[发明专利]基于物理层网络编码的双向中继2FSK通信系统中继节点解调映射方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线中继通信领域，具体涉及一种双向中继2FSK通信系统中继节点解调映射方法。

背景技术

网络编码技术自从2000年首次被提出以来，受到学者的广泛关注，原因在于它颠覆了传统路由器存储转发的工作方式，在路由器对信息进行加工处理，从而整体提升了通信系统的网络容量。进而网络编码技术被迅速应用到无线通信领域，无线通信信道存在一大特点就是信息在信道中传输时是以电磁波的形式进行叠加的。传统的无线通信系统都把这种信息的叠加看成是对有用信息的干扰，从而利用各种方法加以抑制。物理层网络编码的主要思想就是利用这些干扰信息，把干扰信息也当成有用信息进行处理，相当于把网络编码的信息合并步骤转移到无线信道中，从而减少了通信时间，提高了系统的吞吐量。

物理层网络编码自身的特点决定了其特别适用于双向中继通信网络，最简单的情景就是三点中继通信系统：节点1、3通过节点2中继进行双向通信，节点1、3之间没有直达链路。传统方案完成一次双向中继通信需要4时隙，如图1所示；网络编码方案(图2)和物理层网络编码方案(图3)节点2中继转发节点1和节点3的异或比特，完成一次双向中继通信分别需要3时隙和2时隙。可见，采用物理层网络编码可以使系统的吞吐量相对于传统方案和网络编码方案分别提高了100％和50％。包含多个中继节点的双向中继通信系统可以看作是由多个三点中继通信系统组合而成。

由于物理层网络编码是在电磁波层面将信息进行叠加，所以其本身是依赖于系统的调制方式的，决定系统通信成功与否的关键在于中继节点能否正确无误地对信息进行解调与映射。二进制数字频率调制(2FSK)是双向中继通信系统常采用的调制方式，因此提出有效的基于物理层网络编码的双向中继2FSK通信系统中继节点解调映射方案是十分有必要的。

发明内容

本发明是为了提高中继节点恢复出叠加信息的速度和准确性，从而提供一种基于物理层网络编码的双向中继2FSK通信系统中继节点解调映射方法。

本发明根据物理层网络编码的特点以及双向中继2FSK通信系统中继节点的功能提出一种准确有效的中继节点解调映射方案。该方案采用相干方式对收到的叠加信息进行解调，抽样判决器根据两个判决门限进行判决，将判决结果送入映射器进行重新映射。这一方案能够准确有效地恢复叠加在一起的复合信息，并重新映射后进行发送，从而使中继节点完成其双向中继的功能。

基于物理层网络编码的双向中继2FSK通信系统中继节点解调映射方法，它通过以下步骤实现：

步骤一、中继节点的解调映射单元初始化；

步骤二、中继节点接收其相邻的两个节点发送的叠加在一起并含有噪声的混合电磁波信号；

步骤三、将步骤二中所述的混合电磁波信号同时送到相干解调器的第一支路和第二支路；

步骤四、将步骤三中相干解调器第一支路上的混合电磁波信号通过中心频率为2FSK的调制频率f₁的带通滤波器进行滤波，获得第一路带通滤波信号；将步骤三中相干解调器第二支路上的混合电磁波信号通过中心频率为2FSK的调制频率f₂的带通滤波器进行滤波，获得第二路带通滤波信号；

步骤五、将步骤四中获得的第一路带通滤波信号与一路正弦载波信号2cos2πf₁t相乘，获得第一路相乘结果；将步骤四中获得的第二路带通滤波信号与一路正弦载波信号2cos2πf₂t相乘，获得第二路相乘结果；

步骤六、将第一路相乘结果进行低通滤波，获得第一路直流信号；将第二路相乘结果进行低通滤波，获得第二路直流信号；

步骤七、将第二路直流信号进行取反后与第一路直流信号相加，获得第一路直流信号与第二路直流信号的差值；

步骤八、将步骤七获得的第一路直流信号与第二路直流信号的差值送入抽样判决器，抽样判决器获得抽样值，并根据判决门限进行判决，获得判决结果为-2、0或2；

步骤九、将步骤八中的判决结果送入映射器进行重新映射，获得映射结果，所述映射结果为二进制比特1或0；

步骤十、将映射结果送入调制器进行2FSK调制，并将调制结果射频发射；

步骤十一、中继节点判断是否进行下次接收，若判断结果为是，则返回执行步骤二；若判断结果为否，则中继节点结束解调映射。

步骤八中的抽样判决器根据预设的判决门限进行判决，具体方法为：