一種在多用戶信道中實現物理層網絡編碼的無線通信方法

2023-06-05 09:22:06 1

專利名稱：一種在多用戶信道中實現物理層網絡編碼的無線通信方法
技術領域：
本發明涉及一種無線通信領域。
背景技術：
相比於有線通信，無線通信最顯著的特點是其具有廣播的特性，即一個發送節點發送的電磁波信號可以被多個節點同時接收到。同樣地，一個接收節點也可能同時接收到來自多個發送節點發送的信號。無線通信的這種廣播特性會引起信號間的相互幹擾，給整個通信過程造成負面的影響。例如在傳統的802. 11網絡中，由於存在一跳的包與另一臨近跳的包在同一個業務流中碰撞的「幹擾」現象，對於一個包含多跳的網絡來說，它的理論吞吐量還不及單跳時的1/4。所以，在當今大多數無線通信系統的設計過程中都會盡力避免或者減少這種信號間的相互幹擾。據此蔡寧和李碩彥等人提出了網絡編碼(Network Coding, NC)的概念，旨在利用中間節點的計算能力對轉發的數據進行混合計算，以此獲得網絡的信息傳輸能力。隨著研究的進一步深入，網絡編碼在提高網絡吞吐量、改善負載均衡、減少傳輸延遲、節省節點能耗等方面較傳統通信顯示出其優越性。網絡編碼技術被認為是本世紀通信領域中的一項重大突破，它受到了國際學術界和科研機構的廣泛關注，並在此基礎上獲得了大量的理論及應用研究成果。其中最引人注目的成果應該是Liew等人在2006年提出的物理層網絡編碼(Physical-layer NetworkCoding,PNC)。物理層網絡編碼的基本思想是基於網絡編碼在物理層的實現，即通過正確的調製解調技術實現中繼節點的電磁波信號的疊加向伽羅華域數據比特流的邏輯運算的轉換，從而可以得到更好的傳輸性能。相比於傳統傳輸方式和現已相當成熟的網絡編碼方式，物理層網絡編碼技術已經顯現出了極大的優越性，它既獲得更大的系統吞吐量增益，減少傳輸延遲，同時由於物理鏈路層傳輸的是合成信號，所以也提高了物理層面的機密性。這些以往技術所不能比擬的優點使得物理層網絡編碼技術具有廣闊的應用前景。目前對於物理層網絡編碼的研究大多還僅限於由三個節點組成的線性網絡，涉及多個用戶節點的物理層網絡編碼方式的研究還比較少，對於這種情況下的物理層網絡編碼的特性還缺乏了解。

發明內容
本發明是為了實現在含有多個用戶節點但只有一個中繼節點的網絡中基於物理層網絡編碼的無線信號傳輸，從而提供一種在多用戶信道中實現物理層網絡編碼的無線通/[目方法。一種在多用戶信道中實現物理層網絡編碼的無線通信方法，其特徵是含有N個用戶節點且只有一個中繼節點的網絡中，N為大於或等於2的整數，它的無線通信方法由以下步驟實現
步驟一、分別產生N個用戶的編碼比特信息S1J2-Sn，並對所述N個用戶的編碼比特信息Si、S2…Sn分別進行MFSK調製，獲得N個用戶的調製後信號S1 (t)、S2 (t)…Sn(t)；步驟二、將步驟一中獲得的N個用戶的調製後信號S1 (t)、S2⑴…Sn⑴同時發送至中繼節點R ;所述中繼節點R將收到的N個用戶的調製後信號SJt)、S2(t)唚5,(0相加，獲得和信號rK(t)；步驟三、中繼節點R根據預設的判決規則對步驟二中獲得的和信號rK(t)進行判決，獲得判決信號 )，並將所述判決信號映射為網絡編碼信息Sk ；步驟四、中繼節點R將步驟中獲得的網絡編碼信息Sk進行MFSK調製，獲得調製後的信號Sk (t)，並將該調製後的信號Sk(t)向N個用戶廣播；步驟五、N個用戶分別對中繼節點廣播的調製信號Sk(t)進行MFSK解調，每個用戶均獲得解調後的網絡編碼信息； 步驟六、中繼節點R向N個用戶廣播第i個用戶的調製信號；所述i為小於或等於N正整數，且i的初始值為I ;步驟七、N個用戶分別對接收到的第i個用戶的調製信號進行MFSK解調，獲得第i個用戶的編比特信息；步驟八、將i的值加I，並判斷加I後i的值是否小於或等於N-I，如果判斷結果為是，則返回執行步驟六；如果判斷結果為否，則將N個用戶的編比特信息與解調後的網絡編碼信息按位進行比特異或運算，獲得每個用戶的比特信息，完成對N個用戶的物理層網絡編碼，從而實現在多用戶信道中實現物理層網絡編碼的無線通信。