[發明專利]基于物理層網絡編碼的速率功率自適應方法

在審

• 申請號: 201410835916.9
• 申請日: 2014-12-29
• 公開（公告）號: CN104540208A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 宋清洋;于堯;彭玉懷;王凡釗;劉亞;吳開來
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H04W52/26
• 分類號: H04W52/26
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發明屬于通信網絡技術領域，特別涉及一種基于物理層網絡編碼的速率功率自適應方法。

背景技術

網絡編碼可以提高無線網絡的吞吐量，傳統網絡編碼(conventional?network?coding，CNC)中，中繼節點分別接收來自源節點的數據包并進行編碼，然后將編碼后的數據包廣播出去；而物理層網絡編碼(physical-layer?network?coding，PNC)在CNC的基礎上可以更大程度的提高網絡吞吐量，采用物理層網絡編碼時，中繼節點對同時接收到的來自源節點的數據包進行編碼，并通過廣播信道進行廣播；PNC一股采用放大轉發(amplify-and-forward，AF)和去噪轉發(denoise-and-forward，DNF)兩種中繼方式，采用放大轉發方式的PNC也被稱為ANC。

在無線網絡中，信道條件隨著信道衰落情況和節點位置的變化而變化，為了最大化網絡吞吐量，自適應地改變數據傳輸速率以適應信道條件很有必要；大多數現有的工作主要集中研究支持傳統網絡編碼(CNC)的速率自適應機制，基于物理層網絡編碼(PNC)的速率自適應機制并沒有得到廣泛研究；然而PNC是在CNC分別對來自源節點數據包進行編碼的基礎上，采取對來自源節點的數據包進行同時編碼的策略，相比較于CNC而言，PNC進一步節省了傳輸時隙數，從而可以更大程度的提高網絡吞吐量，因此研究PNC在實際網絡中的應用具有很大的研究意義和實用價值；目前已有基于放大轉發(AF)PNC的速率自適應研究，但主要是考慮信道容量的影響，采取了固定速率、功率的方法，在實際應用中由于信道條件經常變化的影響，并不能總是準確找到最優解，網絡吞吐量還可以得到進一步提高，而基于去噪轉發(DNF)PNC的功率-速率自適應還從未被人研究過。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出一種基于物理層網絡編碼的速率功率自適應方法，以達到提高網絡吞吐量、降低傳輸時延、保證網絡可靠性和方便實際應用的目的。

本發明技術方案如下：

基于物理層網絡編碼的速率功率自適應方法，包括以下步驟：

步驟1、設置網絡中信號在加性高斯白噪聲信道上傳輸，發射端1、發射端2和中繼路由器發射的信號均采用M-QAM調制方式，接收端1和接收端2解碼信號均基于最小距離準則，基帶信號設定為滾降系數為1的升余弦脈沖信號；

步驟2、信號傳輸第一時隙，發射端1將信號發送到中繼路由器，發射端2將信號發送到中繼路由器，同時接收端1監聽發射端2發射的信號，接收端2監聽發射端1發射的信號；

步驟3、根據發射端1到中繼路由器的信道系數、發射端1發送的信號、發射端2到中繼路由器的信道系數、發射端2發送的信號和無線網絡中的噪聲，獲取中繼路由器接收到的中繼疊加信號；根據發射端1到接收端1的信道系數、發射端1發送的信號、發射端2到接收端1的信道噪聲、發射端2到接收端1的信道系數和發射端2發送的信號，獲得接收端1監聽到的信號；根據發射端2到接收端2的信道系數、發射端2發送的信號、發射端1到接收端2的信道噪聲、發射端1到接收端2的信道系數和發射端1發送的信號，獲得接收端2監聽到的信號；

步驟4、構建解碼后誤比特率、發射功率和傳輸速率之間的關系，具體步驟如下：

步驟4.1、設定誤符號率等于解碼后誤比特率，根據調制階數、發射端1到中繼路由器的信道系數、發射端2到中繼路由器的信道系數、發射端1的發射功率、發射端2的發射功率、噪聲功率和中繼路由器的外界有害干擾功率，獲得中繼路由器接收到中繼疊加信號的解碼后的誤符號率，即中繼路由器接收到中繼疊加信號的解碼后誤比特率，構建中繼疊加信號的解碼后誤比特率、發射端1的發射功率、發射端2的發射功率和信號傳輸速率之間的關系；

步驟4.2、根據調制階數、發射端2到接收端1的信道系數、發射端1到接收端1的信道系數、發射端1的發射功率、發射端2的發射功率、噪聲功率和接收端1的外界有害干擾功率，獲得接收端1監聽到信號的解碼后誤比特率，構建接收端1監聽到信號的解碼后誤比特率、發射端1的發射功率、發射端2的發射功率和信號傳輸速率之間的關系；

步驟4.3、根據調制階數、發射端1到接收端2的信道系數、發射端2到接收端2的信道系數、發射端1的發射功率、發射端2的發射功率、噪聲功率和接收端2的外界有害干擾功率，獲得接收端2監聽到信號的解碼后誤比特率，構建接收端2監聽到信號的解碼后誤比特率、發射端1的發射功率、發射端2的發射功率和信號傳輸速率之間的關系；