基于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的速率功率自適應(yīng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的速率功率自 適應(yīng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 網(wǎng)絡(luò)編碼可以提高無線網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)編碼（conventionalnetwork coding，CNC)中，中繼節(jié)點(diǎn)分別接收來自源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包并進(jìn)行編碼，然后將編碼后的 數(shù)據(jù)包廣播出去；而物理層網(wǎng)絡(luò)編碼（physical-layernetworkcoding,PNC)在CNC的 基礎(chǔ)上可以更大程度的提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量，采用物理層網(wǎng)絡(luò)編碼時(shí)，中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)同時(shí)接收 到的來自源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行編碼，并通過廣播信道進(jìn)行廣播；PNC-股采用放大轉(zhuǎn)發(fā) (amplify-and_forward，AF)和去噪轉(zhuǎn)發(fā)（denoise_and-forward，DNF)兩種中繼方式，米用 放大轉(zhuǎn)發(fā)方式的PNC也被稱為ANC。
[0003] 在無線網(wǎng)絡(luò)中，信道條件隨著信道衰落情況和節(jié)點(diǎn)位置的變化而變化，為了最大 化網(wǎng)絡(luò)吞吐量，自適應(yīng)地改變數(shù)據(jù)傳輸速率以適應(yīng)信道條件很有必要；大多數(shù)現(xiàn)有的工作 主要集中研究支持傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)編碼（CNC)的速率自適應(yīng)機(jī)制，基于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼（PNC)的 速率自適應(yīng)機(jī)制并沒有得到廣泛研究；然而PNC是在CNC分別對(duì)來自源節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包進(jìn)行編 碼的基礎(chǔ)上，采取對(duì)來自源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行同時(shí)編碼的策略，相比較于CNC而言，PNC進(jìn) 一步節(jié)省了傳輸時(shí)隙數(shù)，從而可以更大程度的提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量，因此研究PNC在實(shí)際網(wǎng)絡(luò) 中的應(yīng)用具有很大的研究意義和實(shí)用價(jià)值；目前已有基于放大轉(zhuǎn)發(fā)（AF)PNC的速率自適應(yīng) 研究，但主要是考慮信道容量的影響，采取了固定速率、功率的方法，在實(shí)際應(yīng)用中由于信 道條件經(jīng)常變化的影響，并不能總是準(zhǔn)確找到最優(yōu)解，網(wǎng)絡(luò)吞吐量還可以得到進(jìn)一步提高， 而基于去噪轉(zhuǎn)發(fā)〇)NF)PNC的功率-速率自適應(yīng)還從未被人研究過。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種基于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的速率功率自適應(yīng)方 法，以達(dá)到提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量、降低傳輸時(shí)延、保證網(wǎng)絡(luò)可靠性和方便實(shí)際應(yīng)用的目的。
[0005] 本發(fā)明技術(shù)方案如下：
[0006] 基于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的速率功率自適應(yīng)方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟1、設(shè)置網(wǎng)絡(luò)中信號(hào)在加性高斯白噪聲信道上傳輸，發(fā)射端1、發(fā)射端2和中繼 路由器發(fā)射的信號(hào)均采用M-QAM調(diào)制方式，接收端1和接收端2解碼信號(hào)均基于最小距離 準(zhǔn)則，基帶信號(hào)設(shè)定為滾降系數(shù)為1的升余弦脈沖信號(hào)；
[0008] 步驟2、信號(hào)傳輸?shù)谝粫r(shí)隙，發(fā)射端1將信號(hào)發(fā)送到中繼路由器，發(fā)射端2將信號(hào)發(fā) 送到中繼路由器，同時(shí)接收端1監(jiān)聽發(fā)射端2發(fā)射的信號(hào)，接收端2監(jiān)聽發(fā)射端1發(fā)射的信 號(hào)；
