[发明专利]基于网络编码的毫米波与微波混合中继传输协助系统

说明书

一种基于网络编码的毫米波与微波混合中继传输协助系统，包括：宏基站、中继基站和终端设备；宏基站与中继基站中均包括大规模MIMO毫米波；宏基站的通信方式包括毫米波通信和微波通信；中继基站工作在全双工模式；终端设备从核心网同时下载多个文件过程中，一加密文件从宏基站通过微波通信直接传输至终端设备，从所述宏基站传输至所述中继基站的数据包及从所述中继基站传输至所述终端设备的数据包均采用毫米波传输，且所述数据包进行了网络编码。本发明不仅可以提升数据传输的安全隐私性，同时还可以在必要的时候增加传输的数据量，从而提升终端设备下载文件传输过程的工作效率、稳定性以及安全性。

技术领域

涉及无线通信技术领域，涉及到移动蜂窝网中相当常用的中继基站、链式通信网络以及网络编码技术，还涉及MEC(移动边缘缓存，后文可简称MEC或边缘缓存)，特别涉及到一种基于网络编码的毫米波与微波混合中继传输协助系统。

背景技术

“中继”是指一种承载两点间通讯的功能模式，可以将来自上个通信点的信号接受、放大后转达至下一个通信点，在许多不同的行业领域都有各自的应用。在蜂窝网络中，“中继”则具体指无线中继站(Relay Station)，也称直放站，是一个双向的射频、同频、宽频带线性放大接力设备。它分别接收和转发来自宏基站和移动台的信号，常用以辅助配合宏基站(Base Station)解决蜂窝式移动电话通信网中由于地形或人为障碍物引起的阴影区、盲区、死角和隧道中的通信，提升移动台(Mobile Station)的通信质量。

中继蜂窝网是将中继技术、多跳结构与传统蜂窝网络融合的产物。在传统的蜂窝网络架构中引入中继基站，并且使用多跳链路，移动终端可以经过一个或多个中继站与基站相连，从而增强小区覆盖，提高吞吐量，对抗了信道衰落。蜂窝网中继由于功能上接近于宏基站，但是造价成本上低于宏基站，同时极具灵活性，因此在如今的蜂窝网中被大量使用。具体的实用意义包含：(1)用于提升小区终端设备的通信性能，(2)用于增加系统容量，(3)扩展小区覆盖范围，(4)消除小区中的覆盖盲点，(5)提供建筑物、隧道和地下通信场所的通信覆盖，(6)提供临时性的应急通信。

中继基站在如今的蜂窝网中是相当常见且使用的基站，由于它特有的优势因此可以灵活地与其他网络技术协作结合，以此来实现更多更高效的通信方案。尤其对于毫米波通信，由于毫米波的衰减较快因此需要借助中继设备进行协作，从而扩充传输距离并且在一定的方案下服务于不同的应用场景。

网络编码则是近年来兴起的研究热点。传统的编码思想集中于信源端，或者说编码的主要工作是由信源承担的。而网络编码的核心思想是允许网络中间节点对不同的信息流进行重新编码，成为一路信息流，该理论打破了独立不相关比特信息无法再进行压缩的理论局限，也可以认为网络编码是把传统的存储转发的路由技术更一般化。

网络编码是在网络中的各个节点上，对各条信道上收到的信息进行线性或者非线性的处理，然后转发给下游节点，中间节点扮演着编码器或信号处理器的角色。传统的通信网络节点传送数据的方式是存储转发，即除了数据的发送节点和接收节点以外的节点只负责路由，而不对数据内容做任何处理，中间节点扮演着转发器的角色，网络编码则转变了传统节点的角色，在节点上对数据进行编码、处理，是提高网络吞吐量、鲁棒性和安全性的有效方法，目前在无线网络、P2P系统、分布式文件存储和网络安全等领域发展结合应用。

下面以一个网络编码典型例子对其基本思想进行介绍：如图1所示，单源、两宿的多播网络。假设从A发送两个信息流u₁,u₂到信宿端F和G，每条点到点的链路都是无差错的，且最大容量都是‘1’。

为了实现多播，传统的路由机制如图2所示，其中虚线表示对信息流u₁的传递，实线表示对信息流u₂的传递。可以看出从D到E的链路使用了两次，受到了D到E的链路容量的限制，即“网络瓶颈”。