CN103095423A - 基于d2d组间通信的多用户协同传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于D2D组间通信的多用户协同传输方法，主要克服了多用户进行通信时，浪费无线资源的缺点，提出了一种新的通信场景，其步骤为：(1)组内通信；(2)用户编码；(3)用户向基站发送消息；(4)基站译码；(5)基站编码；(6)基站向用户发送消息；(7)用户译码。本发明可以在不需要基站辅助的前提下进行组内通信，提高无线资源使用效率，减轻基站负担，降低系统干扰；可以在终端设备受尺寸、硬件以及复杂度限制的条件下，获取MIMO系统所带来的复用增益和分集增益，实现提高系统容量和频谱利用率的目标。

Description

基于D2D组间通信的多用户协同传输方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及蜂窝通信技术领域中的一种基于D2D组间通信的多用户协同传输方法。本发明可以实现蜂窝通信与终端直达通信共存的混合网络中不同D2D通信组中用户间的信息交互。

背景技术

作为蜂窝网下的短距离通信技术，终端直达技术(Device-to-Device，D2D)能实现终端设备之间的直接通信，在节省资源、减小干扰和提升传输效率等多方面有巨大的优势。在下一代宽带蜂窝移动通信系统中融合D2D技术，将显著改善网络结构、增强覆盖、提高系统容量。

终端设备受尺寸、硬件和复杂度等众多限制，很难配置多根相互独立的天线。为了获取系统的空间分集增益或复用增益，可采用虚拟多输入多输出MIMO技术动态的将多个单天线发送或接收的用户配成一对，形成虚拟的多输入多输出MIMO发送。此时，利用空时编码技术，发送端之间相互协作，构成虚拟多输入多输出MIMO系统。网络编码技术允许中间节点对接收到的数据包进行编码，而不是像传统通信网络中那样只是进行存储转发，具有提高传输效率、减少数据包的传输次数、节省资源等优势。

D2D组间通信将D2D技术、虚拟多输入多输出MIMO技术和网络编码技术有效结合，可以同时获取多天线系统带来的分集增益和复用增益，提高系统容量和传输效率，降低系统能量消耗。

中国民航大学申请的专利“基于簇用户协作的虚拟MIMO中继传输方法及系统”(专利申请号：201010207280.5，公开号：101873161A)公开了一种用户终端与基站间采用虚拟多输入多输出MIMO传输技术。该专利申请依据用户终端在小区内的分布情况，将空间相邻的若干个用户终端划分为一个簇，小区由多个簇组成；将簇内用户终端间信道建模为莱斯信道；将用户终端与基站间信道建模为多径瑞利衰落信道；使同一簇内两个用户终端相互协作在三个时隙内完成用户终端到基站的信息传输。系统包括有多个用户终端和与多个用户终端进行通信的基站，所述的相邻的若干个用户终端组成的簇，相互协作，在三个时隙内完成用户终端到基站的信息传输。该专利申请存在的不足是，该方法在簇内用户间通信时需要在基站的辅助下进行，增加了基站的负担，占用了无线资源。

北京邮电大学申请的专利“基于位置信息的D2D分簇多播方法”(专利申请号：201210032993.1，公开号：102595314A)公开了一种蜂窝网络中基于位置信息的D2D分簇多播方法，其操作步骤是：终端将其所在地理位置、传输距离及其剩余能量信息都上传给基站；基站根据获得的D2D区域中的所有终端信息，使用基于地理位置的分簇方法对其进行分簇后，给全部终端下发分簇信息；所有终端收到分簇信息后，采用多播传输模式实现两跳传输，保证区域中的所有终端都能可靠接收到源终端数据。该专利申请存在的不足是，该方法由于终端设备受尺寸、硬件以及复杂度的限制，只能部署单天线，在进行多播发送时，无法利用多输入多输出MIMO系统获取分集增益和复用增益。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提出一种基于D2D组间通信的多用户协同传输方法，以实现提高系统容量、频谱利用率和传输效率的目标。虚拟多输入多输出MIMO技术可以形成虚拟多输入多输出MIMO系统，解决D2D用户端受尺寸、硬件以及复杂度等限制的条件下无法配置多天线的难题，D2D技术可以实现提高系统容量的目标，空时编码技术可以实现提高频谱利用率的目标，网络编码技术可以实现调传输效率的目标。