本發明的有益效果是本發明基於物理層網絡編碼技術，減少了 N個用戶通過中繼節點進行信息交換所需的時隙數目，相比於傳統傳輸方式下的2N個時隙，物理層網絡編碼方式僅需N+1個時隙就能實現這N個用戶節點之間的信息交換過程，通過壓縮所需時隙的數目，物理層網絡編碼可以提高系統的整體性能。本發明成功實現了在含有多個用戶節點但只有一個中繼節點的網絡中基於物理層網絡編碼的無線信號傳輸。


圖I是多用戶單中繼網絡分解為三節點線性網絡的結構示意圖，其中N = 2k ;圖2是三節點線性網絡的結構示意圖；其中實線表示時隙一；虛線表示意時隙-* ;圖3是由N個用戶節點和一個中繼節點組成物理層網絡編碼網絡的結構示意圖；圖4是N+1個節點進行物理層網絡編碼的第一個時隙的信號傳輸示意圖；圖5是N+1個節點進行物理層網絡編碼的第二個時隙的信號傳輸示意圖；圖6是N+1個節點進行物理層網絡編碼的第三個時隙的信號傳輸示意圖；圖7是N+1個節點進行物理層網絡編碼的第四個時隙的信號傳輸示意圖；圖8是每個用戶的和信號rK(t)在中繼節點R處的判決原理示意圖；圖9是在含有3個用戶節點的實際系統中進行基於2FSK調製的PNC的判決原理示意圖；圖10是3個用戶節點進行基於2FSK調製的物理層網絡編碼的判決原理示意圖；圖11是3個用戶完全同步時基於2FSK調製的PNC的平均誤比特率的仿真結果示意圖；圖12是3個用戶依次錯開Te/2時基於2FSK調製的PNC的平均誤比特率的仿真結果示意圖；圖13是傳統傳輸方式和物理層網絡編碼方式的信道容量的仿真結果示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一、一種在多用戶信道中實現物理層網絡編碼的無線通信方法，含有N個用戶節點且只有一個中繼節點的網絡中，N為大於或等於2的整數，它的無線通信方法由以下步驟實現步驟一、分別產生N個用戶的編碼比特信息S1J2-Sn，並對所述N個用戶的編碼比
特信息Sp S2…Sn分別進行MFSK調製，獲得N個用戶的調製後信號S1 (t)、S2 (t)…Sn (t)；步驟二、將步驟一獲得的N個用戶的調製後信號Sjt)、S2(t)-SN(t)同時發送至中繼節點R ;所述中繼節點R將收到的N個用戶的調製後信號S1 (t)、S2(t)夂3力)相加，獲得和信號1^(0 ；步驟三、中繼節點R根據預設的判決規則對步驟二獲得的和信號rK(t)進行判決，獲得判決信號 )，並將所述判決信*廠^映射為網絡編碼信息Sk ；步驟四、中繼節點R將步驟中獲得的網絡編碼信息Sk進行MFSK調製，獲得調製後的信號Sk (t)，並將該調製後的信號Sk(t)向N個用戶廣播；步驟五、N個用戶分別對中繼節點廣播的調製後的信號Sk(t)進行MFSK解調，每個用戶均獲得解調後的網絡編碼信息；步驟六、中繼節點R向N個用戶廣播第i個用戶的調製信號；所述i為小於或等於N正整數，且i的初始值為I ;步驟七、N個用戶分別對接收到的第i個用戶的調製信號進行MFSK解調，獲得第i個用戶的編比特信息；步驟八、將i的值加1，並判斷加I後i的值是否小於或等於N，如果判斷結果為是，則返回執行步驟六；如果判斷結果為否，則將N個用戶的編比特信息與解調後的網絡編碼信息按位進行比特異或運算，獲得每個用戶的比特信息，完成對N個用戶的物理層網絡編碼，從而實現在多用戶信道中實現物理層網絡編碼的無線通信。