CN102882655A - 多天线系统基于网络编码的基站与用户联合传输方法 - Google Patents

Abstract

一种多天线系统基于网络编码的基站与用户联合传输方法：基站将其广播信息与接收到的每个用户发送信息进行网络编码后再传输，实现基站与用户的联合传输；每个用户先利用其自身发送信息对其接收到的自身发送信息与基站广播信息的网络编码进行解码，得到基站广播信息；然后利用该基站广播信息对其他用户的发送信息与基站广播信息的网络编码信息进行解码，得到其他用户的发送信息，保证用户解码正确。本发明因基站对基站广播信息与每个用户发送信息分别进行网络编码，实现用户与基站两种信息的联合传输，节约无线资源，提升频谱效率，切实解决了移动蜂窝通信系统频谱效率低的问题。且通过基站和各用户对发送信息进行预编码，保证传输可靠和使用灵活。

Description

多天线系统基于网络编码的基站与用户联合传输方法

技术领域

本发明涉及一种用于多天线系统的基于网络编码的基站与用户联合传输方法，属于无线传输的技术领域。

背景技术

无线频谱作为一种有限的资源，决定了移动通信系统传输的吞吐量，已经成为制约无线传输性能提升的瓶颈。随着移动终端用户数量的爆炸式增长和新型无线多媒体业务的蓬勃发展，无线频谱资源紧张的问题日益突出。为了提高传输性能和提升频谱效率，缓解无线频谱资源紧张，下一代移动蜂窝通信系统使用了多天线技术。但是，传统的多天线技术只能通过增加天线配置来提升频谱效率，过高阶的多天线配置将会引起严重的干扰问题，从而给移动蜂窝通信系统的组网带来严重困难。

网络编码技术的提出，为解决上述问题提供了一个可行的解决方案。通过在中继节点对不同的信息进行联合处理，网络编码能够在理论上达到无线网络的传输容量的上限。将网络编码引入多天线系统，合理地设计相应的传输方案，能够有效地提高移动蜂窝系统的频谱效率，提高通信网络的吞吐量。

但是，网络编码技术在移动通信系统中的应用仍然存在诸多挑战。由于网络编码信息中引入了自干扰信息，使得无线网络编码传输的可靠性较低。同时，目前的网络编码传输方案均要求参与网络编码的信息采用相同或相近的调制编码方式，这使得网络编码传输受制于“木桶原则”，无法保证自身性能的增益。

发明内容

有鉴于此，针对目前移动蜂窝系统无线资源紧张和网络编码传输存在的缺陷，本发明的目的是提供一种用于多天线系统中基于网络编码的基站与用户联合传输方法，提高移动蜂窝系统传输的频谱效率，并通过预编码提高网络编码传输可靠性，同时支持用户和基站自由选择调制编码方式，提高使用灵活性。

为了达到上述目的，本发明提供了一种多天线系统基于网络编码的基站与用户联合传输方法，其特征在于：基站将其广播信息与接收到的每个用户的发送信息分别进行网络编码后，再发送传输，实现基站与用户的联合传输；每个用户先利用其自身发送信息对其接收到的自身发送信息与基站广播信息的网络编码进行解码，得到基站广播信息；然后利用该基站广播信息对其他用户的发送信息与基站广播信息的网络编码信息进行解码，得到其他用户的发送信息，以保证用户解码的正确性；所述方法包括下列操作步骤：

（1）每个用户分别对其发送信息进行预编码后，同时向基站发送各自的预编码信息；

（2）基站对接收到的来自所有用户的预编码信息进行接收检测，得到每个用户的发送信息；

（3）基站将其自身广播信息与每个用户的发送信息分别进行网络编码，再对这些网络编码信息进行预编码后，作为基站的发送信息向所有用户广播；

（4）每个用户对接收到的基站发送信息进行接收检测，得到基站广播信息与每个用户发送信息的网络编码信息后；对其自身发送信息与基站广播信息的网络编码进行解码，得到基站的广播信息；再利用该基站广播信息对其他用户的发送信息与基站的广播信息的网络编码信息进行解码，得到其他用户的发送信息。

