物理层网络编码同步方法技术

物理层网络编码同步方法，属于同步网络编码领域。现有BP算法中无法得知符号异步量的问题。一种物理层网络编码同步方法，构架PNC模型和完全互补码；在PNC的数据帧前面增加构建的完全互补码作为同步码字头，节点A、B要发送的原始数据SA和SB经过调制转化成信号xA和xB，并发送给中继节点R；中继节点R接收到带有噪声的信号后，利用PNC的数据帧中同步码字头来估计xA和xB到达中继节点R的符号异步量Δ，利用符号异步量Δ，采用BP接收机最终得到另一个节点的信息和。本发明专利技术解决了PNC异步问题，达到可靠通信的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
物理层网络编码（PNC)通过在中继节点应用一种适合的调制和解调技术，利用电 磁波的线性叠加性质，将原先的信号干扰过程变成了网络编码中的一部分运算。因此一个 关键的问题就是怎样去处理当中继节点接收信号存在异步的问题。 在物理层网络编码中，源节点到达中继节点的信号必须同步才能达到正确传输的 目的。目前为止，主要利用BP迭代算法来解决PNC的异步问题，但是现有的BP迭代算法均 假设已知符号异步量△，实际通信中符号异步量△并不已知。所以，处理当中继节点接收 信号存在异步的问题，就需要求得符号异步量A，进而解决异步问题使得物理层网络编码 的误码率产生的3-6dB的下降问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有BP算法中无法得知符号异步量的问题，而提出一 种。 -种，所述方法通过以下步骤实现： 步骤一、设置节点A、B和中继节点R，且节点A、B与中继节点R之间的信道为高斯 信道，以构架PNC模型；之后构建能够使PNC同步的完全互补码； 步骤二、在PNC的数据帧前面增加步骤一所构建的完全互补码作为同步码字头， 然后，节点A、B要发送的原始数据SjPSB经过调制转化成信号XJPXB，并发送给中继节点 R； 步骤三、中继节点R接收到信号yR= ，首先利用PNC的数据帧中同步码 字头来估计^和XB到达中继节点R的符号异步量A，之后利用估计所得的符号异步量Δ， 采用BP接收机作用于PNC，对~和XB进行同步操作，得到yR;之后将yR映射为信号XR，并 且发送给节点A和B;其中，wR表示噪声； 步骤四、节点A、B对接收到的信号&进行解调，将解调后得到的信息和原始数据 SjPSB结合，分别得到另一个节点的信息久和左B。 本专利技术的有益效果为： 本专利技术采用互补码作为同步码字，在物理层网络编码（PNC)系统中的数据帧中加 一个同步头来估计符号异步量A;之后采用BP算法解决物理层网络编码（PNC)异步问题。 本专利技术首先构造完全互补码，然后将完全互补码作为发送信号帧的同步头，在中 继节点处使用并行滑动相关同步系统来对源节点的两路信号进行估计，得到符号异步量 A;然后利用BP迭代算法对这两路信号进行同步操作，解决了PNC异步问题，使所接收的信 号更加精准，达到可靠通信的目的。【附图说明】 图1为本专利技术三节点PNC的系统模型； 图2为本专利技术PNC帧结构图； 图3为本专利技术并行滑动相关同步系统结构图； 图4为本专利技术BP迭代算法接收机原理图； 图5为本专利技术方法流程图。【具体实施方式】【具体实施方式】 一： 本实施方式的，物理层网络编码即为表1所示的在中继 节点进行映射处理的过程，结合图1所示的三节点PNC的系统模型和图5所示的流程图，所 述方法通过以下步骤实现： 步骤一、设置节点A、B和中继节点R，且节点A、B与中继节点R之间的信道为高斯 信道，以构架如图1所示的PNC模型；之后构建能够使PNC同步的完全互补码；其中，PNC表 示三节点物理层网络编码系统，是应用到双向中继系统中的一种物理层技术； 步骤二、在PNC的数据帧前面增加步骤一所构建的完全互补码作为同步码字头， 然后，节点A、B要发送的原始数据SjPSB经过调制转化成信号XJPXB，并发送给中继节点 R;其中，节点A、B采用BPSK调制方式进行调制，BPSK调制方式是指二进制相移键控； 步骤三、中继节点R接收到信号yR= ，首先利用PNC的数据帧中同步码 字头来估计^和XB到达中继节点R的符号异步量A，之后利用估计所得的符号异步量Δ， 采用BP接收机作用于PNC，对~和XB进行同步操作，得到yR;之后将yR映射为信号XR，并 且发送给节点A和B;其中，wR表示噪声； 步骤四、节点A、B对接收到的信号&进行解调，将解调后得到的信息和原始数据 SjPSB结合，分别得到另一个节点的信息义和皂。