優選的，為了提高系統的工作效率，在進行物理層網絡編碼時N個用戶應儘量使用數據量基本相同的數據幀，即N個用戶發送數據幀的長度應該相等。更進一步地，為了使這個多用戶系統能夠可靠穩定地工作，在N個用戶節點和中繼節點R處均應進行功率控制，通過採用功率控制技術，避免了用戶發送的信號到達中繼節點時不會因為太小或者太大，以至於超過中繼節點的接收機的處理門限而不能被處理的情況。同時，對用戶發送的已調信號進行功率控制，還可以保證在它們到達中繼節點時都可以被檢測到，而不會出現某一路信號因為功率太低而完全被其它信號湮沒的情況。對中繼節點的發送信號進行功率控制的原因與對用戶節點進行功率控制的想法相同，同樣是為了防止因為中繼節點發送的已調信號超出了用戶節點的接收機的判決門限而不能被正確接收的情況發生。優選的，為了使各個節點的發送過程與接收過程能在不同的時隙進行，所有節點均應採用半雙工的工作方式，即在一個時隙內，每個節點，無論是用戶節點還是中繼節點只能處於發送狀態或者接收狀態中的一種。其實，物理層網絡編碼也可以應用在全雙工方式，只是系統的複雜性提高，此時節點的收發過程可在一個時隙內完成，與半雙工方式不同的是，此時接收和發送過程不能共用同一個信道(或者共用同一個信道但使用不同的編碼來區分)，中繼節點接收本時隙的用戶信息，同時廣播上一個時隙用戶的網絡編碼信息。原理對於由N個用戶節點和一個中繼節點組成的網絡，可以按照圖I中所示的方法將之分解為多個三節點線性網絡如圖2所示，此時，這N個用戶信息的交換過程可以通過這些三節點線性網絡來完成，顯然這種每次只選擇一個三節點線性網絡進行物理層網絡編碼的方法的工作效率是很低的。為此，本專利發明了一種直接對這個多節點網絡進行物理層網絡編碼的方法，它是基於多 進位頻率鍵控調製的物理層網絡編碼方法，雖然本專利研究的多用戶網絡中僅含有一個中繼節點，但這種基於多進位頻率調製的物理層網絡編碼方法對於包含更多中繼節點的情況也是可行的。如圖3所示，1、2···Ν表示接入網絡的N個用戶節點，S1'Sn分別表示用戶I、2…N要發送的比特信息，在實際系統中，為了提高數據的傳輸效率並便於在物理層以上對數據進行處理，應該以數據幀或數據包的形式來傳輸信息，本專利為分析方便，特將一幀或者一個數據包的數據分解為一個個的信息比特，並且在比特級別上對整個基於多進位頻率鍵控的物理層網絡編碼的過程進行分析；R是該網絡的中繼節點，在這個由N個用戶節點但是只有一個中繼節點組成的網絡中，正是由於有了中繼節點R的存在，才使得這個基於多進位頻率鍵控調製的物理層網絡編碼成為可能，Se表示經由R映射得到的網絡編碼信息。在這個由N個用戶節點和一個中繼節點組成的網絡中，基於多進位頻率鍵控調製的物理層網絡編碼過程包含(Ν+1)個傳輸時隙。為了儘可能詳盡地說明的整個編碼的流程，如圖4所示，本專利給出了在這個包含(Ν+1)個節點的網絡進行基於多進位頻率鍵控調製的物理層網絡編碼的工作過程。接下來，本專利將按時隙來分別對這種物理層網絡編碼技術的工作過程予以詳細說明。這個包含(Ν+1)個節點的網絡在第一個時隙的工作過程主要包含以下三個關鍵步驟。步驟一、產生N個用戶的編碼比特信息Sp Sn，並對Sp Sn分別進行MFSK調製，得到調製後的信號S1 (t)、S2 (t)…Sn (t)。