本发明多天线系统中基于网络编码的基站与用户联合传输方法是基站对基站广播信息与接收到的每个用户的发送信息分别进行网络编码后传输，实现用户与基站的联合传输，并由用户首先利用其自身发送信息对其自身发送信息与基站广播信息的网络编码进行解码，得到基站广播信息后，再利用该基站广播信息对其他用户发送信息与基站广播信息的网络编码信息进行解码，得到其他用户的发送信息，保证了用户解码的正确性，本发明方法的优点是：

通过基站处对基站广播信息与其接收到的每个用户发送信息分别进行网络编码，实现用户与基站两种信息的联合传输，节约无线资源，提升频谱效率，切实解决了移动蜂窝通信系统频谱效率低的问题。同时，通过对基站和每个用户的发送信息进行预编码，保证了本发明方法的传输可靠性。另外，支持用户和基站自由选择调制编码方式，使用灵活、且操作步骤简单，实现容易、方便。

附图说明

图1是本发明多天线系统基于网络编码的基站与用户联合传输方法的系统架构示意图。

图2是本发明多天线系统基于网络编码的基站与用户联合传输方法的操作步骤流程图。

图3（a）、（b）分别是利用正交资源分别对基站和用户信息进行传输的传统方法帧结构示意图和本发明基站与用户联合传输方法的帧结构示意图。

图4是本发明基站与用户联合传输方法与利用正交资源分别对基站和用户信息进行传输的传统方法的两种信噪比频谱效率曲线比较示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚、完整，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。且描述的实施例只是本发明的部分内容，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的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。

参见图1，介绍本发明多天线系统基于网络编码的基站与用户联合传输方法的系统架构组成图。本发明多天线系统基于网络编码的基站与用户联合传输方法适用于多个用户之间互相进行信息传输，且基站向用户广播信息的场景。其中用户数、用户天线数、基站天线数均为K，基站和每个用户均发送单个数据流给其他用户。通过在基站处对其广播信息与其接收到的每个用户的发送信息分别进行网络编码传输，并且由每个用户分别进行相应的检测解码，本发明基站与用户联合传输方法能够在两个无线资源单位上完成多个用户之间的信息传输，以及基站广播信息的传输。

本发明多天线系统基于网络编码的基站与用户联合传输方法是：基站将其广播信息与其接收到的每个用户的发送信息分别进行网络编码后，再发送传输，实现基站与用户的联合传输；每个用户先利用其自身发送信息对其接收到的自身发送信息与基站广播信息的网络编码进行解码，得到基站广播信息；然后利用该基站广播信息对其他用户的发送信息与基站广播信息的网络编码信息进行解码，得到其他用户的发送信息，以保证用户解码的正确性。

下面参见图2，介绍本发明方法的下列具体操作步骤：

步骤1，每个用户分别对其发送信息进行预编码后，同时向基站发送各自的预编码信息。该步骤中，用户对其发送信息进行的预编码操作有下列内容：

（11）当用户k的发送信息为功率归一化后的M_k阶正交幅度调制符号x_k，且该用户k到基站之间的信道矩阵为H_k时，用户k先删除信道矩阵H_k中的第k行，得到H_k的一个子矩阵

再对该子矩阵

进行奇异值分解，得到： ${\tilde{H}}_k^{\left(k\right)}={\tilde{U}}_k{\widetilde{\mathrm{\Σ}}}_k{\left[{\tilde{V}}_k^{\left(1\right)}{\tilde{v}}_k\right]}^H,$ 式中，

是酉矩阵，是对角矩阵，其对角线上的元素为的奇异值，

是由对应非零奇异值的奇异向量组成的矩阵，

是对应零奇异值的奇异向量，

是矩阵

的共轭转置矩阵。

（12）为保证基站接收检测时的性能最优，用户k按照公式

生成预编码向量p_k，式中，用户k的功率分配因子 $w_k={\left[\frac{{\mathrm{\ρ}}^2}{{\mathrm{\α}}_k}\right]}^{1/4},$ 为矩阵H_k的共轭转置矩阵，

为列向量

的共轭转置向量，ρ为所有用户的总发送功率， ${\mathrm{\α}}_k=\frac{1}{{\tilde{v}}_k^H{H}_k^H{H}_k{\tilde{v}}_k}\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\sqrt{\frac{1}{{\tilde{v}}_k^H{H}_k^H{H}_k{\tilde{v}}_k}}$ 是第k个用户的功率权值。

