[发明专利]一种基于双向中继模型的平坦频选衰落信道中物理层网络编码的无线通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信方法。

背景技术

新一代无线通信要求提供高速率数据传输服务考虑到无线通信路径传输损耗的特性，多跳传输可以在不提高基站发射功率的前提下，为高速率数据传输提供可能。无线中继传输作为一种典型的多跳传输体系，吸引了大量研究者的注意力。利用无线中继，可以在不改变现有蜂窝小区结构和大小的前提下，提高小区的系统容量，同时为小区边缘用户提供更好的服务。

受到硬件限制，中继只能处于半双工通信模式。如果不借助其他技术，直接利用中继进行数据交换，系统的实际吞吐量较低。以时分双工系统(Time Division Duplexing，TDD)为例，小区内的移动终端如果想借助中继向基站传输数据，一共需要两个时隙，第一个时隙里，终端将数据传输给中继，中继在第二个时隙将数据传输给基站；同样，基站也需要两个时隙才能完成向终端的数据传输。整个数据交换过程需要四个时隙。如果利用到网络编码技术，信息交换只需要三个时隙就可完成，这可以有效的提高系统的实际吞吐量。而基于网络编码的物理层网络编码，充分利用了信号间的干扰，可以在两个时隙内完成信息交换。

随着研究的深入，物理层网络编码衍生出了两个不同的分支：模拟网络编码(Analogy Network Coding，ANC)和降噪物理层网络编码(Denoise-Physical Network Coding，D-PNC)。在模拟网络编码体系中，中继只对接收到的信号进行放大和广播，所有的信号处理过程都在信源端完成；降噪物理层网络编码则要求中继完全的判决和解码接收到的信号。降噪物理层网络编码避免了对中继接收端噪声的放大，也避免了两个时隙噪声的累加，因而可以得到更好地系统性能。当然，因为中继需要对收到的信号进行处理，因而降噪物理层网络编码体系实现的复杂度比模拟网络编码高。

在实际无线通信过程中，信道衰落会严重影响到物理层网络编码的性能。在物理层网络编码通信体系中，中继需要利用到来自不同信源节点的和信号，来自不同信源的信号经历了不同的衰落信道，引起的幅值和相位变化都是随机且不相同的，因而基于高斯信道的接收机判决准则失效。针对物理层网络编码体系中衰落引起的问题，部分学者也提出了一些解决方案。但是这些方案往往会提高大幅提高了通信体系结构的复杂度和中继接收机的复杂度。

发明内容

本发明为了消除调制信号实部和虚部之间的干扰，降低中继接收机的复杂度，提出了一种基于双向中继模型的平坦频选衰落信道中物理层网络编码的无线通信方法。

本发明所述一种基于双向中继模型的平坦频选衰落信道中物理层网络编码的无线通信方法的具体实现步骤为：

步骤一、第一时隙，信源节点S1和S2分别对输入的信息数据d₁(t)和d₂(t)进行QPSK调制，得到调制信号s₁(t)和s₂(t)；

步骤二、信源节点S1和S2分别将步骤一获得的调制信号s₁(t)和s₂(t)进行预编码，获得预编码后信号x₁(t)和x₂(t)；

步骤三、信源节点S1和S2将获得的预编码后信号x₁(t)和x₂(t)进行载波调制，得到载波调制后信号，并将得到的载波调制后信号同时发送给中继节点SR；

步骤四、中继节点SR将接收到的两个信源节点的载波调制后信号相加，获得和信号，并对获得的和信号进行载波解调，得到载波解调后的和信号r_R(t)；所有调制信号都只经历了一个实数衰落而相位不受影响的过程；因而中继对接收信号实部和虚部的处理可以分别进行，且过程相同；

步骤五、中继节点SR对步骤四得到载波解调后的和信号r_R(t)根据预设的判决和映射规则进行判决映射，求得广播数据d_R(t)；

步骤六、中继节点SR对步骤五获得的广播数据d_R(t)进行QPSK调制，获得广播信号s_R(t)；

步骤七、系统进入第二时隙，中继节点SR对步骤六获得的广播信号s_R(t)进行载波调制，获得载波调制后信号，然后将获得的载波调制后信号向两个信源节点广播；