[0009] 步驟3、根據(jù)發(fā)射端1到中繼路由器的信道系數(shù)、發(fā)射端1發(fā)送的信號(hào)、發(fā)射端2到 中繼路由器的信道系數(shù)、發(fā)射端2發(fā)送的信號(hào)和無線網(wǎng)絡(luò)中的噪聲，獲取中繼路由器接收 到的中繼疊加信號(hào)；根據(jù)發(fā)射端1到接收端1的信道系數(shù)、發(fā)射端1發(fā)送的信號(hào)、發(fā)射端2 到接收端1的信道噪聲、發(fā)射端2到接收端1的信道系數(shù)和發(fā)射端2發(fā)送的信號(hào)，獲得接收 端1監(jiān)聽到的信號(hào)；根據(jù)發(fā)射端2到接收端2的信道系數(shù)、發(fā)射端2發(fā)送的信號(hào)、發(fā)射端1 到接收端2的信道噪聲、發(fā)射端1到接收端2的信道系數(shù)和發(fā)射端1發(fā)送的信號(hào)，獲得接收 端2監(jiān)聽到的信號(hào)；
[0010] 步驟4、構(gòu)建解碼后誤比特率、發(fā)射功率和傳輸速率之間的關(guān)系，具體步驟如下：
[0011] 步驟4. 1、設(shè)定誤符號(hào)率等于解碼后誤比特率，根據(jù)調(diào)制階數(shù)、發(fā)射端1到中繼路 由器的信道系數(shù)、發(fā)射端2到中繼路由器的信道系數(shù)、發(fā)射端1的發(fā)射功率、發(fā)射端2的發(fā) 射功率、噪聲功率和中繼路由器的外界有害干擾功率，獲得中繼路由器接收到中繼疊加信 號(hào)的解碼后的誤符號(hào)率，即中繼路由器接收到中繼疊加信號(hào)的解碼后誤比特率，構(gòu)建中繼 疊加信號(hào)的解碼后誤比特率、發(fā)射端1的發(fā)射功率、發(fā)射端2的發(fā)射功率和信號(hào)傳輸速率之 間的關(guān)系；
[0012] 步驟4. 2、根據(jù)調(diào)制階數(shù)、發(fā)射端2到接收端1的信道系數(shù)、發(fā)射端1到接收端1的 信道系數(shù)、發(fā)射端1的發(fā)射功率、發(fā)射端2的發(fā)射功率、噪聲功率和接收端1的外界有害干 擾功率，獲得接收端1監(jiān)聽到信號(hào)的解碼后誤比特率，構(gòu)建接收端1監(jiān)聽到信號(hào)的解碼后誤 比特率、發(fā)射端1的發(fā)射功率、發(fā)射端2的發(fā)射功率和信號(hào)傳輸速率之間的關(guān)系；
[0013] 步驟4. 3、根據(jù)調(diào)制階數(shù)、發(fā)射端1到接收端2的信道系數(shù)、發(fā)射端2到接收端2的 信道系數(shù)、發(fā)射端1的發(fā)射功率、發(fā)射端2的發(fā)射功率、噪聲功率和接收端2的外界有害干 擾功率，獲得接收端2監(jiān)聽到信號(hào)的解碼后誤比特率，構(gòu)建接收端2監(jiān)聽到信號(hào)的解碼后誤 比特率、發(fā)射端1的發(fā)射功率、發(fā)射端2的發(fā)射功率和信號(hào)傳輸速率之間的關(guān)系；
[0014] 步驟5、設(shè)定在信號(hào)傳輸?shù)谝粫r(shí)隙，當(dāng)信號(hào)傳輸速率固定時(shí)，最優(yōu)傳輸功率的約束 條件，具體如下：
[0015] 約束條件1:在發(fā)射端1的最優(yōu)功率與發(fā)射端2的最優(yōu)功率中，至少有一個(gè)等于額 定最大發(fā)射功率；
[0016] 約束條件2 :得到的最優(yōu)發(fā)射功率至少滿足下列其中一個(gè)約束公式：
[0017] 約束公式（1)如下：
[0_
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的速率功率自適應(yīng)方法，其特征在于：包括以下步驟： 步驟1、設(shè)置網(wǎng)絡(luò)中信號(hào)在加性高斯白噪聲信道上傳輸，發(fā)射端1、發(fā)射端2和中繼路由 器發(fā)射的信號(hào)均采用M-QAM調(diào)制方式，接收端1和接收端2解碼信號(hào)均基于最小距離準(zhǔn)則， 基帶信號(hào)設(shè)定為滾降系數(shù)為1的升余弦脈沖信號(hào)； 步驟2、信號(hào)傳輸?shù)谝粫r(shí)隙，發(fā)射端1將信號(hào)發(fā)送到中繼路由器，發(fā)射端2將信號(hào)發(fā)送到 中繼路由器，同時(shí)接收端1監(jiān)聽發(fā)射端2發(fā)射的信號(hào)，接收端2監(jiān)聽發(fā)射端1發(fā)射的信號(hào)； 步驟3、根據(jù)發(fā)射端1到中繼路由器的信道系數(shù)、發(fā)射端1發(fā)送的信號(hào)、發(fā)射端2到中繼 路由器的信道系數(shù)、發(fā)射端2發(fā)送的信號(hào)和無線網(wǎng)絡(luò)中的噪聲，獲取中繼路由器接收到的 中繼疊加信號(hào)；根據(jù)發(fā)射端1到接收端1的信道系數(shù)、發(fā)射端1發(fā)送的信號(hào)、發(fā)射端2到接 收端1的信道噪聲、發(fā)射端2到接收端1的信道系數(shù)和發(fā)射端2發(fā)送的信號(hào)，獲得接收端1 監(jiān)聽到的信號(hào)；根據(jù)發(fā)射端2到接收端2的信道系數(shù)、發(fā)射端2發(fā)送的信號(hào)、發(fā)射端1到接 收端2的信道噪聲、發(fā)射端1到接收端2的信道系數(shù)和發(fā)射端1發(fā)送的信號(hào)，獲得接收端2 監(jiān)聽到的信號(hào)； 步驟4、構(gòu)建解碼后誤比特率、發(fā)射功率和傳輸速率之間的關(guān)系，具體步驟如下： 步驟4. 1、設(shè)定誤符號(hào)率等于解碼后誤比特率，根據(jù)調(diào)制階數(shù)、發(fā)射端1到中繼路由器 的信道系數(shù)、發(fā)射端2到中繼路由器的信道系數(shù)、發(fā)射端1的發(fā)射功率、發(fā)射端2的發(fā)射功 率、噪聲功率和中繼路由器的外界有害干擾功率，獲得中繼路由器接收到中繼疊加信號(hào)的 解碼后的誤符號(hào)率，即中繼路由器接收到中繼疊加信號(hào)的解碼