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基于高斯波形的物理层网络编码方法技术

技术编号:14549559 阅读:100 留言:0更新日期:2017-02-04 22:38
本发明专利技术公开了一种利用高斯波形的物理层网络编码方法。其实现方案是:对两个用户信息序列uA,uB分别进行线性编码并按照M进制正交幅度调制对应关系映射为矩阵DA,DB;每个信息符号序列经高斯滤波器后相应地转化成第k个子载波在第l个时隙传输;中继R处将接收到两个用户附有加性高斯白噪声和信道延迟的混合信号;将接收的混合信号传入一种简化的线性均衡器以补偿衰落信道的影响;然后对补偿后的信号进行检测和译码,并将译码输出信息回传给两个用户。本发明专利技术解决了现有双向中继网络中因多载波位移干扰无法消除而影响系统传输效率和网络利用率的问题,可用于双向中继网络系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信
,尤其涉及一种物理层网络编码方法,可用于双向中继网络系统。
技术介绍
双向中继TWR作为新一代协同通信技术,已经成为当前无线或移动通信系统中的研究热点,而协同通信技术是现代无线或移动通信系统中不可或缺的关键技术之一。目前,双向中继网络在通信系统中的应用十分广泛,诸如使用物理层网络编码PLNC的双向中继信道TWRC。在这种信道上通信双方的数据可以通过一条辅助中继进行交换。在多址时隙MA,两个用户的数据可同时独立的传输给相同的中继节点;在广播时隙BC时,该中继节点将编码信息传送给通信双方。因为通信双方已知各自的本地信息,结合各自收到的叠加信息,故它们可以从相同网络编码信息中提取所需对方用户信息。由于通信双方同时传输信息给中继,因此在双向中继网络中一个主要问题就是尽可能消除不同振荡器及信道色散引起的频率和时间位移。正交频分复用OFDM作为多载波传输机制在现代移动通信标准中有着广泛应用,目前通常是将OFDM和物理层网络编码PLNC结合应用。然而,OFDM在双向中继信道TWRC信道中会受到载波位移导致的载波间干扰ICI,并难以消除,见InternationalITGWorkshoponSmartAntennas2014年3月文章《AnalysisandImplementationforPhysical-LayerNetworkCodingwithCarrierFrequencyOffset》提到的载波间干扰ICI抑制问题。因此,多载波传输机制中的载波位移问题会产生难以消除的干扰,影响双向中继网络系统的处理效率和网络利用率。
技术实现思路
本专利技术的目的是在于提出一种基于高斯波形的物理层网络编码方法,以解决双向中继网络中的载波位移问题,减轻载波间干扰ICI,提高传输效率和网络利用率。为实现上述目的,本专利技术的技术方案包括如下:(1)在多址时隙MA时,用户A和用户B同时发送信息序列,并经过线性信道编码器和M进制正交幅度M-QAM调制后,按照M-QAM调制对应关系进行矩阵映射,并通过高斯滤波器发射;该发射信号经信道传输,由匹配滤波器接收,此时匹配滤波器接收的信号为经信道延迟、衰落后的发送信号和加性高斯白噪声的混合信号yR(t)+nR(t);(2)通过中继处对混合信号yR(t)+nR(t)进行采样,得到一系列时间-频率坐标点(k',l'),形成离散信号YR;(3)对离散信号YR加矩形窗后传入线性均衡器进行信道衰落补偿,得到补偿后的离散信号YEQ,将该离散信号YEQ依次进行检测和译码后,得到译码输出信号cR,其中矩形窗的大小由高斯滤波器的滤波范围确定;(4)在广播时隙BC时,将包含网络编码信息的译码输出信号cR回传给用户A与用户B,用户A与用户B结合自身的已知信息与接收到的译码输出信号cR,分别提取出对方所传给自己的信息。本专利技术与现有技术相比,具有如下优点:1.本专利技术由于使用了高斯滤波器发射,采用了正交多载波机制与物理层网络编码PLNC相结合的方式,使得载波位移导致的载波间干扰和时延只影响邻近元素,解决了系统干扰较大的问题,提高了系统处理效率和网络利用率。2.本专利技术由于使用了线性均衡器,使得均衡器在不影响后验概率APP指标的情况下只需计算时间-频率坐标系中的临近元素,较大降低了系统处理的时间复杂度,解决了双向中继网络系统中计算复杂的问题,进一步提高了系统效率和网络利用率。附图说明图1为现有双向中继网络系统示意图;图2为本专利技术的实现流程图;图3为本专利技术的实现框架图;图4为用本专利技术和现有方法计算复杂度对比图;图5为本专利技术中采用不同译码机制和窗口长度下误码率性能对比图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图,对本专利技术所述方案和效果作进一步详细描述。参照图1,本专利技术使用的双向中继网络系统由用户A,用户B和中继R组成。在多址时隙MA,用户A和用户B同时向中继R发送信息序列,经过线性编码,中继处线性均衡与采样,以及信号检测与译码过程,中继将给用户A和用户B返回一个包含网络编码信息的译码输出信息。由于用户知道自己的本身信息,结合收到的译码输出信息,它们可以从译码输出信息中相应的提取对方用户发送的信息。参照图2和图3,本专利技术对所述基于高斯波形的物理层网络编码的具体实现步骤如下:步骤一:用户信息编码与调制。