MIMO雙向中繼物理層網(wǎng)絡(luò)編碼算法研究.pdf

1、近幾年來，隨著無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在人們?nèi)粘Ｉ钪械钠占?，為人們帶來了更加快捷、更加方便的生活。但是由于無線網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)境的多樣性以及復(fù)雜性，使得在無線網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境中高速傳輸數(shù)據(jù)面臨了巨大的困難。多輸入多輸出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）技術(shù)與物理層網(wǎng)絡(luò)編碼（Physical-layer Network Coding，PNC）技術(shù)隨之應(yīng)運而生。MIMO技術(shù)有效的利用多根發(fā)送天線和多根接收天線將空間的分

2、集增益與復(fù)用增益有機的結(jié)合起來，在不增加額外的帶寬開銷的情況下，有效的提高了無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的頻譜利用效率，提升了數(shù)據(jù)的傳輸速率。而PNC技術(shù)則是將有線網(wǎng)絡(luò)里的網(wǎng)絡(luò)編碼的思想推廣到了無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，使得中繼節(jié)點能夠?qū)邮盏降臄?shù)據(jù)進行一定的處理，一定程度上的解決了無線網(wǎng)絡(luò)中多用戶節(jié)點的信號相互干擾這一難題，使得網(wǎng)絡(luò)的吞吐量獲得了較大的提升。
　　采用預(yù)編碼這一技術(shù)，可以更好的將物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的作用發(fā)揮出來。預(yù)編碼則是利用在發(fā)送端

3、獲得的信道狀態(tài)信息在信號發(fā)送前對所要發(fā)送的信息進行預(yù)處理。預(yù)編碼可以有效抑制信號干擾以及減少了接收端的系統(tǒng)復(fù)雜度。近幾年的預(yù)編碼研究主要分為線性預(yù)編碼算法以及非線性預(yù)編碼算法。其中所采用的各種信號空間對齊方案可以有效抑制信號相互間的干擾，并使得中繼的天線數(shù)目要求降低。
　　本文基于MIMO技術(shù)、PNC技術(shù)以及預(yù)編碼技術(shù)提出了一種基于特征方向?qū)R（Eigen-Derection Alignment，EDA）的多用戶MIMO-Y信道環(huán)

4、境下的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼算法實現(xiàn)。首先，提出當(dāng)發(fā)送天線數(shù)目大于中繼天線數(shù)目情形下兩用戶通信方案設(shè)計，并介紹設(shè)計旋轉(zhuǎn)矩陣對病態(tài)信道矩陣的改善作用。其次，針對發(fā)送天線數(shù)目小于中繼天線數(shù)目這一情形，提出了降維EDA算法，使得EDA算法能夠在更為普遍的環(huán)境中得到應(yīng)用。最后，通過對信道分配矩陣的設(shè)計，將EDA算法擴展到多用戶MIMO雙向中繼傳輸信道，同時采用鏈式編碼使得信息傳輸具有一定物理層安全傳輸特性。本文最后通過對該方案的仿真和分析，說明本方案不