（13）用户k向基站发送其预编码信息t_k：

步骤2，基站对接收到的来自所有用户的预编码信息进行接收检测，得到每个用户的发送信息。该步骤包括下列操作内容：

（21）基站接收到的来自所有用户的预编码信息y_B： $y_B=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{H}_k{\tilde{v}}_k{w}_k{x}_k+n_B,$ 式中，K是用户序号最大值，n_B为基站处的加性高斯白噪声。

（22）基站采用最小均方误差检测法对其接收到的所有用户的预编码信息进行接收检测后，得到每个用户的发送信息为

其中，基站通过接收检测后得到的每个用户的发送信息

Ω_k是用户k采用正交幅度调制进行功率归一化后、对应星座图上所有可能的星座点的集合，D_B是基站采用的最小均方误差检测矩阵，其定义是： $D_B={\left(\tilde{F}W\right)}^H{[\left(\tilde{F}W\right){\left(\tilde{F}W\right)}^H+{\mathrm{\σ}}^2{I}_K]}^{-1},$ 其中，σ²是噪声功率，I_K是K×K的单位矩阵。

步骤3，基站将其自身广播信息与每个用户的发送信息分别进行网络编码，再对这些网络编码信息进行预编码后，作为基站的发送信息向所有用户广播。

该步骤包括下列操作内容：

（31）设基站的广播信息为功率归一化后的M_B阶正交幅度调制符号x_B，为保证基站能够进行网络编码操作，基站将其自身广播信息x_B和每个用户的发送信息按照设定比例进行幅度变换，使得变换后的信息与星座图上具有整数坐标的星座点相对应；这样分别得到幅度变换后的基站广播信息s_B和幅度变换后的每个用户发送信息其中，s_B和

分别为幅度变换后的正交幅度调制星座图上对应的星座点。

（32）基站对幅度变换后的自身广播信息和用户k的发送信息进行网络编码，得到的网络编码信息为： $s_k^{\⊕}=2\left\{\right[\frac{1}{2}({\hat{s}}_k+s_B)-1\left]\mathrm{mod}\sqrt{M_k^{*}}\right\}-\left(\sqrt{M_k^{*}-1}\right),$ 式中， $M_k^{*}=\max \{M_B,M_k\}.$

（33）基站对网络编码信息

进行功率归一化处理，得到功率归一化后的网络编码信息

（34）因基站到用户k的信道矩阵为G_k，故基站到所有用户的信道矩阵为：

其中，自然数k是用户序号，其最大值为K，

是G_k的转置矩阵；再对信道矩阵G进行奇异值分解，得到的矩阵

其中，U_G为K²×K²的酉矩阵，

为G的特征值矩阵，Λ_G是其对角线上元素为G的非零奇异值的K×K的对角矩阵，V_G是K×K的酉矩阵。

（35）为保证各用户在接收检测时总体性能达到最优，基站按照下述方式生成预编码矩阵P_B：P_B=V_GΨ，其中，对角矩阵Ψ=diag{ψ₁…ψ_K}，其对角线上元素是基站第i根天线的功率分配因子ψ_i，ψ_i的计算公式为：

式中，γ是基站的总发送功率， $\mathrm{\β}=\frac{{\tilde{u}}_i^k}{{\left(\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\sqrt{\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\tilde{v}}_k^i}{{\mathrm{\λ}}_k^2}}\right)}^2{\mathrm{\λ}}_i^2}$ 是基站第k根天线的功率权值，λ_i是矩阵ΛG对角线上对应第i根天线的第i个元素，

是矩阵

对角线上第i个元素，

是由矩阵U_G第1列到第K列，第((k-1)K+1)行到第(kK)行上元素组成的矩阵（k=1，…,K）；

（36）基站对每个用户的发送信息与其自身广播信息的网络编码信息进行预编码后,得到基站的发送信息t_B：

其中，

步骤4，每个用户对接收到的基站发送信息进行接收检测，得到基站广播信息与每个用户发送信息的网络编码信息后；对其自身发送信息与基站广播信息的网络编码进行解码，得到基站的广播信息；再利用该基站广播信息对其他用户的发送信息与基站的广播信息的网络编码信息进行解码，得到其他用户的发送信息。该步骤包括下列操作内容：

