[发明专利]一种物理层网络编码的多倍采样方法及相应数据处理方法

说明书

本发明提供一种物理层网络编码的多倍采样方法及相应数据处理方法，当两个终端节交互信息时，在第一个时隙内同时向中继节点发送数据。在中继节点上，为了降低解码的误码率，利用多径衰落信道的参数，构造出相应的匹配滤波器并对接收到的信号进行多倍速率采样。然后根据采样得到的数据进行解码，得到一个新的编码信息，再把这个编码信息在第二个时隙内广播出去。终端节点收到后可以根据已有的信息来解码出对方的信息。有效地降低了误码率。

技术领域

本发明属于通信技术领域，尤其涉及到一种物理层网络编码的多倍采样方法及相应数据处理方法。

背景技术

近年来随着无线通信技术的进步和移动互联网的大规模应用，无线网络和通信已经成为一种越来越受欢迎的网络接入方式和通信技术，深刻地改变了人们的生活。随着网络规模的扩大和数据通信的迅猛增长，这给现有的无线通信技术带来了新的挑战。物理层网络编码[1]在无线网络中的应用是近年来的研究热点。物理层网络编码利用电磁波在传输过程中的叠加特性，进一步挖掘了无线网络的通信潜力，从而有效地提升了网络的吞吐率。

如图1所示，在一个双向中继无线网络中，终端节点A和和B想通过中继节点R各自发送一条信息给对方，在没有物理层网络编码和半双工通信的情况下，最少需要4个时隙。在第一和第二个时隙中，A、B各发一条信息给R，在第三、四个时隙中，R分别把收到的2条信息依次发送出去。而在使用了物理层编码之后则只需要2个时隙就可完成信息的交换：在第一个时隙中A和B同时发送信息给R，R对收到的信息进行编码；在第二个时隙中，R将编码后信息同时发送给A和B，A、B在接收到编码信息之后，根据自己已有的信息，就可解码出对方发送的信息。

此前的物理层网络编码的研究主要集中在单路径衰落的信道中。然而，在实际的通信环境中，多径衰落的信道是几乎是难以避免的，因为电磁波信号在传输过程中往往受到其他物体反射，所以在接收端接收到的信号是多条路径叠加起来的发生了畸变的信号。因此，研究物理层网络编码在多径衰落信道中的数据处理具有重要的现实意义。

在异步物理层网络编码中[2][3]，作者主要研究了物理层网络编码在加性高斯白噪声(AWGN)信道中的应用，因此并没有涉及到多径衰落信道的情形。论文[4]虽然涉及了物理层网络编码在频率选择性信道中的应用，但是其作者假定在网络中信道是完全对称的，这是不符合实际的。文章[5]在频率上解决了多径衰落给物理层网络编码带来的问题，但是在频域内，系统的性能往往受到载波频率偏差(CFO)的影响。而在时域中，就不会有CFO带来的影响，因此研究时域内的物理层网络编码以及在时域内中继节点上的一种物理层网络编码的多倍采样方法是很有必要的。

引用文献：

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

[2]L.Lu,S.C.Liew and S.Zhang,“Optimal decoding algorithm forasynchronous physical-layer network coding”,in Proc.IEEE ICC,Japan,June 2011.

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

[4]U.Bhat and T.M.Duman,“Decoding strategies for physical-layernetwork coding over frequency selective channels”,IEEE Wireless Commutationsand Networking Conference,2012.