一种双向中继信道物理层网络编码的时钟估计方法技术

本发明专利技术提供一种中继信道物理层网络编码的时钟估计方法，所述方法包括：通过各自的通信信道发送包含训练序列的通信信号到中继节点；中继节点对各终端通信节点发送的多路叠加信号进行采样得到采样信号，采样信号经匹配滤波器滤波后输出接收向量；采用训练序列和接收向量计算出不同通信信号的定时函数估计值，利用定时函数值与时间偏移值的关联关系，确定出各个终端通信节点发送的通信信号的时间偏移估计值，实现时间偏移的低复杂度、低波特率采样估计。本发明专利技术方法的时钟估计性能良好，在信噪比为20dB时，本发明专利技术的估计算法的均方误差性能可达到10‑4。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数字通信
，尤其涉及一种双向中继信道物理层网络编码的时钟估计方法。
技术介绍
在数字通信
，Shengli Zhang等人于2006年首次提出了物理层网络编码(Physical-Layer Network Coding，PNC)的概念。该概念一提出，迅速引起了学术界和工业界的广泛关注和重视。PNC采用的主要思想是：在中继节点采用恰当的映射机制，将相互叠加的电磁信号映射为相应数字比特流的异或，使得干扰变成网络编码算法操作的一部分。它能极大地提高系统的吞吐量，例如，在双向中继信道中，相比传统路由方案，PNC的系统吞吐量可以提升100％，这一优点也让它越来越广泛地应用在蜂窝网络和军事通信中。目前关于PNC的研究结果，例如多输入多输出PNC(Multiple Input Multiple Output PNC,MIMO PNC)、多路PNC(Multi-Way PNC)，一般都假定端节点发出的信号能够同时到达中继节点。然而在实际情况中，端节点发出的信号在经历不同的信道抵达中继节点后，到达的时间难免存在相对时间偏移。因此，PNC系统中的时钟估计是必不可少的。目前，有资料公开了针对异步时钟问题，利用置信传播(Belief Propagation,BP)算法，使得误比特率降低，但该算法直接导致系统复杂度大幅度提高以及信息传播速率大幅度下降，使得PNC的优势不再明显。针对现有技术中存在的上述问题，对于双向中继信道物理层网络编码的通信网络系统，在两端节点发射的信号到达中继节点的时刻未知且不同的情况下，亟需开发一种用于双向中继信道物理层网络编码的复杂度低、采样率要求低的时钟估计方法，且所述时钟估计方法在工程实现时可以较少地受到实际情况的限制。
技术实现思路
本专利技术实施方式的目的在于提供一种用于双向中继信道物理层网络编码的复杂度低、采样率要求低的时钟估计方法，并且可以在工程实现时较少地受到实际情况的限制。为实现上述目的，本专利技术实施方式提供了一种双向中继信道物理层网络编码的时钟估计方法，所述双向中继信道物理层包括第一通信节点、第二通信节点、中继节点、连接所述第一通信节点和所述中继节点的第一通信信号以及连接所述第二通信节点和所述中继节点的第二通信信道，所述方法包括：响应于通信开启的指令，所述第一通信节点生成包含有第一训练序列的第一通信信号并将所述第一通信信号通过所述第一通信信道发送至所述中继节点，所述第二通信节点生成包含有第二训练序列的第二通信信号并将所述第二通信信号通过所述第二通信信道发送至所述中继节点，所述第一训练序列和所述第二训练序列的码元长度均为L；所述中继节点在接收到所述第一通信信号和所述第二通信信号的叠加混合信号后，对所述叠加混合信号按照预设采样规则进行采样，得到采样信号；对所述采样信号进行匹配滤波，生成码元长度为L的接收向量；基于所述第一训练序列和所述接收向量，确定与所述第一通信信号相对应的预设数量的第一特征估计值并且基于所述第二训练序列和所述接收向量，确定与所述第二通信信号相对应的预设数量的第二特征估计值；利用所述预设数量的第一特征估计值，确定与所述第一通信信号相对应的第一定时函数估计值并且利用所述预设数量的第二特征估计值，确定与所述第二通信信号相对应的第二定时函数估计值；根据预先建立的时间偏移值与定时函数值之间的关联关系，确定与所述第一定时函数估计值相关联的第一时间偏移估计值并且确定与所述第二定时函数估计值相关联的第二时间偏移估计值。进一步地，所述第一通信信道和所述第二通信信道均为高斯白噪声通信信道。进一步地，所述第一训练序列和所述第二训练序列均为恒包络零自相关CAZAC序列并且按照以下公式确定所述第一训练序列和所述第二训练序列： u 1 → u 2 → = v ( 0 ) v ( 1 ) v ( 2 ) ... v ( L - 2 ) v ( L - 1 ) v ( 2 N ) ... v ( L - 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双向中继信道物理层网络编码的时钟估计方法，所述双向中继信道物理层包括第一通信节点、第二通信节点、中继节点、连接所述第一通信节点和所述中继节点的第一通信信道以及连接所述第二通信节点和所述中继节点的第二通信信道，其特征在于，所述方法包括：响应于通信开启的指令，所述第一通信节点生成包含有第一训练序列的第一通信信号并将所述第一通信信号通过所述第一通信信道发送至所述中继节点，所述第二通信节点生成包含有第二训练序列的第二通信信号并将所述第二通信信号通过所述第二通信信道发送至所述中继节点，所述第一训练序列和所述第二训练序列的码元长度均为L；所述中继节点在接收到所述第一通信信号和所述第二通信信号的叠加混合信号后，对所述叠加混合信号按照预设采样规则进行采样，得到采样信号；对所述采样信号进行匹配滤波，生成码元长度为L的接收向量；基于所述第一训练序列和所述接收向量，确定与所述第一通信信号相对应的预设数量的第一特征估计值并且基于所述第二训练序列和所述接收向量，确定与所述第二通信信号相对应的预设数量的第二特征估计值；利用所述预设数量的第一特征估计值，确定与所述第一通信信号相对应的第一定时函数估计值并且利用所述预设数量的第二特征估计值，确定与所述第二通信信号相对应的第二定时函数估计值；根据预先建立的时间偏移值与定时函数值之间的关联关系，确定与所述第一定时函数估计值相关联的第一时间偏移估计值并且确定与所述第二定时函数估计值相关联的第二时间偏移估计值。...

