赵 翔,魏天伟

(1.中国科学院上海微系统与信息技术研究所,上海 200050;2.中国科学院大学,北京100049; 3.上海科技大学,上海 201210)

0 概述

物理层网络编码(Physical-layer Network Coding,PNC)在过去数十年里取得了非常大的成功[1]。 在文献[2]中,PNC和嵌套Lattice编码在双向中继信道(Two Way Relay Channel,TWRC)中的应用使得系统可达速率已经到了距离信道容量只差1/2 bit。之后,多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)系统在TWRC中的引入又进一步增加了系统的性能。文献[3-6]描述了一些非常有效的编码方案,如线性预编码、嵌套Lattice编码、串行干扰消除等。这些技术运用又使得通信系统的性能得到了很大的提高。

近年来,对多路中继信道(Multi-way Relay Channel,MRC)的研究也越来越多。在多路中继信道中,各个用户通过中继的帮助来互相共享信息[7-9]。特别地,文献[8-9]的模型假设各个用户都工作在互相配对的模式下。最近,文献[10-11]的工作又设想了一种叫做全速率交换的系统模式,在这个模型中,每个用户都需要知道所有其他用户的信息。其实这个系统模型在很多场合都是适用的。比如自组织网络,假设在这个网络里面所有的节点都需要和其他节点共享某一个文件,但是每个节点都只拥有这份文件的某一些不同的部分,这就是一个典型的全速率交换模型。文献[10-12]也对MIMO多路中继模型的自由度(Degree of Freedom,DoF)进行了分析。然而,实现系统最优的自由度未必可以实现最好的系统性能和系统信道容量。文献[3]提出的基于Lattice编码和广义奇异值分解(Generalized Singular Value Decomposition,GSVD)的方法在用户数是2的时候(即系统模型退化成双向中继信道)能够实现较好的性能,但是该方案对于用户数大于等于3的情况下就不适用了。……