專利名稱：基于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的雙向中繼2fsk通信系統(tǒng)中繼節(jié)點(diǎn)解調(diào)映射方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線中繼通信領(lǐng)域，具體涉及一種雙向中繼2FSK通信系統(tǒng)中繼節(jié)點(diǎn)解調(diào)映射方法。
背景技術(shù)：
網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)自從2000年首次被提出以來(lái)，受到學(xué)者的廣泛關(guān)注，原因在于它顛覆了傳統(tǒng)路由器存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的工作方式，在路由器對(duì)信息進(jìn)行加工處理，從而整體提升了通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)容量。進(jìn)而網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)被迅速應(yīng)用到無(wú)線通信領(lǐng)域，無(wú)線通信信道存在一大特點(diǎn)就是信息在信道中傳輸時(shí)是以電磁波的形式進(jìn)行疊加的。傳統(tǒng)的無(wú)線通信系統(tǒng)都把這種信息的疊加看成是對(duì)有用信息的干擾，從而利用各種方法加以抑制。物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的主要思想就是利用這些干擾信息，把干擾信息也當(dāng)成有用信息進(jìn)行處理，相當(dāng)于把網(wǎng)絡(luò)編碼的信息合并步驟轉(zhuǎn)移到無(wú)線信道中，從而減少了通信時(shí)間，提高了系統(tǒng)的吞吐量。物理層網(wǎng)絡(luò)編碼自身的特點(diǎn)決定了其特別適用于雙向中繼通信網(wǎng)絡(luò)，最簡(jiǎn)單的情景就是三點(diǎn)中繼通信系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)1、3通過(guò)節(jié)點(diǎn)2中繼進(jìn)行雙向通信，節(jié)點(diǎn)1、3之間沒(méi)有直達(dá)鏈路。傳統(tǒng)方案完成一次雙向中繼通信需要4時(shí)隙，如

圖1所示；網(wǎng)絡(luò)編碼方案(圖2)和物理層網(wǎng)絡(luò)編碼方案(圖3)節(jié)點(diǎn)2中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)3的異或比特，完成一次雙向中繼通信分別需要3時(shí)隙和2時(shí)隙?？梢?jiàn)，采用物理層網(wǎng)絡(luò)編碼可以使系統(tǒng)的吞吐量相對(duì)于傳統(tǒng)方案和網(wǎng)絡(luò)編碼方案分別提高了 100%和50%。包含多個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)的雙向中繼通信系統(tǒng)可以看作是由多個(gè)三點(diǎn)中繼通信系統(tǒng)組合而成。由于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼是在電磁波層面將信息進(jìn)行疊加，所以其本身是依賴于系統(tǒng)的調(diào)制方式的，決定系統(tǒng)通信成功與否的關(guān)鍵在于中繼節(jié)點(diǎn)能否正確無(wú)誤地對(duì)信息進(jìn)行解調(diào)與映射。二進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制(2FSK)是雙向中繼通信系統(tǒng)常采用的調(diào)制方式，因此提出有效的基于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的雙向中繼2FSK通信系統(tǒng)中繼節(jié)點(diǎn)解調(diào)映射方案是十分有必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了提高中繼節(jié)點(diǎn)恢復(fù)出疊加信息的速度和準(zhǔn)確性，從而提供一種基于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的雙向中繼2FSK通信系統(tǒng)中繼節(jié)點(diǎn)解調(diào)映射方法。本發(fā)明根據(jù)物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的特點(diǎn)以及雙向中繼2FSK通信系統(tǒng)中繼節(jié)點(diǎn)的功能提出一種準(zhǔn)確有效的中繼節(jié)點(diǎn)解調(diào)映射方案。