本发明实现的基本思路是：首先，由在D2D通信范围内的通信用户组成D2D通信组，利用D2D技术完成组内通信；然后利用虚拟多输入多输出MIMO技术通过空时编码的方式，将组内各用户信息协同发送给基站；最后，基站将接收信号利用网络编码技术，广播给两个通信组。

为实现上述目的，实现本发明的具体步骤如下：

(1)组内通信：

1a)将一个D2D通信范围内的多个通信用户组成一组通信组1，将另一个D2D通信范围内的需要与通信组1内各用户进行信息交互的其他通信用户，组成一组通信组2；

1b)通信组1与通信组2分别对各自组内的每个用户采用D2D的方式与组内其他用户交互信息，每个用户获得各自组内其他用户的信息。

(2)用户编码：

对通信组1和通信组2内各用户的信息序列进行信道编码，分别得到每个用户的信息编码序列。

(3)用户向基站发送消息：

对各用户的信息编码序列分别进行二进制相移键控BPSK调制，得到各用户的调制序列；通信组1与通信组2分别在各自的组内两两用户间协作共享天线，采用空时编码的方式分别将各用户的调制序列发送给基站。

(4)基站译码：

基站对接收到的来自各用户的信号进行估计与检测并对检测出的信号进行信道译码，得到各用户信息估计序列。

(5)基站编码：

5a)基站对各用户信息估计序列进行网络编码，得到网络编码后的信息序列；

5b)基站对网络编码后的信息序列进行信道编码，得到信息编码序列。

(6)基站向用户发送消息：

基站对信息编码序列进行二进制相移键控BPSK调制得到调制序列，采用空时编码的方式将调制序列分别广播给两个通信组。

(7)用户译码：

7a)用户对接收的网络编码信息进行信道译码，得到网络编码信息估计序列；

7b)用户对网络编码信息估计序列与步骤(1)中获得的组内其他用户信息，按照信息比特进行异或运算，得到另一个通信组中的各用户信息，完成了组间通信。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

第一、由于本发明采用虚拟多输入多输出MIMO技术，克服了现有技术在终端设备受尺寸、硬件以及复杂度限制的前提下，无法获取多输入多输出MIMO系统所带来的复用增益和分集增益的缺点，使得本发明具有了提高系统容量和频谱利用率的优点。

第二、由于本发明采用D2D技术，终端用户的数据传输不需要经过基站，克服了现有技术在用户间通信需要基站辅助的前提下，占用无线资源、增加基站负担的缺点，使得本发明可以节约宝贵的无线资源的同时减轻基站的负担，减小系统的干扰。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明应用场景的示意图。

具体实施方式

结合附图1对本发明的步骤作进一步详细描述。

步骤1，组内通信。

将一个D2D通信范围内的多个通信用户组成一组通信组1，将另一个D2D通信范围内的需要与通信组1内各用户进行信息交互的其他通信用户，组成一组通信组2。通信组1与通信组2分别对各自组内的每个用户采用D2D的方式与组内其他用户交互信息，每个用户获得各自组内其他用户的信息。

本发明的实施例中，选取两个通信组进行通信，每个通信组内各有两个通信用户。用户A和用户B在一个D2D通过范围内，组成通信组1，需要与通信组1中的用户A和用户B进行信息交互的用户C和用户D，在另一个D2D通信范围内，组成通信组2。用户A和用户C分别将各自的信息序列采用D2D的方式发送给用户B和用户D，用户B和用户D也分别将各自的信息序列采用D2D的方式发送给用户A和用户C。

本发明实施例的应用场景参照附图2，图2中有一个基站节点R，两个D2D通信组，分别为通信组1和通信组2。通信组1中有两个通信用户，分别为用户A和用户B，通信组2中有两个通信用户，分别为用户C和用户D。基站R部署双天线，四个通信用户均部署单天线，天线均采用半双工方式。

步骤2，用户编码。

对通信组1和通信组2内各用户的信息序列进行信道编码，分别得到每个用户的信息编码序列。

信道编码可以采用卷积码编码、Turbo码编码或LDPC码编码三种编码方式中的任意一种：

卷积码编码是对信息序列和卷积编码器对应的生成序列进行卷积运算来获得编码序列的编码方法。

Turbo码编码器由两个反馈的系统卷积编码器通过一个交织器并行连接而成。信息序列经过第一个编码器，输出得到第一组校验序列；信息序列经过交织后传送到第二个编码器，输出得到第二组校验序列；将信息序列、第一组校验序列和第二组校验序列合并成单个序列，得到编码序列。