為了儘可能使用戶1、2…N發送的消息和它們經歷的信道條件相匹配，使信道中傳輸的信息量達到最大，也即為了提高信息傳輸的有效性，通常的做法是對信源進行有效性編碼(比如說PCM編碼、偽噪聲編碼等)，使信源的分布更加接近高斯白噪聲的分布，從而達到增加信源熵的目的。另外，為了能夠在接收端對傳輸過程中產生的誤碼進行可能的糾錯，在實際應用中，還會對信源加入糾錯編碼(例如分組碼、卷積碼等)，這樣做雖然降低了信源的編碼效率並使系統的複雜度增加，但由於在接收端可以對收到的碼元進行檢錯和糾正，可以帶來一定編碼增益，因此，糾錯編碼非常適用於那些對誤碼率有一定要求的場合。這N個用戶既可以進行信源編碼也可以進行信道編碼，還可以將二者結合起來使用，本專利在對基於二進位頻率鍵控調製的物理層網絡編碼進行仿真時沒有考慮糾錯編碼，因此，仿真得出的抗噪聲性能還可以得到改善。對於陸地移動通信這樣的可變參數信道，由於可能存在的持續較長時間的深衰落的影響，比特差錯經常是成串發生的，然而信道編碼僅在檢測和校正單個差錯和不太長的差錯串時才有效。交織技術可以很好的解決這樣一類問題，通過比特交織，可以把一條消息中的相繼比特分散開，即將一條消息中的相繼比特以非相繼方式被發送，這樣在傳輸過程中即使發生了成串差錯，恢復成一條相繼比特串的消息時，成串差錯就變成了單個差錯，這時再用利糾錯編碼的糾錯功能來糾正差錯，就可以恢復出原來的發送信息。對於用戶1、2···N發送的消息序列也可以採用交織的思想，以進一步提高多用戶物理層網絡編碼抗深度衰落的能力。頻率鍵控調製是當前得到廣泛應用的調製技術之一，它是用載波的頻率表示調製信息的一種較高效的調製技術，相比於其它的調製方式(幅度鍵控ASK，正交幅度調製QAM，相位調製PSK等)，頻率鍵控調製的抗噪聲能力更強。而且由於多進位調製具有更多的狀態數，可以表示的信息量更大，因此更高階數調製技術必將成為未來高速通信系統中調製方式的首選。為此，發明一種能將多進位頻移鍵控調製與物理層網絡編碼進行聯合調製的技術具有重要的實際意義。步驟二、將N個用戶的已調信息S1U)、S2(t) "AnU)同時向中繼節點R發送，中繼節點R將收到的S1 (t)、S2 (t)…Sn (t)直接相加得到和信號rK(t)。為了使到達中繼節點R的時刻儘可能相同(這有這樣，它們同相相加後才能獲得最大的和信號)，除了它們所經歷的鏈路條件要儘可能相同外，用戶I、2…N發送信號的時刻也要儘可能的相同。本專利只考慮了 N個用戶1、2…N各自只有一根發送天線的情形，實際上為了改善系統的性能，可以給N個用戶各自配備多根發射和接收天線，同時也給中繼節點分配多根接收和發射天線，利用最新提出的多天線技術(Multiple-Input Multiple-Output, ΜΙΜΟ)提高信道的容量，同時也可以提高信道的可靠性，降低誤碼率，前者是利用MIMO信道提供的空間復用增益，後者是利用MIMO信道提供的空間分集增益。發自N個用戶1、2"4的已調信號51(0、52(0"41<(0到達中繼節點R後，無需進行MFSK解調，而是直接相加得到由S1U)、S2⑴…Sn⑴組成的混合信號(和信號)。這是物理層網絡編碼有別於網絡編碼之處，網絡編碼是中繼節點對收到的來自每一個用戶的信息分別進行解調和判決，得出每一個用戶所對應的比特信息，然後對得到的所有用戶的比特信息進行異或運算，並將這個結果作為網絡編碼的信息再向各個用戶廣播。步驟三、中繼節點R根據特定的判決規則對接收到的和信號rK(t)進行判決得到判決信號—，並將映射為網絡編碼信息sR。中繼節點R接收到和信號rK(t)以後，應對rK(t)進行判決，判決過程如圖8所示。中繼節點R直接將和信號rK(t)判決為W，這一判決過程是可以在實際系統中存在的如圖9，是對rK(t)真實的判決。即通過設置合適的判決門限，對rK(t)的不同種情況進行區分，以便得出網絡編碼信息SK。在N個用戶1、2…N發送彼此信息的先驗概率相等的情況下，為了使基於多進位頻率鍵控調製的物理層網絡編碼具有最好的抗噪聲性能，本專利採用最大似然解碼準則(Maximum Likelihood, ML)對rR(t)進行解碼。