該方案采用相干方式對(duì)收到的疊加信息進(jìn)行解調(diào)，抽樣判決器根據(jù)兩個(gè)判決門(mén)限進(jìn)行判決，將判決結(jié)果送入映射器進(jìn)行重新映射。這一方案能夠準(zhǔn)確有效地恢復(fù)疊加在一起的復(fù)合信息，并重新映射后進(jìn)行發(fā)送，從而使中繼節(jié)點(diǎn)完成其雙向中繼的功能?；谖锢韺泳W(wǎng)絡(luò)編碼的雙向中繼2FSK通信系統(tǒng)中繼節(jié)點(diǎn)解調(diào)映射方法，它通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)
步驟一、中繼節(jié)點(diǎn)的解調(diào)映射単元初始化；步驟ニ、中繼節(jié)點(diǎn)接收其相鄰的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的疊加在一起并含有噪聲的混合電 磁波信號(hào)；步驟三、將步驟ニ中所述的混合電磁波信號(hào)同時(shí)送到相干解調(diào)器的第一支路和第 ニ支路；步驟四、將步驟三中相干解調(diào)器第一支路上的混合電磁波信號(hào)通過(guò)中心頻率為 2FSK的調(diào)制頻率的帶通濾波器進(jìn)行濾波，獲得第一路帶通濾波信號(hào)；將步驟三中相干解 調(diào)器第二支路上的混合電磁波信號(hào)通過(guò)中心頻率為2FSK的調(diào)制頻率f2的帶通濾波器進(jìn)行 濾波，獲得第二路帶通濾波信號(hào)；步驟五、將步驟四中獲得的第一路帶通濾波信號(hào)與一路正弦載波信號(hào)2cos2 Ji f:t 相乘，獲得第一路相乘結(jié)果；將步驟四中獲得的第二路帶通濾波信號(hào)與一路正弦載波信號(hào) 2cos2 Ji f2t相乗，獲得第二路相乘結(jié)果；步驟六、將第一路相乘結(jié)果進(jìn)行低通濾波，獲得第一路直流信號(hào)；將第二路相乘結(jié) 果進(jìn)行低通濾波，獲得第二路直流信號(hào)；步驟七、將第二路直流信號(hào)進(jìn)行取反后與第一路直流信號(hào)相加，獲得第一路直流 信號(hào)與第二路直流信號(hào)的差值；步驟八、將步驟七獲得的第一路直流信號(hào)與第二路直流信號(hào)的差值送入抽樣判決 器，抽樣判決器獲得抽樣值，并根據(jù)判決門(mén)限進(jìn)行判決，獲得判決結(jié)果為_(kāi)2、0或2 ；步驟九、將步驟八中的判決結(jié)果送入映射器進(jìn)行重新映射，獲得映射結(jié)果，所述映 射結(jié)果為ニ進(jìn)制比特1或0;步驟十、將映射結(jié)果送入調(diào)制器進(jìn)行2FSK調(diào)制，并將調(diào)制結(jié)果射頻發(fā)射；步驟十一、中繼節(jié)點(diǎn)判斷是否進(jìn)行下次接收，若判斷結(jié)果為是，則返回執(zhí)行步驟 ニ ；若判斷結(jié)果為否，則中繼節(jié)點(diǎn)結(jié)束解調(diào)映射。步驟八中的抽樣判決器根據(jù)預(yù)設(shè)的判決門(mén)限進(jìn)行判決，具體方法為設(shè)抽樣值為M，根據(jù)判決門(mén)限Y1和Y 2對(duì)抽樣值^進(jìn)行判決，獲得判決結(jié)果b，判決 方法為

權(quán)利要求
1.基于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的雙向中繼2FSK通信系統(tǒng)中繼節(jié)點(diǎn)解調(diào)映射方法，其特征是 它通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)步驟一、中繼節(jié)點(diǎn)的解調(diào)映射單元初始化；步驟二、中繼節(jié)點(diǎn)接收其相鄰的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的疊加在一起并含有噪聲的混合電磁波信號(hào)；步驟三、將步驟二中所述的混合電磁波信號(hào)同時(shí)送到相干解調(diào)器的第一支路和第二支路；步驟四、將步驟三中相干解調(diào)器第一支路上的混合電磁波信號(hào)通過(guò)中心頻率為2FSK 的調(diào)制頻率的帶通濾波器進(jìn)行濾波，獲得第一路帶通濾波信號(hào)；將步驟三中相干解調(diào)器第二支路上的混合電磁波信號(hào)通過(guò)中心頻率為2FSK的調(diào)制頻率f2的帶通濾波器進(jìn)行濾波，獲得第二路帶通濾波信號(hào)；步驟五、將步驟四中獲得的第一路帶通濾波信號(hào)與一路正弦載波信號(hào)2cos2 π