[發(fā)明專利]一種雙向中繼信道物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的符號(hào)檢測(cè)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010110980.6
• 申請(qǐng)日: 2020-02-24
• 公開（公告）號(hào): CN111314027A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王萌;黨小宇;郝崇正;虞湘賓;楊凌輝;張嘉紋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L1/00
• 分類號(hào): H04L1/00
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 陳月菊

本發(fā)明公開了一種雙向中繼信道物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的符號(hào)檢測(cè)方法，包括：兩發(fā)射節(jié)點(diǎn)對(duì)各自節(jié)點(diǎn)基帶碼元序列進(jìn)行部分響應(yīng)連續(xù)相位調(diào)制，再進(jìn)行Laurent分解，得到兩發(fā)射信號(hào)；將兩個(gè)發(fā)射信號(hào)同時(shí)獨(dú)立地經(jīng)信道傳輸?shù)竭_(dá)中繼接收端，得到接收信號(hào)；設(shè)計(jì)中繼端物理層網(wǎng)絡(luò)編碼規(guī)則，并據(jù)此計(jì)算接收信號(hào)的似然函數(shù)；根據(jù)最大似然準(zhǔn)則確定發(fā)射符號(hào)對(duì)，對(duì)其映射獲得物理層網(wǎng)絡(luò)編碼結(jié)果。本發(fā)明能夠在采用部分響應(yīng)連續(xù)相位調(diào)制的前提下，對(duì)于雙向中繼信道PNC，實(shí)現(xiàn)性能穩(wěn)定可靠的符號(hào)檢測(cè)；通過Monte?Carlo仿真進(jìn)行驗(yàn)證可知，不同的誤碼率條件下，所述方法均能有效對(duì)指定符號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，驗(yàn)證了本算法的正確性和可行性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字通信技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種雙向中繼信道物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的符號(hào)檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

隨著移動(dòng)通信終端數(shù)目的迅猛增長(zhǎng)和數(shù)字通信技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，無線通信資源日益緊張，高效通信逐漸成為一種趨勢(shì)。因此，如何提高頻譜資源利用率逐漸成為無線通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。物理層網(wǎng)絡(luò)編碼(Physical-layer Network Coding,PNC)由于其高效的吞吐量特性，一經(jīng)提出就引起了廣泛的關(guān)注，并成為現(xiàn)代無線通信的研究熱點(diǎn)。它充分利用電磁波在無線環(huán)境中自然疊加的特性，將干擾變成網(wǎng)絡(luò)編碼算法的一部分，在中繼端對(duì)接收到的疊加信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、映射和廣播，終端根據(jù)廣播信息和自身信息獲得其他節(jié)點(diǎn)的發(fā)送信息。PNC大大提高了系統(tǒng)的吞吐量，在雙向中繼信道(Two-way RelayChannel,TWRC)中，相較于傳統(tǒng)的多跳傳輸方案相比，PNC的吞吐量提高了100％。

連續(xù)相位調(diào)制(Continuous Phase Modulation,CPM)具有包絡(luò)恒定以及相位連續(xù)等優(yōu)點(diǎn)，由于其包絡(luò)恒定，對(duì)功率放大器的線性失真不敏感；而相位連續(xù)的特性，使得其帶外輻射小，從而產(chǎn)生較小的鄰道干擾。相較于采用其他調(diào)制的信號(hào)，其優(yōu)越的性能使得其在衛(wèi)星通信、深空探測(cè)以及戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈當(dāng)中都有廣闊的應(yīng)用前景。

目前關(guān)于PNC的研究大都使用線性調(diào)制方式如相移鍵控(Phase-Shift Keying,PSK)、脈沖幅度調(diào)制(Pulse Amplitude Modulation,PAM)和正交幅度調(diào)制(QuadratureAmplitude Modulation,QAM)等，但是由于這些線性調(diào)制方式自身頻譜效率的限制，難以應(yīng)用在一些功率嚴(yán)格受限的無線通信場(chǎng)合(如衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信等)。連續(xù)相位調(diào)制具有頻譜效率高和功率效率高的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了線性調(diào)制方式的缺陷。但目前關(guān)于CPM-PNC的研究大多采用全響應(yīng)CPM(Full Response CPM,FR-CPM)調(diào)制方式，而實(shí)際上部分響應(yīng)CPM(PartialResponse CPM-PNC,PR-CPM)信號(hào)頻帶更加緊湊，頻譜效率更高，已有文獻(xiàn)研究了PNC系統(tǒng)下部分響應(yīng)CPM信號(hào)的逐符號(hào)檢測(cè)性能分析。例如專利號(hào)為CN201710952229.9的發(fā)明“一種基于連續(xù)相位調(diào)制的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼方法”中提出了一種基于連續(xù)相位調(diào)制的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼方法，在物理層網(wǎng)絡(luò)編碼PNC中采用連續(xù)相位調(diào)制CPM，CPM包括全響應(yīng)及部分響應(yīng)，CPM信號(hào)采用傾斜相位模型，中繼信道中，兩路疊加的CPM信號(hào)用聯(lián)合狀態(tài)網(wǎng)格圖來表示，根據(jù)該網(wǎng)格圖即可采用Viterbi算法實(shí)現(xiàn)對(duì)兩路CPM信號(hào)的聯(lián)合檢測(cè)。本發(fā)明研究無線雙向中繼信道中基于CPM調(diào)制方式的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼方案，適用于常規(guī)的CPM信號(hào)，并且對(duì)于具有特定形式調(diào)制指數(shù)的CPM信號(hào)，也能夠大大減少疊加信號(hào)的網(wǎng)格狀態(tài)數(shù)，從而降低檢測(cè)復(fù)雜度。但并沒有考慮信道狀態(tài)信息，并且PR-CPM信號(hào)固有的相位記憶特性也未得到充分利用。

在采用部分響應(yīng)連續(xù)相位調(diào)制的前提下，對(duì)于雙向中繼信道PNC，如何采用一種性能穩(wěn)定可靠的符號(hào)檢測(cè)方法，是本發(fā)明研究的重點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種雙向中繼信道物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的符號(hào)檢測(cè)方法，能夠在采用部分響應(yīng)連續(xù)相位調(diào)制的前提下，對(duì)于雙向中繼信道PNC，實(shí)現(xiàn)性能穩(wěn)定可靠的符號(hào)檢測(cè)；通過Monte-Carlo仿真進(jìn)行驗(yàn)證可知，不同的誤碼率條件下，所述方法均能有效對(duì)指定符號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，驗(yàn)證了本算法的正確性和可行性。