[发明专利]基于MIMO-OFDM和物理层网络编码的通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及基于MIMO-OFDM和物理层网络编码的通信方法。

背景技术

在无线通信系统中，发射机和接收机之间存在多条时延不同的无线传播路径，引起多径效应。当多径的最大时延大于码字持续时间，会引起频率选择性衰落。信号的多径扩散造成码间干扰(Inter Symbol Interference码间干扰，简称ISI)，并导致传输过程中误码率升高。而正交频分复用（ Orthogonal Frequency Division Multiplexing正交频分复用，简称OFDM）技术可将高速传输的串行数据转换成多路并行的低速数据，并调制到相对独立的正交子载波上进行传输，使得无线信道中多径时延产生的时间弥散性对通信系统造成的影响减弱，提高通信系统的抗干扰能力。

对于SISO（Single Input Single Output单输入单输出,简称SISO）系统，其吞吐量仍无法满足现代无线通信的需求，而目前在理论上已经证明MIMO（Multiple Input Multiple Output多输入多输出，简称MIMO）技术能极大地提高无线通信系统的性能和容量。

物理层网络编码可以使网络吞吐量比直接网络编码传输模式和传统信息传输模式分别提高50%和100%，信息传输速率也分别提高50%和100%，这些都显现出物理层网络编码的优越性。为了进一步扩展通信网络的吞吐量和提高信息传输速率，探索MIMO-OFDM和物理层网络编码相融合的新型通信技术十分必要。

发明内容

本发明旨在进一步提高无线通信系统的性能，提高通信系统的网络吞吐量，降低通信系统的误码率，本发明提供了基于MIMO-OFDM和物理层网络编码的通信方法。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

基于MIMO-OFDM和物理层网络编码的通信方法，其特征在于其包括以下步骤：

步骤一：源节点A和源节点B在第一个时隙生成信号并依次分别经符号映射、串并转换、OFDM调制和STBC编码器后从不同的天线发射出去，源节点A和源节点B用于发射信号的天线数目相同。

步骤二：中继节点利用天线接收步骤一中发射的信号，并将接收信号叠加得到混合信号。

步骤三：所述混合信号依次经最大似然译码器、物理层网络编码和STBC编码器处理，生成广播信号，将所述广播信息于第二个时隙发射出去。

步骤四：源节点A和源节点B分别接收所述广播信息，源节点A和源节点B分别利用各自缓存中的信号还原广播信号以获得对方节点发送的信息，完成一次信息交换。

具体的，步骤一中源节点A和源节点B均工作在半双工模式，源节点A和源节点B的信号发射功率相同。

具体的，步骤一中使用离散傅里叶逆变换（Inverse Discrete Fourier Transform 离散傅里叶逆变换，简称IDFT）实现信号的串并转换。

具体的，步骤二中中继节点用于接收信号的天线数目和源节点A或源节点B用于发射信号的天线数目一致。

具体的，基于MIMO-OFDM和物理层网络编码的通信方法用于由无人机组网通信系统提取出来的双向中继系统传输模型。

本发明的有益效果：本发明的通信方法在双向中继系统传输模型的第一个时隙（即多址接入阶段）采用了STBC编码器将OFDM调制和MIMO技术融合起来，集合了OFDM调制和MIMO技术的优点，中继节点接收、叠加信号后，采用最大似然译码完成了物理层网络编码的映射。本发明不仅提高了通信系统的网络吞吐量，而且降低了通信系统的误码率。与传统物理层网络编码相比，本发明的通信方法吞吐量约为传统物理层网络编码通信技术的1.5倍；当误码率BER为10^-5时，本发明的通信方法的编码增益约为0.8dB。

附图说明

图1为本发明的通信模型示意图。

图2为误码率随信噪比的变化曲线。

图3为通信网络吞吐量随信噪比的变化曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

参照图1，实施例的通信模型用以说明基于MIMO-OFDM的物理层网络编码技术的原理，设计物理层网络编码的映射规则，研究该技术下物理层网络编码的性能。实施例的通信方法的具体步骤如下：