LDPC码编码：采用随机构造法生成一个满足一定度分布的稀疏校验矩阵，利用高斯消去法，将非系统形式的校验矩阵转化为右边是单位阵形式的系统校验矩阵H，由G·H^T＝0，得到生成矩阵G，对信息序列和生成矩阵进行相乘，得到编码序列。

本发明实施例中，分别对通信组1和通信组2中的四个用户的信息序列，用户A的信息序列s_a、用户B的信息序列s_b、用户C的信息序列s_c和用户D的信息序列s_d进行信道编码。信道编码采用Turbo码，对用户A的信息序列s_a进行Turbo编码：将信息序列s_a作为第一个编码器的输入，得到的输出为第一组校验序列，将s_a经过交织器后作为第二个编码器的输入，得到的输出作为第二组校验序列，将用户A的信息序列、第一组校验序列和第二组校验序列合并为一个序列，得到了用户A的信息编码序列i_a。用这种方法用户B得到了信息编码序列i_b，用户C得到了信息编码序列i_c，用户D得到了信息编码序列i_d。

步骤3，用户向基站发送消息。

对各用户的信息编码序列分别进行二进制相移键控BPSK调制，得到各用户的调制序列。通信组1与通信组2分别在各自的组内两两用户间协作共享天线，采用空时编码的方式分别将各用户的调制序列发送给基站。

本发明实施例中，分别对通信组1和通信组2中的四个用户的信息编码序列进行二进制相移键控调制BPSK，得到四个用户的调制序列。

按照下式，对信息编码序列进行二进制相移键控调制：

x_n＝2i_n-1

其中，x_n表示编码序列i_n经过二进制相移键控调制后的调制序列，i_n表示用户n的编码序列。

本发明实施例中，通信组1中用户A和用户B彼此共享天线，采用空时编码的方式向基站协作发送用户A的调制序列x_a，通信2中用户C和用户D彼此共享天线，采用空时编码的方式向基站协作发送用户C的调制序列x_c。通信组1中用户A和用户B彼此共享天线，采用空时编码的方式向基站协作发送用户B的调制序列x_b，通信2中用户C和用户D彼此共享天线，采用空时编码的方式向基站协作发送用户D的调制序列x_d。

为了保证不同时刻的发送信号间相互正交，在发送端抑制干扰，同时接收端译码简单，本发明采用空时编码发送信号。

按照下式得到空时编码后的发送矩阵，利用空间和时间两个维度同时发送消息：

$T_n=\left[\begin{array}{cc}{x}_{n1}& x_{n3}\\ x_{n2}& x_{n4}\end{array}\right]$

其中，T_n表示空时编码后的用户n的发送矩阵，不同用户对应不同的发送矩阵，矩阵中的行表示空间维度中的发送天线，列表示时间维度中的发送时刻；x_n1表示发送序列中的奇数比特数据，x_n2表示发送序列中的偶数比特数据，x_n3表示发送序列中的偶数比特数据的负共轭，x_n4表示发送序列中的奇数比特数据的共轭。

在本发明实施例中，对通信组1和通信组2中的四个用户按照下式得到四个不同的发送矩阵：

$T_A=\left[\begin{array}{cc}{x}_{a1}& x_{a3}\\ x_{a2}& x_{a4}\end{array}\right],$ $T_B=\left[\begin{array}{cc}{x}_{b1}& x_{b3}\\ x_{b2}& x_{b4}\end{array}\right]$

$T_C=\left[\begin{array}{cc}{x}_{c1}& x_{c3}\\ x_{c2}& x_{c4}\end{array}\right],$ $T_D=\left[\begin{array}{cc}{x}_{d1}& x_{d3}\\ x_{d2}& x_{d4}\end{array}\right]$

