[發(fā)明專利]一種在多用戶信道中實現(xiàn)物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的無線通信方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210519789.2
• 申請日: 2012-12-06
• 公開（公告）號: CN102983945A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于啟月;張德有;孟維曉;劉濤
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 張宏威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無線通信領(lǐng)域。

背景技術(shù)

相比于有線通信，無線通信最顯著的特點是其具有廣播的特性，即一個發(fā)送節(jié)點發(fā)送的電磁波信號可以被多個節(jié)點同時接收到。同樣地，一個接收節(jié)點也可能同時接收到來自多個發(fā)送節(jié)點發(fā)送的信號。無線通信的這種廣播特性會引起信號間的相互干擾，給整個通信過程造成負(fù)面的影響。例如在傳統(tǒng)的802.11網(wǎng)絡(luò)中，由于存在一跳的包與另一臨近跳的包在同一個業(yè)務(wù)流中碰撞的“干擾”現(xiàn)象，對于一個包含多跳的網(wǎng)絡(luò)來說，它的理論吞吐量還不及單跳時的1/4。所以，在當(dāng)今大多數(shù)無線通信系統(tǒng)的設(shè)計過程中都會盡力避免或者減少這種信號間的相互干擾。

據(jù)此蔡寧和李碩彥等人提出了網(wǎng)絡(luò)編碼(Network?Coding，NC)的概念，旨在利用中間節(jié)點的計算能力對轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行混合計算，以此獲得網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸能力。隨著研究的進(jìn)一步深入，網(wǎng)絡(luò)編碼在提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量、改善負(fù)載均衡、減少傳輸延遲、節(jié)省節(jié)點能耗等方面較傳統(tǒng)通信顯示出其優(yōu)越性。

網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)被認(rèn)為是本世紀(jì)通信領(lǐng)域中的一項重大突破，它受到了國際學(xué)術(shù)界和科研機構(gòu)的廣泛關(guān)注，并在此基礎(chǔ)上獲得了大量的理論及應(yīng)用研究成果。其中最引人注目的成果應(yīng)該是Liew等人在2006年提出的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼(Physical-layer?Network?Coding，PNC)。物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的基本思想是基于網(wǎng)絡(luò)編碼在物理層的實現(xiàn)，即通過正確的調(diào)制解調(diào)技術(shù)實現(xiàn)中繼節(jié)點的電磁波信號的疊加向伽羅華域數(shù)據(jù)比特流的邏輯運算的轉(zhuǎn)換，從而可以得到更好的傳輸性能。

相比于傳統(tǒng)傳輸方式和現(xiàn)已相當(dāng)成熟的網(wǎng)絡(luò)編碼方式，物理層網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)已經(jīng)顯現(xiàn)出了極大的優(yōu)越性，它既獲得更大的系統(tǒng)吞吐量增益，減少傳輸延遲，同時由于物理鏈路層傳輸?shù)氖呛铣尚盘?，所以也提高了物理層面的機密性。這些以往技術(shù)所不能比擬的優(yōu)點使得物理層網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。

目前對于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的研究大多還僅限于由三個節(jié)點組成的線性網(wǎng)絡(luò)，涉及多個用戶節(jié)點的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼方式的研究還比較少，對于這種情況下的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的特性還缺乏了解。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了實現(xiàn)在含有多個用戶節(jié)點但只有一個中繼節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)中基于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的無線信號傳輸，從而提供一種在多用戶信道中實現(xiàn)物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的無線通信方法。

一種在多用戶信道中實現(xiàn)物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的無線通信方法，其特征是：含有N個用戶節(jié)點且只有一個中繼節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)中，N為大于或等于2的整數(shù)，它的無線通信方法由以下步驟實現(xiàn)：

步驟一、分別產(chǎn)生N個用戶的編碼比特信息S₁、S₂…S_N，并對所述N個用戶的編碼比特信息S₁、S₂…S_N分別進(jìn)行MFSK調(diào)制，獲得N個用戶的調(diào)制后信號S₁(t)、S₂(t)…S_N(t)；

步驟二、將步驟一中獲得的N個用戶的調(diào)制后信號S₁(t)、S₂(t)…S_N(t)同時發(fā)送至中繼節(jié)點R；所述中繼節(jié)點R將收到的N個用戶的調(diào)制后信號S₁(t)、S₂(t)…S_N(t)相加，獲得和信號r_R(t)；

步驟三、中繼節(jié)點R根據(jù)預(yù)設(shè)的判決規(guī)則對步驟二中獲得的和信號r_R(t)進(jìn)行判決，獲得判決信號并將所述判決信號映射為網(wǎng)絡(luò)編碼信息S_R；

步驟四、中繼節(jié)點R將步驟中獲得的網(wǎng)絡(luò)編碼信息S_R進(jìn)行MFSK調(diào)制，獲得調(diào)制后的信號S_R(t)，并將該調(diào)制后的信號S_R(t)向N個用戶廣播；

步驟五、N個用戶分別對中繼節(jié)點廣播的調(diào)制信號S_R(t)進(jìn)行MFSK解調(diào)，每個用戶均獲得解調(diào)后的網(wǎng)絡(luò)編碼信息；

步驟六、中繼節(jié)點R向N個用戶廣播第i個用戶的調(diào)制信號；所述i為小于或等于N正整數(shù)，且i的初始值為1；

步驟七、N個用戶分別對接收到的第i個用戶的調(diào)制信號進(jìn)行MFSK解調(diào)，獲得第i個用戶的編比特信息；