[發明專利]多徑衰落信道中物理層網絡編碼的信號處理方法和裝置

在審

• 申請號: 202310083858.8
• 申請日: 2023-02-09
• 公開（公告）號: CN115801198A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 李芳菲;張明龍
• 申請（專利權）人: 杭州徠斐科技有限公司
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04W88/04
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 郭燕;彭家恩

一種多徑衰落信道中物理層網絡編碼的信號處理方法和裝置，其中的方法包括：在預定的時刻對接收信號進行采樣，使采樣得到的信號符合馬爾科夫鏈的性質，根據采樣得到的信號構造泰勒圖，并根據采樣得到的信號計算該信號中包括的來自終端節點A和B的符號所有可能的符號組合的后驗概率，然后再將這些后驗概率組合起來作為泰勒圖中證據節點的概率向量，根據置信傳播的法則在泰勒圖上進行概率傳遞，利用每個碼元周期內最后一個采樣信號對應的變量節點計算的后驗概率進行判決。由于利用泰勒圖進行概率傳遞，使得能夠綜合各個采樣信號的信息進行信號的判決，而不是孤立地看待各個采樣信號，從而提高了多徑衰落信道中物理層網絡編碼的準確率。

技術領域

本發明涉及通信技術領域，具體涉及多徑衰落信道中物理層網絡編碼的信號處理方法和裝置。

背景技術

近年來隨著無線通信技術的進步和移動互聯網的大規模應用，無線網絡和通信已經成為一種越來越受歡迎的網絡接入方式和通信技術，深刻地改變了人們的生活。網絡規模的擴大和數據通信的迅猛增長，給現有的無線通信技術帶來了新的挑戰。物理層網絡編碼[1]在無線網絡中的應用是近年來的研究熱點。物理層網絡編碼利用電磁波在傳輸過程中的疊加特性，進一步挖掘了無線網絡的通信潛力，從而有效地提升了無線網絡的吞吐率。

如圖1所示，在一個無線雙向中繼網絡中，終端節點A和B想通過中繼節點R各自發送一條信息給對方，在沒有物理層網絡編碼和半雙工通信的情況下，最少需要4個時隙。在第一和第二個時隙中，A、B各發一條信息給R，在第三、四個時隙中，R分別把收到的2條信息依次發送出去。而在使用了物理層編碼之后則只需要2個時隙就可完成信息的交換：在第一個時隙中A和B同時發送信息給R，R對收到的信息進行編碼；在第二個時隙中，R將編碼后信息同時發送給A和B，A、B在接收到編碼信息之后，根據自己已有的信息，就可解碼出對方發送的信息。

此前的物理層網絡編碼的研究主要集中在單路徑衰落的信道中。然而，在實際的通信環境中，多徑衰落的信道幾乎是難以避免的，因為電磁波信號在傳輸過程中往往受到其他物體反射，所以在接收端接收到的信號是多條路徑疊加起來的發生了畸變的信號。因此，研究物理層網絡編碼在多徑衰落信道中的信號處理具有重要的現實意義。

在異步物理層網絡編碼中[2][3]，作者主要研究了物理層網絡編碼在加性高斯白噪聲（AWGN，Additive White Gaussian Noise）信道中的應用，因此并沒有涉及到多徑衰落信道的情形。論文[4] 雖然涉及了物理層網絡編碼在頻率選擇性信道中的應用，但是其作者假定在網絡中信道是完全對稱的，這是不符合實際的。文章[5]在頻率上解決了多徑衰落給物理層網絡編碼帶來的問題，但是在頻域內，系統的性能往往受到載波頻率偏差（CFO，Carrier Frequency Offset）的影響。而在時域中，就不會有CFO帶來的影響，因此研究時域內物理層網絡編碼在多徑衰落信道中的信號處理方法是很有必要的。

引用文獻：

[1]S. Zhang, S. C. Liew, and P. P. Lam, “Hottopic: physical layernetwork coding,” in Proc. 12th MobiCom, pages 358–365, New York,NY, USA,2006.

[2]L. Lu, S. C. Liew and S. Zhang, “Optimaldecoding algorithm forasynchronous physical-layer network coding”, in Proc. IEEE ICC, Japan, June2011.

[3]L. Lu and S. C. Liew, “AsynchronousPhysical-layer network coding”,IEEE Trans. on wireless commun., vol. 11, no. 2, Feb. 2012.