其中，T_A表示发送用户A的调制序列对应的发送矩阵，T_B表示发送用户B的调制序列对应的发送矩阵，T_B表示发送用户C的调制序列对应的发送矩阵，T_D表示发送用户D的调制序列对应的发送矩阵；四个发送矩阵中的行表示空间维度中的发送天线，列表示时间维度中的发送时刻；矩阵T_A中，x_a1表示用户A的天线在奇数时刻，发送序列x_a中的奇数比特数据，x_a2表示用户B的天线在奇数时刻，发送序列x_a中的偶数比特数据，x_a3表示用户A的天线在偶数时刻，发送序列x_a中的偶数比特数据的负共轭，x_a4表示用户B的天线在偶数时刻，发送序列x_a中的奇数比特数据的共轭；矩阵T_B中，x_b1表示用户A的天线在奇数时刻，发送序列x_b中的奇数比特数据，x_b2表示用户B的天线在奇数时刻，发送序列x_b中的偶数比特数据，x_b3表示用户A的天线在偶数时刻，发送序列x_b中的偶数比特数据的负共轭，x_b4表示用户B的天线在偶数时刻，发送序列x_b中的奇数比特数据的共轭；矩阵T_C中，x_c1表示用户C的天线在奇数时刻，发送序列x_c中的奇数比特数据，x_c2表示用户D天线在奇数时刻，发送序列x_c中的偶数比特数据，x_c3表示用户C的天线在偶数时刻，发送序列x_c中的偶数比特数据的负共轭，x_c4表示用户D的天线在偶数时刻，发送序列x_c中的奇数比特数据的共轭；矩阵T_D中，x_d1表示用户C的天线在奇数时刻，发送序列x_d中的奇数比特数据，x_d2表示用户D天线在奇数时刻，发送序列x_d中的偶数比特数据，x_d3表示用户C的天线在偶数时刻，发送序列x_d中的偶数比特数据的负共轭，x_d4表示用户D的天线在偶数时刻，发送序列x_d中的奇数比特数据的共轭。

步骤4，基站译码。

基站对接收到的来自各用户的信号进行估计与检测并对检测出的信号进行信道译码，得到各用户信息估计序列。

本发明实施例中，基站对接收到来自用户A和用户C的信号采用最小均方误差干扰消除方法进行检测，得到用户A和用户C的估计信号，对估计信号采用Turbo码译码，得到用户A和用户C的信息序列估计值。基站对接收到来自用户B和用户D的信号采用最小均方误差干扰消除方法进行检测，得到用户B和用户D的估计信号，对估计信号采用与信道编码方式相对应的卷积码译码、Turbo码译码或LDPC码译码方式，得到用户B和用户D的信息序列估计值。

卷积码译码常采用维特比算法，它是一种最大似然译码算法，译码器选择的输出总是使接收序列条件概率最大的码字。

Turbo码译码器由两个软输入软输出译码器串行级联组成。译码器1对分量码1进行最佳译码，其中，分量码1由信息序列和第一组校验序列组成，产生关于信息序列中每一比特的似然信息，并将外信息经过交织送给译码器2，译码器2将此外信息作为先验信息，对分量码2进行最佳译码，其中，分量码2由交织后的信息序列和第二组校验序列组成，产生关于交织后的信息序列中每一比特的似然信息，然后将外信息经过解交织送给译码器1，进行下一次译码。这样，经过多次迭代，译码器1和译码器2的外信息趋于稳定，似然比渐近值逼近于整个码的最大似然译码，然后对此似然比进行硬判决，得到信息序列的每一比特的最佳估计序列。

LDPC码译码可采用比特翻转译码算法，先将从信道得到的译码器输入数据硬判决为‘0’、‘1’序列，并把该序列带入校验矩阵计算各个校验方程的校验结果，得到相应的错误图样。根据错误图样可以找出使得校验方程不成立数目最多的比特节点，然后将该比特节点翻转，完成一次译码迭代。如果再次进行译码校验得到的错误图样没有错误出现，则译码终止，否则在达到最大迭代次数前不断重复译码过程，直到所有的校验方程都成立。

基站对接收信号y_R进行检测与译码：

y_R＝H₁x_a+H₂x_c+n_R

其中，y_R表示基站接收的用户A和用户C的信号，H₁和H₂分别表示通信组1和通信组2到基站的等效信道状态矩阵，x_a和x_c分别表示用户A和用户C的信息调制序列，n_R表示基站受到的噪声干扰。

采用最小均方误差的方法，分别求出信息调制序列x_a和x_c的最优检测矩阵W_a和W_C，其中，x_a表示用户A的信息调制序列，W_a表示x_a的最优检测矩阵，x_c表示用户C的信息调制序列，W_c表示x_c的最优检测矩阵。

分别对等效信道状态矩阵H₁和H₂进行求模运算，取模值较大的矩阵所对应的信号作为先估计的信号。假设矩阵H₁的模值较大，则先估计信号x_a。若先估计信号x_a，通过下式得到用户A信息编码序列的估计值：

