随着网络规模的 增大而大幅下降。在中继处通过网络编码来对接收到的多个源节点的数据进行编码处理， 再发送编码后的数据至目的节点，最后由目的节点解码出需要的数据。这种网络编码的传 输方式可以提高网络吞吐量、减少数据包的传输次数、增强无线网络的容错性和鲁棒性。现有的基于网络编码的中继传输方案大致可以分为两种有限域网络编码的中继 传输方案和复数域网络编码的中继传输方案，其中有限域网络编码的中继传输方案的网络 吞吐量为1/(NS+1)符号/信源/时隙，Ns为网络中源节点的个数，可见，随着网络规模的增 加，该方案的网络吞吐量下降过多；复数域网络编码的中继传输方案的网络吞吐量固定在 1/2符号/信源/时隙，其不受信源数的限制，不过该吞吐量并不是十分理想。
发明内容
本发明提供了一种数据传输方法、装置和系统，为无线通信网络中多用户MIMO中 继信道提供一种具有高吞吐量的传输方案。本发明实施例提供了一种数据传输方法，该方法包括接收至少两个源节点发送 的源信号，得到接收信号；对所述接收信号进行解码，得到所述源信号的估计信号；对所述 估计信号进行网络预编码，并将预编码信号发送至目的节点。本发明实施例还提供了一种数据传输方法，该方法包括接收至少两个源节点发 送的源信号，得到接收信号；接收中继节点发送的预编码信号，所述预编码信号由所述中继 节点对根据所述至少两个源节点发送的源信号得到的接收信号进行解码，得到估计信号， 并对估计信号进行网络预编码得到；根据所述接收信号和所述预编码信号进行解码。本发明实施例提供了一种中继，包括源信号接收单元，用于接收至少两个源节点 发送的源信号，得到接收信号；解码单元，用于对所述接收信号进行解码，得到所述源信号 的估计信号；网络预编码单元，用于对所述估计信号进行网络预编码；发送单元，用于将经 过所述网络预编码单元预编码后的信号发送至目的节点。本发明实施例还提供了一种装置，包括源信号接收单元，用于接收至少两个源节 点发送的源信号，得到接收信号；编码信号接收单元，用于接收中继节点发送的预编码信号，所述预编码信号由所述中继节点对根据所述至少两个源节点发送的源信号得到的接收 信号进行解码，得到估计信号，并对估计信号进行网络预编码得到；解码单元，用于根据所 述接收信号和所述预编码信号进行解码。本发明实施例还提供了一种数据传输系统，包括上述中继、上述装置以及至少两 个源节点，所述源节点通过上述中继向上述装置传送数据。本发明实施例通过中继节点对源节点所发送的信号进行网络预编码，从而使得无 线通信网络中多用户MIMO中继信道的数据传输具有较高的吞吐量，传输效率得到了有效 提高，同时进一步提高了系统的误码率性能。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例应用的一种无线中继网络结构图；图2为本发明实施例提供的一种数据传输方法流程图；图3为本发明实施例提供的另一种数据传输方法流程图；图4为本发明实施例提供的另一种数据传输方法流程图；图5为本发明实施例提供的另一种数据传输方法流程图；图6为本发明实施例提供的一种中继的结构示意图；图7为本发明实施例提供的一种网络编码单元的结构示意图；图8为本发明实施例提供的一种装置的结构示意图；图9为本发明实施例提供的另一种装置的结构示意图；图10为本发明实施例提供的一种系统结构图；图11为本发明实施例的网络预编码方案与复数域网络编码的性能比较仿真数据 图；图12为本发明实施例的网络预编码方案在不同吞吐量情况下的性能比较仿真数 据图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。首先对本发明实施例所应用的环境进行说明，如图1所示为本发明实施例应用的 一种无线中继网络结构图。由图中可知，该无线中继网络包括源节点S1-Sns、中继节点R和 目的节点D，其中中继节点R和目的节点D都为多天线结构。图中实线表示源节点向中继节 点和目的节点进行广播，而虚线表示中继节点向目的节点发送数据。当然，在实际情况中， 该无线中继网络中可以包括多个中继节点，但是对于每一个中继节点，它们所执行的操作都是相类似的，因此在此只图示了一个中继节点的情况。如图2所示为本发明实施例提供的一种数据传输方法流程图，本实施例是从中继 节点的角度进行说明，该方法包括如下步骤S201 接收至少两个源节点发送的源信号，得到接收信号。由于无线信号的广播特 性，中继节点上的每根天线都会收到所有源节点所发送的信号，即收到Ns个信号，假设图1 中的中继节点具有N根天线，则中继节点在时隙t会收到如下信号Yse (t) = HseX (t)+nSE (t)；其中，；^)-^^)，…，表示Ns个源节点在第t个时隙内发送的信