（41）用户k采用相应最小均方误差检测法对其接收到的来自基站的发送信息

进行接收检测后，得到基站广播信息与每个用户的发送信息的网络编码信息为 $\begin{array}{cc}{\hat{X}}_k^{\⊕}=\arg & \underset{x_{k~m}^{\∈\⊕{\mathrm{\Ω}}_m^{*}}}{\min }{\left|\right|D_k{y}_k-x^{\⊕}\left|\right|}^2,\end{array}$ 式中，n_k为用户k处的加性高斯白噪声，用户k接收检测到的基站广播信息与各用户发送信息的网络编码信息为

是基站的广播信息与序号为m用户的发送信息的网络编码信息所采用的正交幅度调制进行功率归一化后、对应星座图上所有可能的星座点组成的集合，D_k为用户k处的最小均方误差检测矩阵，其表达式为：D_B=(G_kV_GΨ)^H[(G_kV_GΨ)(G_kV_GΨ)^H+σ²I_K]^-1。

（42）为保证能够正确解码得到基站广播信息，用户k首先将接收检测后得到的功率归一化的网络编码信息

按照设定比例进行幅度变换，得到幅度变换后的网络编码信息 ${\hat{s}}_k^{\⊕}={[{\hat{s}}_{k~1}^{\⊕}\·\·\·{\hat{s}}_{k~K}^{\⊕}]}^T,$ 其中， ${\hat{s}}_{k~1}^{\⊕},\·\·\·,{\hat{s}}_{k~K}^{\⊕}$ 为幅度变换后的正交幅度调制星座图上对应整数坐标的星座点。

（43）用户k利用其自身发送信息，对其自身发送信息与基站的广播信息进行幅度变换后的网络编码信息

按照下述公式进行解码：

${\hat{s}}_{k~B}=2\left\{\right[\frac{1}{2}({\hat{s}}_{k~k}^{\⊕}-s_k)-1\left]\mathrm{mod}\sqrt{M_k^{*}}\right\}-\left(\sqrt{M_k^{*}-1}\right),$ 得到基站的广播信息

其中，s_k为幅度变换后的用户k的发送信息。

（44）用户k对进行功率归一化处理，得到基站的原始广播信息

（45）用户k利用解码得到的幅度变换后的基站广播信息

对其他各个用户的发送信息与基站的广播信息进行幅度变换后的网络编码信息按照下述公式进行解码： ${\hat{s}}_{k~m}=2\left\{\right[\frac{1}{2}({\hat{s}}_{k~m}^{\⊕}-{\hat{s}}_{k~B})-1\left]\mathrm{mod}\sqrt{M_m^{*}}\right\}-\left(\sqrt{M_m^{*}-1}\right),$ 得到其他每个用户的发送信息

式中，

为用户k解码得到的另一用户m的发送信息， $M_m^{*}=\max \{M_B,M_m\}.$

（46）用户k对

进行功率归一化处理，得到另一用户m的原始发送信息

为了评估本发明基于网络编码的基站与用户联合传输方法的传输性能和增益，申请人进行了大量的仿真实施试验，在本发明实施例中，将本发明基于网络编码的基站与用户联合传输方法与利用正交资源分别对基站和用户信息进行传输的传统方法的传输性能和增益分别进行比较。

参见图3（a）所示的利用正交资源分别对基站和用户信息进行传输的传统方法的帧结构示意图。该传统方法需要占用三个正交的无线资源单位完成每个用户发送信息的传输和基站广播信息的传输。在第一个无线资源单位时，所有用户同时向基站发送各自的发送信息，基站进行接收检测得到每个用户的发送信息。在第二个无线资源单位时，基站解码得到的每个用户发送信息，并广播给所有用户，各用户进行接收检测，得到其他用户的发送信息。在第三个无线资源单位时，基站将其自身广播信息广播给所有用户，每个用户分别进行接收检测，得到基站广播信息。