本專利以為N = 3例詳細說明該判決過程，假設3個用戶均採用2FSK調製方式，圖7中給出了此時所有可能的映射過程，(fi; fj; fk)表示3個用戶實際發送的已調信號，fi n fj n fk表示經過中繼節點R判決出的3個用戶的發送信號，其中i，j，k = 0，I。為了在中繼節點R處獲得最小差錯概率，本專利將判決規則設計如下。當Χι-Χ(ι> δ時，則認為中繼節點R收到的和信號rK(t)中只含有頻率Sf1的調製後信號，而不管和信號1^(0具體的構成，即= 門當Xtl-X1) δ時，則認為中繼節點R收到的和信號rK(t)中只含有頻率為&的調製後信號，即=OO=Xn^n/,；當Xtl-X1 > O且Xtl-X1 < δ時，則認為中繼節點R收到的和信號rK(t)中含有的頻率分量分別為fci，fo和，即I (y) =_/Π/ο門/0;
當X1-Xtl > O且X1-Xci < δ時,貝U認為中繼節點R收到的和信號rK(t)中含有的頻率分量分別為f\，f和fo，即^ = /門./(1_/；。根據圖8給出的判決過程判決出N個用戶發送的和信號;^以後可能等於rE(t)，也可能不等)，需要將@進一步映射為信息比特，以完成整個物理層網絡編碼的映射過程。本專利給出一種基於多進位頻移鍵控調製的物理層網絡編碼的映射方法，這需要設計合適的映射準則，以便將^映射為網絡編碼信息SK。具體來說就是，通過對和信號rK(t)的判決結果;^進行分析，我們可以知道N個用戶發送已調信號的具體形式，進而可以推知用戶1、2…N發送的比特信息，假設為rnptv··!!^!!^、!!^…叫均為二進位數)，再對!!^、!!^…叫按位進行異或運算,此時一定可以得到一個新的二進位數mk，mk就是我們要得到的網絡編碼信息SK。至此，基於多進位頻移鍵控調製的物理層網絡編碼在第一個時隙內的三個子過程已經敘述完畢，接著我們要對基於多進位頻移鍵控調製的物理層網絡編碼在其它N個時隙內的工作過程進行分析。。步驟四、中繼節點R將Sk重新進行MFSK調製，並向用戶I、2…N廣播Sk經過調製後的信號Sk (t)。為了將在第一個時隙內得到的網絡編碼信息Sk發送給用戶1、2…N，在第二個時隙，我們需對Sk重新進行調製，為了保證系統制式的統一，減少系統開銷，本專利仍然選用多進位頻移鍵控調製。其它的調製方式(例如MQAM調製，MPSK調製等)，也可以實現這一過程，前提是只要用戶知道中繼節點具體選用的是何種調製方式，這種上行(從用戶節點到中繼節點)和下行(從中繼節點到用戶節點)鏈路選用不同調製方式的情形在實際系統中也是很常見的，因此研究這種特殊的物理層網絡編碼技術對於實現不同調製類型的網絡進行互聯或者同一類型的網絡不同調製方式的鏈路進行互聯等情形具有非常重要的實際意義。為了儘可能減少信息傳輸所需的時隙數目，從而達到提高傳輸效率的目的，中繼節點R在向用戶1、2…N發送消息時可以選用廣播的方式，即中繼節點R同時向N個用戶發送網絡編碼信息Sk經過MFSK調製後的信號Sk (t)。步驟五、用戶1、2…N分別對接收到的SK(t)進行MFSK解調得到SK。用戶1、2···Ν接收到廣播信號^⑴以後，各自分別對SK(t)進行解調，以便得到網絡編碼信息SK。