号；nSK(t)表示源节点与中继节点R之间的高斯白噪声；Hsk表示Ns个源节点与中继节点R
之间的信道衰落矩阵，且
(hx ... hx λ nSlRnSfJsRHsr =■■■ \
/o D· · · / ￠0 D
\ ιΛ Ν3κ J其中/^表示源节点i到中继节点的第j根天线之间的信道衰落系数，j = 1，…，
N0S202 对该接收信号进行解码，得到上述源信号的估计信号。可以根据下式计算得到上述源信号的估计信号= ^g mHIh (t) 一 丑朋减 f ；得到具有Ns个元素的估计信号向量场)=(^)…^JfiJ。S203 对该估计信号进行网络预编码，并将预编码信号发送至目的节点。所谓网络预编码是指中继节点网络编码和预编码技术的联合设计，通过网络编码 向量和预编码向量的确定，首先将估计信号进行复数域网络编码，然后再将得到的合并信 息进行预编码处理，与现有的中继网络编码技术相比极大的提高了系统性能。在本发明实施例中，中继节点R根据在Ts个时隙内的估计信号 ；+ + 1)构造网络预编码方案，这些估计信号可以构成估计信号向量 ^ =(雄),x{t + i),-,x{t + Ts-l)f，为了对该估计信号向量进行网络预编码，需要得到m个预 编码向量Pn^P网络编码向量θ Jim，其中m为参与网络预编码的子信息流的个数。然后根据 下式得到经过网络编码后的m个N维子信息流xR={P,0mx,Ρ2θκ2χ-,PJnmX)；最后中继节点R将上述\通过N根天线发送给目的节点D，目的节点D对其进行 解码以得到所需的信息。目的节点D可以通过下述方式对&进行解码首先，由于无线信号的广播特性，目的节点D同中继节点R—样，也会收到源节点 S1-Sns所发出的信号，在此假设目的节点也具有N根天线，其收到的源节点信号记为ySD (t)， 则ySD(t) = HSDx(t)+nSD(t)；其中，X(Z)=^1O ,···, ^^(r))7"表示Ns个源节点在第t个时隙内发送的信号；nSD(t)表示源节点与目的节点D之间的高斯白噪声；Hsd表示Ns个源节点与目的节点D 之间的信道衰落矩阵
权利要求
1.一种数据传输方法，其特征在于，所述方法包括 接收至少两个源节点发送的源信号，得到接收信号； 对所述接收信号进行解码，得到所述源信号的估计信号；对所述估计信号进行网络预编码，并将预编码信号发送至目的节点。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述估计信号进行网络预编码包括 通过无限反馈信道接收目的节点反馈的网络编码向量的序号和预编码向量； 根据所述网络编码向量的序号选取网络编码向量；根据所述预编码向量和网络编码向量对所述估计信号进行网络预编码。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述估计信号进行网络预编码包括 通过有限反馈信道接收目的节点反馈的网络编码向量的序号和预编码向量的序号； 根据所述网络编码向量的序号选取网络编码向量，并根据所述预编码向量的序号选取预编码向量；根据所述预编码向量和网络编码向量对所述估计信号进行网络预编码。