如图3所示,用户A与用户B分别发送二元信息序列uA和uB,将这两个二元信息序列uA和uB经过线性编码器C进行线性编码得到二进制码元序列CA=C(uA),CB=C(uB),其中线性编码器C的编码速率为RC;将二进制码元序列CA=C(uA),CB=C(uB),按照M进制正交幅度M-QAM调制关系进行矩阵映射,分别映射为矩阵DA和矩阵DB,其中,矩阵DA和矩阵DB大小是Nk·NL,NK是每帧K个频率载波上的信息符号数,NL是每帧L个时隙上的信息符号数,DA中每个元素表示时间-频率坐标系中的一个点(k,l)A,DB中每个元素表示时间-频率坐标系中的一个点(k,l)B。步骤二:高斯滤波器发射将步骤一中矩阵DA每个时频点(k,l)A和矩阵DB中每个时频点(k,l)B的信息符号同时用相同的两个高斯滤波器分别通过发射函数g1(t)在第k个子载波、第l个时隙发射出去,该发射函数为:g1(t)=g(t-lT)ej2πkFt,其中t表示连续时间变量,F表示子载波间隔,T表示时隙。步骤三:发射信号在衰落信道中传输将步骤二中经高斯滤波器发射的信息符号分别通过衰落信道传输,传输过程中经高斯滤波器发射的信息符号将按照H(τ,υ)=Σl=0Nh-1hlδ(τ-τl-Δτ)δ(υ-υl-Δυ)]]>式发生频率偏移、时间延迟与幅度减小,式中hl,τl,υl分别是衰落信道的复系数、时延、多普勒频移,l=0,1,2,…,Nh-1,Nh为衰落信道离散值的最大取值,δ(·)表示取冲击函数,Δυ表示载波频偏,Δτ表示时延,这些参数独立的出现在用户A与用户B的衰落信道上。步骤四:匹配滤波器接收与采样经衰落信道传输的信息符号通过中继R处的匹配滤波器接收,其接收函数为g2(t)=g*(-t-l'T)e-j2πk'F(-t),式中,g*(·)表示对g(·)求共轭函数,t表示连续时间变量,F表示子载波间隔,T表示时隙,k'表示经匹配滤本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种基于高斯波形的物理层网络编码方法,其特征在于,包括:(1)在多址时隙MA时,用户A和用户B同时发送信息序列,并经过线性信道编码器和M进制正交幅度M‑QAM调制后,按照M‑QAM调制对应关系进行矩阵映射,并通过高斯滤波器发射;该发射信号经信道传输,由匹配滤波器接收,此时匹配滤波器接收的信号为经信道延迟、衰落后的发送信号和加性高斯白噪声的混合信号yR(t)+nR(t);(2)通过中继处对混合信号yR(t)+nR(t)进行采样,得到一系列时间‑频率坐标点(k',l'),形成离散信号YR;(3)对离散信号YR加矩形窗后传入线性均衡器进行信道衰落补偿,得到补偿后的离散信号YEQ,将该离散信号YEQ依次进行检测和译码后,得到译码输出信号cR,其中矩形窗的大小由高斯滤波器的滤波范围确定;(4)在广播时隙BC时,将包含网络编码信息的译码输出信号cR回传给用户A与用户B,用户A与用户B结合自身的已知信息与接收到的译码输出信号cR,分别提取出对方所传给自己的信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于高斯波形的物理层网络编码方法,其特征在于,包括:
(1)在多址时隙MA时,用户A和用户B同时发送信息序列,并经过线性信道编码器和
M进制正交幅度M-QAM调制后,按照M-QAM调制对应关系进行矩阵映射,并通过高斯滤
波器发射;该发射信号经信道传输,由匹配滤波器接收,此时匹配滤波器接收的信号为经信道
延迟、衰落后的发送信号和加性高斯白噪声的混合信号yR(t)+nR(t);
(2)通过中继处对混合信号yR(t)+nR(t)进行采样,得到一系列时间-频率坐标点(k',l'),
形成离散信号YR;
(3)对离散信号YR加矩形窗后传入线性均衡器进行信道衰落补偿,得到补偿后的离散信
号YEQ,将该离散信号YEQ依次进行检测和译码后,得到译码输出信号cR,其中矩形窗的大小
由高斯滤波器的滤波范围确定;
(4)在广播时隙BC时,将包含网络编码信息的译码输出信号cR回传给用户A与用户B,
用户A与用户B结合自身的已知信息与接收到的译码输出信号cR,分别提取出对方所传给自
己的信息。
2.根据权利要求1所述的基于高斯波形的物理层网络编码方法,其特征在于步骤(1)中
的矩阵映射,是将用户A与用户B的信息序列分别按照M进制正交幅度M-QAM调制对应关
系映射为矩阵DA和DB,矩阵DA和DB大小是Nk·NL,NK是每帧K个频率载波上的信息符号
数,NL是每帧L个时隙上的信息符号数,DA中每个元素表示时间-频率坐标系中的一个
点(k,l)A,DB中每个元素表示时间-频率坐标系中的一个点(k,l)B。
3.根据权利要求1所述的基于高斯波形的物理层网络编码方法,其特征在于步骤(1)中
的高斯滤波器发射,是指用高斯滤波器通过发射函数:g1(t)=g(t-lT)ej2πkFt将每个时频点(k,l)
的信息符号在第k个子载波、第l个时隙发射出去,式中,t表示连续时间变量,F表示子载波
间隔,T表示时隙。
4.根据权利要求1所述的基于高斯波形的...

【专利技术属性】
技术研发人员:邓亭强张连委王岳彪侯珍曹军
申请(专利权)人:尚一民
类型:发明
国别省市:陕西;61

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