【技术特征摘要】
1.一种双向中继信道物理层网络编码的时钟估计方法，所述双向中继信道物理层包括第一通信节点、第二通信节点、中继节点、连接所述第一通信节点和所述中继节点的第一通信信道以及连接所述第二通信节点和所述中继节点的第二通信信道，其特征在于，所述方法包括：响应于通信开启的指令，所述第一通信节点生成包含有第一训练序列的第一通信信号并将所述第一通信信号通过所述第一通信信道发送至所述中继节点，所述第二通信节点生成包含有第二训练序列的第二通信信号并将所述第二通信信号通过所述第二通信信道发送至所述中继节点，所述第一训练序列和所述第二训练序列的码元长度均为L；所述中继节点在接收到所述第一通信信号和所述第二通信信号的叠加混合信号后，对所述叠加混合信号按照预设采样规则进行采样，得到采样信号；对所述采样信号进行匹配滤波，生成码元长度为L的接收向量；基于所述第一训练序列和所述接收向量，确定与所述第一通信信号相对应的预设数量的第一特征估计值并且基于所述第二训练序列和所述接收向量，确定与所述第二通信信号相对应的预设数量的第二特征估计值；利用所述预设数量的第一特征估计值，确定与所述第一通信信号相对应的第一定时函数估计值并且利用所述预设数量的第二特征估计值，确定与所述第二通信信号相对应的第二定时函数估计值；根据预先建立的时间偏移值与定时函数值之间的关联关系，确定与所述第一定时函数估计值相关联的第一时间偏移估计值并且确定与所述第二定时函数估计值相关联的第二时间偏移估计值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一通信信道和所述第二通信信道均为高斯白噪声通信信道。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一训练序列和所述第二训练序列均为恒包络零自相关CAZAC序列并且按照以下公式确定所述第一训练序列和所述第二训练序列： u 1 → u 2 → = v ( 0 ) v ( 1 ) v ( 2 ) ... v ( L - 2 ) v ( L - 1 ) v ( 2 N ) ...

【专利技术属性】
技术研发人员：党小宇，黄准，李强，朱鲁军，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32