4.一种数据传输方法，其特征在于，所述方法包括 接收至少两个源节点发送的源信号，得到接收信号；接收中继节点发送的预编码信号，所述预编码信号由所述中继节点对根据所述至少两 个源节点发送的源信号得到的接收信号进行解码，得到估计信号，并对估计信号进行网络 预编码得到；根据所述接收信号和所述预编码信号进行解码。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述接收中继节点发送的预编码信号之前 还包括对与所述中继节点之间的信道衰落矩阵进行奇异值分解，获得并行子信道的信噪比； 将大于预设门限的信噪比所对应的特征向量作为预编码向量； 选取反向快速傅里叶变换IFFT矩阵，根据所述预编码向量从所述IFFT矩阵中得到网 络编码向量；将所述网络编码向量的序号和所述预编码向量通过无限反馈信道反馈给所述中继节点。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述接收中继节点发送的经过网络预编码 后的编码信号之前还包括从预编码向量集合中选取预编码向量；选取IFFT矩阵，并根据所述预编码向量从所述IFFT矩阵中得到网络编码向量； 将所述预编码向量的序号和所述网络编码向量的序号通过有限反馈信道反馈给所述 中继节点。
7.一种中继，其特征在于，包括源信号接收单元，用于接收至少两个源节点发送的源信号，得到接收信号； 解码单元，用于对所述接收信号进行解码，得到所述源信号的估计信号； 网络预编码单元，用于对所述估计信号进行网络预编码； 发送单元，用于将经过所述网络预编码单元预编码后的信号发送至目的节点。
8.如权利要求7所述的中继，其特征在于，所述网络预编码单元包括向量接收模块，用于通过无限反馈信道接收目的节点反馈的网络编码向量的序号和预 编码向量；向量获取模块，用于根据所述网络编码向量的序号获取网络编码向量； 预编码模块，用于根据所述预编码向量和网络编码向量对所述估计信号进行网络预编码。
9.如权利要求8所述的中继，其特征在于，所述向量接受模块，还用于通过有限反馈信道接收目的节点反馈的网络编码向量的序 号和预编码向量的序号；所述向量获取模块，还用于根据所述预编码向量的序号获取预编码向量。
10.一种装置，其特征在于，包括源信号接收单元，用于接收至少两个源节点发送的源信号，得到接收信号； 编码信号接收单元，用于接收中继节点发送的预编码信号，所述预编码信号由所述中 继节点对根据所述至少两个源节点发送的源信号得到的接收信号进行解码，得到估计信 号，并对估计信号进行网络预编码得到；解码单元，用于根据所述接收信号和所述预编码信号进行解码。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括预编码向量生成单元，用于对与所述中继节点之间的信道衰落矩阵进行奇异值分解来 计算每个并行子信道的信噪比，并将大于预设门限的信噪比所对应的特征向量作为预编码向量；网络编码向量生成单元，用于选取反向快速傅里叶变换IFFT矩阵，并根据所述预编码 向量从所述IFFT矩阵中得到网络编码向量；反馈单元，用于将所述预编码向量和所述网络编码向量通过无限反馈信道反馈给所述 中继节点。
12.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述预编码向量生成单元，还用于从预编码向量集合中选取预编码向量； 反馈单元，还用于将所述预编码向量和所述网络编码向量通过有限反馈信道反馈给所 述中继节点。
13.一种数据传输系统，其特征在于，包括如权利要求7-9任一所述的中继、如权利要 求10-12任一所述的装置以及至少两个源节点，所述源节点用于向所述中继以及所述装置 发送数据。
全文摘要
本发明实施例提供了一种数据传输方法、装置和系统，该方法包括接收至少两个源节点发送的源信号，得到接收信号；对所述接收信号进行解码，得到所述源信号的估计信号；对所述估计信号进行网络预编码，并将预编码信号发送至目的节点。本发明实施例通过中继节点对源节点所发送的信号进行网络预编码，从而使得无线通信网络中多用户MIMO中继信道的数据传输具有较高的吞吐量，传输效率得到了有效提高。
文档编号H04L25/03GK102098142SQ20091025926
公开日2011年6月15日 申请日期2009年12月15日 优先权日2009年12月15日
发明者李海强, 李颖, 楼群芳 申请人:华为技术有限公司, 西安电子科技大学