参见图3（b）所示的本发明多天线系统基于网络编码的基站与用户联合传输方法实施例的帧结构示意图。本发明实施例需要占用两个无线资源单位完成每个用户发送信息的传输和基站广播信息的传输。在第一个无线资源单位时，所有用户同时向基站发送各自的发送信息，基站进行接收检测，得到各个用户的发送信息，然后，将每个用户的发送信息与基站自身的广播信息分别进行网络编码，得到网络编码信息。在第二个无线资源单位时，基站将网络编码信息广播给所有用户，各个用户利用各自的自身发送信息先解码得到基站广播信息，再利用该基站广播信息解码得到其他用户的发送信息。

与利用正交资源分别对基站和用户信息进行传输的传统方法相比，本发明方法节约了一个无线资源单位。而且，这两种方法的用户和基站都采用相同的调制编码方式进行传输时，本发明方法能够将频谱效率提高33.33%。

参见图4所示的本发明方法与利用正交资源分别对基站和用户信息进行传输的传统方法的两种信噪比频谱效率曲线比较示意图。在无线传输信道为平坦瑞利衰落信道，用户数、用户天线数和基站天线数均为3的条件下，将本发明方法与利用正交资源分别对基站和用户信息进行传输的传统方法进行了比较。图中的实线为本发明传输方法的信噪比频谱效率曲线，点虚线为利用正交资源分别传输基站和用户信息的传统方法信噪比频谱效率曲线。为了全面评估本发明方法实施例的传输性能，基站采用四相相移键控调制而用户采用16维正交幅度调制，基站采用16维正交幅度调制而用户采用四相相移键控调制，以及基站和用户均采用四相相移键控调制共三种情况下对这两种传输方法的频谱效率进行了比较。图中自上而下分别为本发明方法（基站采用四相相移键控调制而用户采用16维正交幅度调制）、本发明方法（基站采用16维正交幅度调制而用户采用四相相移键控调制）、传统方法（基站采用四相相移键控调制而用户采用16维正交幅度调制）、本发明方法（基站和用户均采用四相相移键控调制）、传统方法（基站采用16维正交幅度调制而用户采用四相相移键控调制）、传统方法（基站和用户均采用四相相移键控调制）所对应的信噪比频谱效率曲线。

实验表明，在发射信噪比从0dB增加为25dB的过程中，本发明方法的频谱效率始终优于采用相同调制编码方式的上述传统方法。随着信噪比的上升，本发明方法的性能优势进一步扩大，最后趋于恒定。这是由于与这种传统方法相比较，本发明方法节约了无线资源，并且，随着信道比的上升，本发明方法的传输可靠性进一步提升，使得其自身频谱效率进一步提高，最后趋近性能极限。

因此，本发明的实施例试验结果是成功的，实现了发明目的。

Claims (5)

1.一种多天线系统基于网络编码的基站与用户联合传输方法，其特征在于：基站将其广播信息与接收到的每个用户的发送信息分别进行网络编码后，再发送传输，实现基站与用户的联合传输；每个用户先利用其自身发送信息对其接收到的自身发送信息与基站广播信息的网络编码进行解码，得到基站广播信息；然后利用该基站广播信息对其他用户的发送信息与基站广播信息的网络编码信息进行解码，得到其他用户的发送信息，以保证用户解码的正确性；所述方法包括下列操作步骤：

（1）每个用户分别对其发送信息进行预编码后，同时向基站发送各自的预编码信息；

（2）基站对接收到的来自所有用户的预编码信息进行接收检测，得到每个用户的发送信息；

（3）基站将其自身广播信息与每个用户的发送信息分别进行网络编码，再对这些网络编码信息进行预编码后，作为基站的发送信息向所有用户广播；

（4）每个用户对接收到的基站发送信息进行接收检测，得到基站广播信息与每个用户发送信息的网络编码信息后；对其自身发送信息与基站广播信息的网络编码进行解码，得到基站的广播信息；再利用该基站广播信息对其他用户的发送信息与基站的广播信息的网络编码信息进行解码，得到其他用户的发送信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，用户对其发送信息进行预编码的操作包括下列内容：

（11）当用户k的发送信息为功率归一化后的M_k阶正交幅度调制符号x_k，且该用户k到基站之间的信道矩阵为H_k时，用户k先删除信道矩阵H_k中的第k行，得到H_k的一个子矩阵