${\hat{i}}_a=W_a{y}_R$

其中，

表示用户A信息编码序列的估计值，W_a表示用户A信息调制序列x_a的最优检测矩阵，y_R表示基站接收的信号。

将用户A信息编码序列的估计值从接收信号中减去，得到新的接收信号

其中，y_new表示新的接收信号，y_R基站接收的信号，H₁表示通信组1到基站的等效信道状态矩阵，

表示用户A信息编码序列的估计值。

通过下式得到用户C信息编码序列x_c的估计值：

${\hat{i}}_c=W_c{y}_{\mathrm{new}}$

其中，

表示用户C信息编码序列的估计值，W_c表示用户C信息编码序列x_c的最优检测矩阵，y_new表示第三步中得到的新的接收信号。

基站节点分别对通信组1中的用户A的估计信号

和通信组2中用户C的估计信号

进行信道译码。信道译码采用Turbo码译码，对用户A的估计信号进行Turbo译码：译码器1对估计得到的用户A的信息序列和第一组校验序列进行译码，产生关于信息序列中每一比特的似然信息，并将外信息经过交织送给译码器2，译码器2将此外信息作为先验信息，对交织后的用户A的信息序列和第二组校验序列进行最佳译码，产生关于交织后的信息序列中每一比特的似然信息，然后将外信息经过解交织送给译码器1，进行下一次译码。这样，经过多次迭代，译码器1和译码器2的外信息趋于稳定，似然比渐近值逼近于整个码的最大似然译码，然后对此似然比进行硬判决，得到

的每一比特的最佳估计序列

表示用户A信息序列的估计值。用这种方法得到用户C信息序列的估计序列

基站对接收信号y′_R进行检测与译码：

y′_R=H′₁x_b+H′₂x_b+n_R

其中，y′_R表示基站接收的用户B和用户D的信号，H′₁和H′₂分别表示通信组1和通信组2到基站的等效信道状态矩阵，x_b和x_d分别表示调制后的用户B和用户D的信息序列，n′_R表示基站受到的噪声干扰。

采用最小均方误差的方法，分别求出信息调制序列x_b和x_d的最优检测矩阵W_b和W_d，其中，x_b表示用户B的信息调制序列，W_b表示x_b的最优检测矩阵，x_d表示用户D的信息调制序列，W_d表示x_d的最优检测矩阵。

分别对等效信道状态矩阵H′₁和H′₂进行求模运算，取模值较大的矩阵所对应的信号作为先估计的信号。假设矩阵H′₁的模值较大，则先估计信号x_b。若先估计信号x_b，通过下式得到用户B信息编码序列的估计值：

${\hat{i}}_b=W_b{y}_R^{\′}$

其中，

表示用户B信息编码序列的估计值，W_b表示信息用户B调制序列x_b的最优检测矩阵，y′_R表示基站的接收信号。

将用户B信息编码序列的估计值

从接收信号中减去，得到新的接收信号

其中，y′_new表示新的接收信号，y′_R基站接收的信号，H′₁表示通信组1到基站的等效信道状态矩阵，

表示用户B信息编码序列的估计值。

通过下式得到用户D信息编码序列x_d的估计值：

${\hat{i}}_d=W_d{y}_{\mathrm{new}}^{\′}$

其中，

表示用户D信息编码序列的估计值，W_d表示用户D信息编码序列x_d的最优检测矩阵，y′_new表示第三步中得到的新的接收信号。

基站节点分别对通信组1中的用户B的估计信号和通信组2中用户D的估计信号

采用相同的Turbo码译码方法，分别得到用户B和用户D信息序列的估计值

和

步骤5，基站编码。

基站对各用户信息估计序列进行网络编码，得到网络编码后的信息序列。基站对网络编码后的信息序列进行信道编码，得到信息编码序列。

本发明实施例中，基站对用户A和用户C信息序列的估计序列进行网络编码，得到网络编码后的信息序列。对网络编码后的信息序列进行Turbo码编码得到网络编码后的信息编码序列；基站对用户B和用户D信息序列的估计序列进行网络编码，得到网络编码后的信息序列。对网络编码后的信息序列进行Turbo码编码，得到网络编码后的信息编码序列。

