[发明专利]基于正交频分复用的物理层网络编码通信系统功率分配技术的无线通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种物理层网络编码通信系统功率分配技术的无线通信方法。

背景技术

随着信息化时代的到来，人们对无线蜂窝通信系统提出了更高的要求。用户希望系统既可以为小区内部的移动终端提供高速数据传输服务，也可以保证小区边缘终端的服务质量，其中，无线中继传输系统是目前的重要研究方向。无线中继将基站和移动终端之间的一跳传输变成了多跳传输，降低了无线传输中的发射功率，有效地改善了系统性能，特别是改善了小区边缘用户的服务质量。

双向中继模型作为一种典型的无线中继传输模型，是实际中继模型的一个简化，它也可以被运用于实际蜂窝小区系统。双向中继模型包括中继节点、第一信源节点和第二信源节点，双向中继模型如图1所示。第一信源节点和第二信源节点需要交换信息，然而它们之间没有通信链路。信源节点必须借助中继节点来完成整个通信过程。由于硬件限制，模型中各个节点只能工作于半双工状态，如果不借助其他技术而直接进行通信，实际系统吞吐量较低。以时分双工系统(Time Division Duplexing，TDD)为例，整个信息交换过程需要4个时隙。在第一个时隙，第一信源节点将自身数据发送到中继节点；在第二个时隙，中继节点将之前接收到的第一信源节点的数据转发给第二信源节点，第一信源节点的数据在两个时隙内传递到了第二信源节点。同理，第二信源节点也需要在两个时隙内将数据传输到第一信源节点，而整个信息的交换过程消耗了4个时隙。

为了提高系统的吞吐量和频谱利用率，网络编码技术被引入到双向中继模型中。借助网络编码，信息交换只需要3个时隙就可完成。随后，一些人针对无线双向中继模型，提出了物理层网络编码技术(Physical layer network coding，PNC)。物理层网络编码技术充分利用了信源的干扰信号，可以在两个时隙内实现信息交换。在第一个时隙内，两个信源同时向中继发送数据，中继将接收到的混合信号进行处理，然后在第二个时隙内将其广播到信源节点。信源节点根据接收到的广播信号和自身的发送数据求出对方信源节点的发送数据。物理层网络编码极大地提高系统的吞吐量。

物理层网络编码有两种不同的工作策略：放大转发策略(Amplify-and-Forward，AF)和解码转发策略(Decode-and-Forward，DF)。如果采用放大转发策略，中继节点只需对接收到的混合信号进行简单的放大和广播，所有复杂的信号处理都在信源端完成；而解码转发策略则要求中继节点充分地判决和解码接收到的混合信号。解码转发策略避免了噪声的放大和累加，因此可以获得更好地系统性能。当然，解码转发策略要求中继也有一定的信号进行处理能力，因而其系统复杂度相对较高。

考虑到多径信道会对高速无线通信系统产生很大影响，将正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)引入到了物理层网络编码通信系统中。正交频分复用的引入可以增强了系统的鲁棒性，有效消除多径干扰。这种系统被称为基于正交频分复用的物理层网络编码通信系统。部分学者围绕着基于正交频分复用的物理层网络编码通信系统，做出了大量的工作，其中一个热点是系统的功率分配。然而已有的功率分配算法，要么没有实现全局的优化，要么提高了系统的误码率性能却降低了容量性能，无法使系统的吞吐量得到最大化。

发明内容

本发明为了解决现有基于物理层网络编码通信系统的无线通信方法吞吐量小的问题，提出了基于正交频分复用的物理层网络编码通信系统功率分配技术的无线通信方法。

基于正交频分复用的物理层网络编码通信系统功率分配技术的无线通信方法，该方法中的信源节点和中继节点都使用N_c个子载波进行通信，通信信道为平坦多径衰落信道，信道多径数为L，L为大于或等于1的整数，相邻两条径之间的时延为一个符号周期；信道系数在频分正交复用-物理层网络编码通信的两个时隙内保持不变；N_c为正整数；

在第一时隙下的无线通信方法：

步骤一、第一信源节点对输入的二进制数据D₁(n)进行串并转换，获得第一信源节点的N_c路并行数据；

第二信源节点对输入的二进制数据D₂(n)进行串并转换，获得第二信源节点的N_c路并行数据；

步骤二、第一信源节点对获得的N_c路并行数据分别进行星座映射，第一信源节点获得N_c路频域星座符号信号；