SK(t)選用何種類型的調製方式，解調時仍需選用同樣的調製方式，否則不能很好的解調出調製信息。本專利中&(0是經由MFSK調製方式得到的，因此解調時仍需選用MFSK調製方式對Sk (t)進行解調。步驟六、中繼節點R向用戶1、2…N廣播用戶I的已調信息S1U)。想要得到所有其它(N-I)個用戶的發送信息，僅僅依靠基於多進位頻移鍵控調製的物理層網絡編碼的第一個時隙和第二個時隙是不可能實現的，為此，我們需要增加時隙的數目。可以預見，在基於多進位頻移鍵控調製的物理層網絡編碼的第三個時隙，中繼節點R應繼續向用戶1、2···Ν廣播信息。在這裡，我們讓中繼節點R向用戶1、2…N廣播信息用戶I的已調信息S1U)。步驟七、用戶1、2…N分別對收到的SJt)進行MFSK解調得到用戶I的比特信息S1;緊接步驟六，用戶1、2…N接收到用戶I的信號Sl(t)以後，與解調SK(t) —樣，各 自分別對S1U)進行解調，得到用戶I的發送信息Si。步驟八、將步驟六和步驟七的過程重複(N-I)次後，將得到的用戶信息Sp S2-Sn與網絡編碼信息Sk進行按位比特異或運算，得到第N個用戶的比特信息Sn，從而完成物理層網絡編碼的整個過程。從基於多進位頻移鍵控調製的物理層網絡編碼的第三個時隙開始直到第(N+1)個時隙結束，這(N-I)個時隙主要是被中繼節點R向用戶1、2…N依次廣播用戶信息SpS2-Sn^1的過程。這主要表現為中繼節點R按時隙依次向N個用戶廣播已調信號S1 (t)、S2(t)…SN(t)，用戶I、2…N不斷進行MFSK解調獲得S1' S2... Sm。對於用戶1、2…N來說，它們在向中繼節點R發送自己信息的同時，在它們的本地緩存中要複製保留一份同樣地發送信息，這樣既可保證當傳輸過程出現不可糾正的誤碼時，能夠快速重發，同時這對物理層網絡編碼的解碼過程也具有非常重要的作用。以用戶I為例，當它通過對Sk (t)和進行MFSK解調得到網絡編碼信息Sk和用戶信息Sp S^Sim以後，將Sp S^Sim與儲存在用戶I本地緩存中的發送信息S1 (可以將收到的S1視作對本地信號的一種加強)進行按位比特異或操作，即可得到第N個用戶的發送信息，這裡是比特級的，對於更高級別的情況(幀，包等)也是一樣的。從第四個時隙到第(N+1)個時隙，通過接收廣播信號，用戶I獲得用戶信息Sp S^Sim，最後第N個用戶信息Sn的獲取不需要再增加時隙，只需通過下面的運算即可得到。Sr Φ S\ Φ S2 Λ、… Λ (￥_1 = Λ; … Θ Sn- φ … Sv 1 = Λ1 ν其它用戶獲取信息的情況與用戶I類似，這裡不再贅述。至此，經過(Ν+1)個時隙，用戶1、2…N彼此之間就完成了一次信息的交換過程。為了檢驗發明的效果，以3個用戶為例，使用MATLAB對基於2FSK的PNC的平均誤比特率進行了仿真，並與它的理論曲線作對比。仿真參數的設置如表I所示，仿真結果在圖11中給出。表I
權利要求
1.一種在多用戶信道中實現物理層網絡編碼的無線通信方法，其特徵是含有N個用戶節點且只有一個中繼節點的網絡中，N為大於或等於2的整數，它的無線通信方法由以下步驟實現 步驟一、分別產生N個用戶的編碼比特信息SpS2. . . Sn，並對所述N個用戶的編碼比特信息S1' S2. Sn分別進行MFSK調製，獲得N個用戶的調製後信號S1 (t)、S2⑴ Sn⑴； 步驟二、將步驟一獲得的N個用戶的調製後信號S1U)、S2(t). . . Sn(t)同時發送至中繼節點R ;所述中繼節點R將收到的N個用戶的調製後信號S1 (t)、S2 (t). . . Sn (t)相加，獲得和信號rK(t)； 步驟三、中繼節點R根據預設的判決規則對步驟二獲得的和信號rK(t)進行判決，獲得判決信號並將所述判決信號@映射為網絡編碼信息Sk ； 步驟四、中繼節點R將步驟三中獲得的網絡編碼信息Sk進行MFSK調製，獲得調製後的信號Sk (t)，並將該調製後的信號Sk(t)向N個用戶廣播； 步驟五、N個用戶分別對中繼節點廣播的調製後的信號Sk(t)進行MFSK解調，每個用戶均獲得解調後的網絡編碼信息； 步驟六、中繼節點R向N個用戶廣播第i個用戶的調製信號；所述i為小於或等於N正整數，且i的初始值為I ; 步驟七、N個用戶分別對接收到的第i個用戶的調製信號進行MFSK解調，獲得第i個用戶的編比特信息； 步驟八、將i的值加1，並判斷加I後i的值是否小於或等於N-I (傳輸用戶1，2. . . N-I的消息即可，不用傳輸用戶N的信息)，如果判斷結果為是，則返回執行步驟六；如果判斷結果為否，則將N個用戶的編比特信息與解調後的網絡編碼信息按位進行比特異或運算，獲得每個用戶的比特信息，完成對N個用戶的物理層網絡編碼，從而實現在多用戶信道中實現物理層網絡編碼的無線通信。
2.根據權利要求I所述的一種在多用戶信道中實現物理層網絡編碼的無線通信方法，其特徵在於N = 3。
3.根據權利要求2所述的一種在多用戶信道中實現物理層網絡編碼的無線通信方法，其特徵在於步驟三中所述預設的判決規則為 當X1-Xtl > 6時，則認為中繼節點R收到的和信號rK(t)中只含有頻率為的調製後信號，而不管和信號4(0具體的構成，即= 門 當Xtl-X1 > 6時，則認為中繼節點R收到的和信號rK(t)中只含有頻率為&的調製後信號，即^o=/on/0n/ ； 當Xtl-X1 > O且Xtl-X1 O且X1-Xtl < 6時，則認為中繼節點R收到的和信號rK(t)中含有的頻率分量分別為f\，和f。，即^ruru。
4.根據權利要求I所述的一種在多用戶信道中實現物理層網絡編碼的無線通信方法，其特徵在於在無線通信方法中N個用戶發送數據幀的長度相等。
5.根據權利要求1所述的一種在多用戶信道中實現物理層網絡編碼的無線通信方法，其特徵在於在無線通信方法中採用控制控制技術對N個用戶和中繼節點R的功率進行控制。
6.根據權利要求I所述的一種在多用戶信道中實現物理層網絡編碼的無線通信方法，其特徵在於N個用戶和中繼節點R均採用半雙工的工作方式。
7.根據權利要求I所述的一種在多用戶信道中實現物理層網絡編碼的無線通信方法，其特徵在於N個用戶和中繼節點R均採用全雙工的工作方式。
全文摘要
一種在多用戶信道中實現物理層網絡編碼的無線通信方法，涉及一種無線通信領域。是為了實現在含有多個用戶節點但只有一個中繼節點的網絡中基於物理層網絡編碼的無線信號傳輸。其方法產生N個用戶的編碼比特信息，並進行MFSK調製並向中繼節點發送，中繼節點直接相加得到和信號並進行判決後映射為網絡編碼信息，並進行MFSK調製後廣播；N個用戶分別對接收到的進行MFSK解調；中繼節點逐一廣播用戶的調製後信息，N個用戶分別對該調製後信息進行MFSK解調；最終將得到的用戶信息與網絡編碼信息進行按位比特異或運算，完成物理層網絡編碼的整個過程，從而實現在多用戶信道中實現物理層網絡編碼的無線通信。本發明適用於無線通信。
文檔編號H04L1/00GK102983945SQ201210519789
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月6日 優先權日2012年12月6日
發明者於啟月, 張德有, 孟維曉, 劉濤 申請人:哈爾濱工業大學