基站对用户A信息序列的估计值

和用户C信息序列的估计值

中相同位置的信息比特依次进行模2和，得到一个网络编码后的信息序列s_ac。对网络编码后的信息序列s_ac进行Turbo码编码，得到一个信息编码序列i_ac，i_ac表示用户A和用户C的信息经过网络编码后的信息编码序列。

基站对用户B信息序列的估计值

和用户D信息序列的估计值

中相同位置的信息比特依次进行模2和，得到一个网络编码信息序列s_bd。对网络编码后的信息序列s_bd进行Turbo码编码，得到一个信息编码序列i_bd，i_bd表示用户B和用户D的信息经过网络编码后的信息编码序列。

步骤6，基站向用户发送消息。

基站对信息编码序列进行二进制相移键控BPSK调制得到调制序列，采用空时编码的方式将调制序列分别广播给两个通信组。

本发明实施例中，基站分别对网络编码后的信息编码序列i_ac和i_bd采用与步骤3相同的二进制相移键控BPSK调制方式进行调制，得到相应的调制序列x_ac和x_bd，采用与步骤3相同的空时编码的方式分别将调制序列x_ac和x_bd广播给通信组1和通信组2。

按照下式得到调制序列x_ac和调制序列x_bd经过空时编码后的发送矩阵：

$T_1=\left[\begin{array}{cc}{x}_{11}& x_{13}\\ x_{12}& x_{14}\end{array}\right],$ $T_2=\left[\begin{array}{cc}{x}_{21}& x_{23}\\ x_{22}& x_{24}\end{array}\right]$

其中，T₁表示调制序列x_ac经过空时编码后的发送矩阵，T_bd表示调制序列x_bd经过空时编码后的发送矩阵。发送矩阵的行均表示发送天线，列均表示发送时刻。矩阵T₁中，x₁₁表示调制序列x_ac中的奇数比特数据，x₁₂表示调制序列x_ac中的偶数比特数据，x₁₃表示调制序列x_ac中的奇数比特数据的负共轭，x₁₄表示调制序列x_ac中的偶数比特数据的共轭；矩阵T₂中，x₂₁表示调制序列x_bd中的奇数比特数据，x₂₂表示调制序列x_bd中的偶数比特数据，x₂₃表示调制序列x_bd中的奇数比特数据的负共轭，x₂₄表示调制序列x_bd中的偶数比特数据的共轭。

步骤7，用户译码。

用户对接收的网络编码信息进行信道译码，得到网络编码信息估计序列。用户对网络编码信息估计序列与步骤1中获得的组内其他用户信息，按照信息比特进行异或运算，得到另一个通信组中的各用户信息，完成了组间通信。

本发明实施例中，通信组1中的用户A和通信组2中的用户C，分别对接收到的用户A和用户C的网络编码数据进行译码，再分别对接收到的用户B和用户D的网络编码数据进行译码。根据接收到的用户A和用户C的网络编码数据信息，通信组1中的两个用户可以得到用户C的信息，通信组2中的两个用户可以得到用户A的信息。根据接收到的用户B和用户D的网络编码数据信息，通信组1中的两个用户可以得到用户D的信息，通信组2中的两个用户可以得到用户B的信息。

通信组1的用户B将接收的来自基站R的信息发送给组内的用户A，同喜组2的用户D将接收的来自基站R的信息发送给用户C。

用户A根据收到的用户B的信息和收到的来自基站R的信息，得到网络编码的编码序列估计值。用户C根据收到的用户D的信息和收到的来自基站R的信息，得到网络编码的编码序列估计值。