再对该子矩阵

进行奇异值分解，得到： ${\tilde{H}}_k^{\left(k\right)}={\tilde{U}}_k{\widetilde{\mathrm{\Σ}}}_k{\left[{\tilde{V}}_k^{\left(1\right)}{\tilde{v}}_k\right]}^H,$ 式中，

是酉矩阵，

是对角矩阵，其对角线上的元素为的奇异值，

是由对应非零奇异值的奇异向量组成的矩阵，

是对应零奇异值的奇异向量，是矩阵

的共轭转置矩阵；

（12）为保证基站接收检测时的性能最优，用户k按照公式

生成预编码向量p_k，式中，用户k的功率分配因子 $w_k={\left[\frac{{\mathrm{\ρ}}^2}{{\mathrm{\α}}_k}\right]}^{1/4},$

为矩阵H_k的共轭转置矩阵，

为列向量

的共轭转置向量，ρ为所有用户的总发送功率， ${\mathrm{\α}}_k=\frac{1}{{\tilde{v}}_k^H{H}_k^H{H}_k{\tilde{v}}_k}\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\sqrt{\frac{1}{{\tilde{v}}_k^H{H}_k^H{H}_k{\tilde{v}}_k}}$ 是第k个用户的功率权值；

（13）用户k向基站发送其预编码信息t_k：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（2）包括下列操作内容：

（21）基站接收到的来自所有用户的预编码信息y_B： $y_B=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{H}_k{\tilde{v}}_k{w}_k{x}_k+n_B,$ 式中，w_k和x_k是用户k的功率分配因子和发送信息，K是用户序号最大值，n_B为基站处的加性高斯白噪声；

（22）基站采用最小均方误差检测法对其接收到的所有用户的预编码信息进行接收检测后，得到每个用户的发送信息为 $\left[\begin{array}{cc}\widehat{X=\arg }& \underset{x_k\∈{\mathrm{\Ω}}_k}{\min }{\left|\right|D_B{y}_B-x\left|\right|}^2;\end{array}\right]$ 式中，基站通过接收检测后得到的每个用户的发送信息

Ω_k是用户k采用正交幅度调制进行功率归一化后、对应星座图上所有可能的星座点的集合，D_B是基站采用的最小均方误差检测矩阵，其定义是： $D_B={\left(\tilde{F}W\right)}^H{[\left(\tilde{F}W\right){\left(\tilde{F}W\right)}^H+{\mathrm{\σ}}^2{I}_K]}^{-1},$ 式中，σ²是噪声功率，I_K是K×K的单位矩阵。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（3）包括下列操作内容：

（31）设基站的广播信息为功率归一化后的M_B阶正交幅度调制符号x_B，为保证基站能够进行网络编码操作，基站将其自身广播信息x_B和每个用户的发送信息按照设定比例进行幅度变换，使得变换后的信息与星座图上具有整数坐标的星座点相对应；这样分别得到幅度变换后的基站广播信息s_B和幅度变换后的每个用户发送信息

其中，s_B和分别为幅度变换后的正交幅度调制星座图上对应的星座点；

（32）基站对幅度变换后的自身广播信息和用户k的发送信息进行网络编码，得到的网络编码信息为： $s_k^{\⊕}=2\left\{\right[\frac{1}{2}({\hat{s}}_k+s_B)-1\left]\mathrm{mod}\sqrt{M_k^{*}}\right\}-\left(\sqrt{M_k^{*}-1}\right),$ 式中， $M_k^{*}max\{M_B,M_k\};$

（33）基站对网络编码信息

进行功率归一化处理，得到功率归一化后的网络编码信息

（34）因基站到用户k的信道矩阵为G_k，故基站到所有用户的信道矩阵为：其中，自然数k是用户序号，其最大值为K，是G_k的转置矩阵；再对信道矩阵G进行奇异值分解，得到的矩阵