【具体实施方式】 二： 与【具体实施方式】一不同的是，本实施方式的，步骤一所 述的构建PNC的完全互补码的过程为， 步骤一一、构设同步码字为互补码对：序列a和序列b; 其中，序列a= ，序列b=，N表示 码长； 对任意的n，η= 0, 1，…N-l，|an| = 1，|bn| = 1，且序列a和序列b的自相关函数Ra，a(n)和自相关函数\b(n)满足 ；即序列a与b的自相关 函数之和只在η= 0处不为0 ; 步骤一二、由步骤一一构设的互补码对：序列a和序列b，分别作为互补码子码ap 和互补码子码bp，并分别组成互补码集A和互补码集B;其中， 互补码集A= {ap，1 彡p彡P}，ap=，p= 1，2,…，P; 互补码集B= {bp，1 彡p彡P}，bp=，p= 1，2,…，P; 互补码子码ap的自相关函数之和除0点之外，处处为零，即满足：即序列a的自相关函数之和只在η= 0处不为0 ; 互补码子码bp的自相关函数之和除0点之外，处处为零，即满足：;即序列b的自相关函数之和只在η= 0处不为0 ; 步骤一三、令步骤一二得到的互补码集Α和互补码集Β构成集合C= {Α，Β，···}; 且互补码集Α和互补码集Β中的互补子码互相关函数满足： 【具体实施方式】 三： 与【具体实施方式】一或二不同的是，本实施方式的，步骤 三所述利用PNC的数据帧中同步码字头来估计^和^到达中继节点R的符号异步量Δ的 过程为， 步骤三一、在每个子码的前后分别加入一段循环前缀CyclicPrefix和循环后缀 CyclicPostfix，用来保护子码间正交性，得到如图2所示的帧结构，子码&的后面一段长 度的互补码被复制移到了 4码的前面作为循环前缀，而前面一段长度的互补码被复制移到 了 4码后面作为循环后缀，循环前缀和循环后缀的长度都大于信号XJPXB可能产生的最 大时延τΜΑΧ; 步骤三二、并行滑动相关同步系统，估算符号异步量Δ: 将接收到的信号分为Κ路，分别延时0，TS/K，2TS/K，…，（K-1)TS/K后，分别与信号 ^中的子码A。、&和信号X8中的子码B 作相关运算，分别取相关结果最大的两路作为输 出结果，将两路的结果做相减计算得到符号异步量A;具体结构图如图3所示。【具体实施方式】 四： 与【具体实施方式】三不同的是，本实施方式的，步骤三所 述采用BP接收机作用于PNC，对&和XB进行同步操作，得到yR;之后将yR映射为信号X亦 过程为，BP接收机对信号^分两路进行接收，信号yR被分为两路，N的码长范围内，一段为 从〇到Δ的7，11 = 1，2，...，N，另一段为从Δ到Tj9y，n= 1，2，...，N，分别 进行积分后，再合成为一路具有2N+1个节点的信号y，k= 1，2,. . .，2N+1，这样就可以得 到同步处理后的yR，具体结构如图4所示，然后利用PNC在中继节点处的特殊映射得到xR， 具体的映射表如表1所不： 表1PNC节点符号映射表 【具体实施方式】 五： 与【具体实施方式】一、二或四不同的是，本实施方式的，步 骤一二所述组成互补码集A和互补码集B的过程为， ( -）、设U为N维酋矩阵，eU, (i,j= 1，2,…，N)，且 |u。| = 1，能够用 tU2，…，仏表示矩阵U的各行所构成的长本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种物理层网络编码同步方法，其特征在于：所述方法通过以下步骤实现：步骤一、设置节点A、B和中继节点R，且节点A、B与中继节点R之间的信道为高斯信道，以构架PNC模型；之后构建能够使PNC同步的完全互补码；步骤二、在PNC的数据帧前面增加步骤一所构建的完全互补码作为同步码字头，然后，节点A、B要发送的原始数据SA和SB经过调制转化成信号xA和xB，并发送给中继节点R；步骤三、中继节点R接收到信号yR＝xA+xB+wR后，首先利用PNC的数据帧中同步码字头来估计xA和xB到达中继节点R的符号异步量Δ，之后利用估计所得的符号异步量Δ，采用BP接收机作用于PNC，对xA和xB进行同步操作，得到yR；之后将yR映射为信号xR，并且发送给节点A和B；其中，wR表示噪声；步骤四、节点A、B对接收到的信号xR进行解调，将解调后得到的信息和原始数据SA和SB结合，分别得到另一个节点的信息和

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于启月，宋天鸣，曹凤凤，孟维晓，何东杰，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23