通信组1的用户A和通信组2的用户C分别对编码序列估计值进行Turbo码译码，得到网络编码数据的信息序列估计值。

用户A和用户C分别将得到的用户A和用户C的网络编码数据的信息序列估计值

发送给用户B和用户D。

用户A对信息序列s_a和网络编码信息序列估计值按照位置相同的信息比特进行异或运算的方法，得到用户C的信息；用户B对网络编码信息序列估计值

和从步骤1中得到的用户A的信息序列s_a，按照位置相同的信息比特进行异或运算的方法，得到用户C的信息；用户C对网络编码信息序列估计值

和信息序列s_c，按照位置相同的信息比特进行异或运算的方法，得到用户A的信息；用户D对网络编码信息序列估计值

和从步骤1中得到的用户C的信息序列s_c，按照位置相同的信息比特进行异或运算的方法，得到用户A的信息。

用户A和用户C分别将得到的用户B和用户D的网络编码数据的信息序列估计值

发送给用户B和用户D。

用户A对网络编码信息序列估计值

和从步骤1中得到的用户B的信息序列s_b，按照位置相同的信息比特进行异或运算的方法，得到用户D的信息；用户B对网络编码信息序列估计值

和信息序列s_b，按照位置相同的信息比特进行异或运算的方法，得到用户D的信息；用户C对网络编码信息序列估计值

和从步骤1中得到的用户D的信息序列s_d，按照位置相同的信息比特进行异或运算的方法，得到用户B的信息；用户D对网络编码信息序列估计值

和信息序列s_d，按照位置相同的信息比特进行异或运算的方法，得到用户B的信息。

本发明实施例中，通过步骤1至步骤7，四个用户不仅得到了本通信组中的另一个用户的信息，还得到了另一个通信组中的两个用户的信息，完成了组内通信和组间通信。

Claims (6)

1.一种基于D2D组间通信的多用户协同传输方法，包括步骤如下：

(1)组内通信：

1a)将一个D2D通信范围内的多个通信用户组成一组通信组1，将另一个D2D通信范围内的需要与通信组1内各用户进行信息交互的其他通信用户，组成一组通信组2；

1b)通信组1与通信组2分别对各自组内的每个用户采用D2D的方式与组内其他用户交互信息，每个用户获得各自组内其他用户的信息；

(2)用户编码：

对通信组1和通信组2内各用户的信息序列进行信道编码，分别得到每个用户的信息编码序列；

(3)用户向基站发送消息：

对各用户的信息编码序列分别进行二进制相移键控BPSK调制，得到各用户的调制序列；通信组1与通信组2分别在各自的组内两两用户间协作共享天线，采用空时编码的方式分别将各用户的调制序列发送给基站；

(4)基站译码：

基站对接收到的来自各用户的信号进行估计与检测并对检测出的信号进行信道译码，得到各用户信息估计序列；

(5)基站编码：

5a)基站对各用户信息估计序列进行网络编码，得到网络编码后的信息序列；

5b)基站对网络编码后的信息序列进行信道编码，得到信息编码序列；

(6)基站向用户发送消息：

基站对信息编码序列进行二进制相移键控BPSK调制得到调制序列，采用空时编码的方式将调制序列分别广播给两个通信组；

(7)用户译码：

7a)用户对接收的网络编码信息进行信道译码，得到网络编码信息估计序列；

7b)用户对网络编码信息估计序列与步骤(1)中获得的组内其他用户信息，按照信息比特进行异或运算，得到另一个通信组中的各用户信息，完成了组间通信。

2.根据权利要求1所述的基于D2D组间通信的多用户协同传输方法，其特征在于，步骤(2)和步骤5b)中所述的信道编码采用卷积码编码、Turbo码编码或LDPC码编码方法。

3.根据权利要求1所述的基于D2D组间通信的多用户协同传输方法，其特征在于，步骤(3)和步骤(6)中所述的二进制相移键控BPSK调制是通过下式实现的：

x_n＝2i_n-1

其中，x_n表示编码序列i_n经过二进制相移键控BPSK调制后的调制序列，i_n表示第n个用户的编码序列。

4.根据权利要求1所述的基于D2D组间通信的多用户协同传输方法，其特征在于，步骤(3)和步骤(6)中所述的空时编码是按照下式获得发送矩阵后，利用空间和时间两个维度同时发送信息：

$T_n=\left[\begin{array}{cc}{x}_{n1}& x_{n3}\\ x_{n2}& x_{n4}\end{array}\right]$

其中，T_n表示空时编码后的用户n的发送矩阵，不同用户对应不同的发送矩阵，矩阵中的行表示空间维度中的发送天线，列表示时间维度中的发送时刻；x_n1表示发送序列中的奇数比特数据，x_n2表示发送序列中的偶数比特数据，x_n3表示发送序列中的偶数比特数据的负共轭，x_n4表示发送序列中的奇数比特数据的共轭。

5.根据权利要求1所述的基于D2D组间通信的多用户协同传输方法，其特征在于，步骤(4)和步骤7a)中所述的信道译码采用与信道编码方式相对应的卷积码译码、Turbo码译码或LDPC码译码的译码方式。

6.根据权利要求1所述的基于D2D组间通信的多用户协同传输方法，其特征在于，步骤5a)中所述的网络编码是指对信息序列按比特进行模2和。

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