其中，U_G为K²×K²的酉矩阵，

为G的特征值矩阵，Λ_G是其对角线上元素为G的非零奇异值的K×K的对角矩阵，V_G是K×K的酉矩阵；

（35）为保证各用户在接收检测时总体性能达到最优，基站按照下述方式生成预编码矩阵P_B：P_B=V_GΨ，其中，对角矩阵Ψ=diag{ψ₁…ψ_K}，其对角线上元素是基站第i根天线的功率分配因子ψ_i，ψ_i的计算公式为：

式中，γ是基站的总发送功率， $\mathrm{\β}=\frac{{\tilde{u}}_i^k}{{\left(\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\sqrt{\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\tilde{v}}_k^i}{{\mathrm{\λ}}_k^2}}\right)}^2{\mathrm{\λ}}_i^2}$ 是基站第k根天线的功率权值，λi是矩阵Λ_G对角线上对应第i根天线的第i个元素，是矩阵

对角线上第i个元素，

是由矩阵U_G第1列到第K列，第((k-1)K+1)行到第(kK)行上元素组成的矩阵（k=1，…,K）；

（36）基站对每个用户的发送信息与其自身广播信息的网络编码信息进行预编码后,得到基站的发送信息t_B：

其中，

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（4）包括下列操作内容：

（41）用户k采用相应的最小均方误差检测法对其接收到的来自基站的发送信息

进行接收检测后，得到基站广播信息与每个用户的发送信息的网络编码信息为 $\begin{array}{cc}{\hat{X}}_k^{\⊕}=\arg & \underset{x_{k~m}^{\⊕}\∈{\mathrm{\Ω}}_m^{*}}{\min }{\left|\right|D_k{y}_k-x^{\⊕}\left|\right|}^2,\end{array}$ 式中，n_k为用户k处的加性高斯白噪声，用户k接收检测到的基站广播信息与各用户发送信息的网络编码信息为 ${\hat{X}}_k^{\⊕}={[{\hat{x}}_{k~1}^{\⊕}\·\·\·{\hat{x}}_{k~K}^{\⊕}]}^T,$

是基站的广播信息与序号为m用户的发送信息的网络编码信息所采用的正交幅度调制进行功率归一化后、对应星座图上所有可能的星座点组成的集合，D_k为用户k处的最小均方误差检测矩阵，其表达式为：D_B=(G_kV_GΨ)^H[(G_kV_GΨ)(G_kV_GΨ)^H+σ²I_K]^-1；

（42）为保证能够正确解码得到基站广播信息，用户k首先将接收检测后得到的功率归一化的网络编码信息

按照设定比例进行幅度变换，得到幅度变换后的网络编码信息 ${\hat{s}}_k^{\⊕}={[{\hat{s}}_{k~1}^{\⊕}\·\·\·{\hat{s}}_{k~K}^{\⊕}]}^T,$ 其中， ${\hat{s}}_{k~1}^{\⊕},\·\·\·,{\hat{s}}_{k~k}^{\⊕}$ 为幅度变换后的正交幅度调制星座图上对应整数坐标的星座点；

（43）用户k利用其自身发送信息，对其自身发送信息与基站的广播信息进行幅度变换后的网络编码信息

按照下述公式进行解码： ${\hat{s}}_{k~B}=2\left\{\right[\frac{1}{2}({\hat{s}}_{k~k}^{\⊕}-s_k)-1\left]\mathrm{mod}\sqrt{M_k^{*}}\right\}-\left(\sqrt{M_k^{*}-1}\right),$ 得到基站的广播信息

其中，s_k为幅度变换后的用户k的发送信息；

（44）用户k对

进行功率归一化处理，得到基站的原始广播信息

（45）用户k利用解码得到的幅度变换后的基站广播信息

对其他各个用户的发送信息与基站的广播信息进行幅度变换后的网络编码信息按照下述公式进行解码： ${\hat{s}}_{k~m}=2\left\{\right[\frac{1}{2}({\hat{s}}_{k~m}^{\⊕}-{\hat{s}}_{k~B})-1\left]\mathrm{mod}\sqrt{M_m^{*}}\right\}-\left(\sqrt{M_m^{*}-1}\right),$ 得到其他每个用户的发送信息

式中，

为用户k解码得到的另一用户m的发送信息， $M_m^{*}=\max \{M_B,M_m\};$

（46）用户k对进行功率归一化处理，得到另一用户m的原始发送信息

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