f\t相乘，獲得第一路相乘結(jié)果；將步驟四中獲得的第二路帶通濾波信號(hào)與一路正弦載波信號(hào) 2cos2 π f2t相乘，獲得第二路相乘結(jié)果；步驟六、將第一路相乘結(jié)果進(jìn)行低通濾波，獲得第一路直流信號(hào)；將第二路相乘結(jié)果進(jìn)行低通濾波，獲得第二路直流信號(hào)；步驟七、將第二路直流信號(hào)進(jìn)行取反后與第一路直流信號(hào)相加，獲得第一路直流信號(hào)與第二路直流信號(hào)的差值；步驟八、將步驟七獲得的第一路直流信號(hào)與第二路直流信號(hào)的差值送入抽樣判決器， 抽樣判決器獲得抽樣值，并根據(jù)判決門(mén)限進(jìn)行判決，獲得判決結(jié)果為_(kāi)2、0或2;步驟九、將步驟八中的判決結(jié)果送入映射器進(jìn)行重新映射，獲得映射結(jié)果，所述映射結(jié)果為二進(jìn)制比特1或0;步驟十、將映射結(jié)果送入調(diào)制器進(jìn)行2FSK調(diào)制，并將調(diào)制結(jié)果射頻發(fā)射； 步驟十一、中繼節(jié)點(diǎn)判斷是否進(jìn)行下次接收，若判斷結(jié)果為是，則返回執(zhí)行步驟二 ；若判斷結(jié)果為否，則中繼節(jié)點(diǎn)結(jié)束解調(diào)映射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的雙向中繼2FSK通信系統(tǒng)中繼節(jié)點(diǎn)解調(diào)映射方法，其特征在于步驟八中的抽樣判決器獲得抽樣值并根據(jù)預(yù)設(shè)的判決門(mén)限進(jìn)行判決，具體方法為設(shè)抽樣值為M，根據(jù)判決門(mén)限^和Y2對(duì)抽樣值%進(jìn)行判決，獲得判決結(jié)果b，判決方法為
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的雙向中繼2FSK通信系統(tǒng)中繼節(jié)點(diǎn)解調(diào)映射方法，其特征在于步驟八中所述的判決門(mén)限Y1和Y2的確定方法為設(shè)中繼節(jié)點(diǎn)的相鄰兩個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)射信息比特％和a3為1或0的概率相同，則中繼節(jié)點(diǎn)接收到的疊加信號(hào)U，根據(jù)最大后驗(yàn)概率準(zhǔn)則有
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的雙向中繼2FSK通信系統(tǒng)中繼節(jié)點(diǎn)解調(diào)映射方法，其特征在于判決錯(cuò)誤概率為
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的雙向中繼2FSK通信系統(tǒng)中繼節(jié)點(diǎn)解調(diào)映射方法，其特征在于步驟九中所述將步驟八中的判決結(jié)果送入映射器進(jìn)行重新映射， 其映射準(zhǔn)則如下
全文摘要
基于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的雙向中繼2FSK通信系統(tǒng)中繼節(jié)點(diǎn)解調(diào)映射方法，涉及無(wú)線中繼通信技術(shù)領(lǐng)域。它提高了中繼節(jié)點(diǎn)恢復(fù)出疊加信息的速度和準(zhǔn)確性。在中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)接收信號(hào)分兩路進(jìn)行帶通濾波，中心頻率分別為2FSK調(diào)制頻率f1和f2；然后分別乘以正弦載波2cos2πf1t和2cos2πf2t以得到二倍頻和直流信號(hào)；之后分別進(jìn)行低通濾波以得到直流信號(hào)；對(duì)兩路直流信號(hào)差值進(jìn)行抽樣判決得到判決結(jié)果為-2、0或2；對(duì)判決結(jié)果重映射后得到二進(jìn)制比特1或0；然后傳送給調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制發(fā)送。本方案適用于采用物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的雙向中繼2FSK通信系統(tǒng)中繼節(jié)點(diǎn)的信息處理過(guò)程。
文檔編號(hào)H04L27/148GK102355441SQ201110182058
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者劉春剛, 李博, 楊文超, 楊洪娟, 王鋼, 鄭大國(guó) 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)