MIMO双向中继物理层网络编码算法研究

发布时间：2020-03-16 03:25

【摘要】：近几年来,随着无线通信网络系统在人们日常生活中的普及,为人们带来了更加快捷、更加方便的生活。但是由于无线网络传输环境的多样性以及复杂性,使得在无线网络的环境中高速传输数据面临了巨大的困难。多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)技术与物理层网络编码(Physical-layer Network Coding,PNC)技术随之应运而生。MIMO技术有效的利用多根发送天线和多根接收天线将空间的分集增益与复用增益有机的结合起来,在不增加额外的带宽开销的情况下,有效的提高了无线通信网络系统的频谱利用效率,提升了数据的传输速率。而PNC技术则是将有线网络里的网络编码的思想推广到了无线通信网络系统中,使得中继节点能够对接收到的数据进行一定的处理,一定程度上的解决了无线网络中多用户节点的信号相互干扰这一难题,使得网络的吞吐量获得了较大的提升。采用预编码这一技术,可以更好的将物理层网络编码的作用发挥出来。预编码则是利用在发送端获得的信道状态信息在信号发送前对所要发送的信息进行预处理。预编码可以有效抑制信号干扰以及减少了接收端的系统复杂度。近几年的预编码研究主要分为线性预编码算法以及非线性预编码算法。其中所采用的各种信号空间对齐方案可以有效抑制信号相互间的干扰,并使得中继的天线数目要求降低。本文基于MIMO技术、PNC技术以及预编码技术提出了一种基于特征方向对齐(Eigen-Derection Alignment,EDA)的多用户MIMO-Y信道环境下的物理层网络编码算法实现。首先,提出当发送天线数目大于中继天线数目情形下两用户通信方案设计,并介绍设计旋转矩阵对病态信道矩阵的改善作用。其次,针对发送天线数目小于中继天线数目这一情形,提出了降维EDA算法,使得EDA算法能够在更为普遍的环境中得到应用。最后,通过对信道分配矩阵的设计,将EDA算法扩展到多用户MIMO双向中继传输信道,同时采用链式编码使得信息传输具有一定物理层安全传输特性。本文最后通过对该方案的仿真和分析,说明本方案不仅提高了相关信道下的译码性能及系统和速率,并且增强了信息传输的保密性。
【图文】：

网络编码,异或运算,物理层,方案

2.10 基于异或运算映射的物理层网络编码方射的物理层网络编码算法中，结构模型如个时隙给中继节点 R 发送信息 a 和信息 b通过异或运算得到一个和信号 a b，然后和用户 B。用户 A 和用户 B 根据自身的信所诉，在 PNC 传输方案中，，用户 A 和用仅仅需要两个时隙。法中，这里采用最简单的二进制移相键说明。在使用 BPSK 调制的时候，假设信载波相位都同步。第一个时隙时，用户 A送的信息分别为 s1(t)和 s2(t)，则中继节点 ()()()12rtstst=+

模型图,预编码,算法系统,模型

图 3.1 EDA 预编码算法系统模型隙时，用户 A 和用户 B 将各自的信息经过预编码然隙，中继节点 R 将处理后的信号通过广播发送给用,B}）到中继节点 R 之间的信道状态信息是由一个Rn继节点到用户 m（ m { A,B}）的信道状态信息是由们假设信道矩阵在每轮信息交换的时候不会发生变大于接收天线Rn 的情况，发送天线Tn 小于接收天线论。中，基于上面的假设我们可以得到中继节点 R 接收RA,RAB,RBRY = Hx+Hx+n { A,B}）是用户m将要发送的信息经过预编码后的信
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN919.3

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