无线网络模拟网络编码方法
【专利摘要】本发明公开了一种无线网络模拟网络编码方法，包括以下步骤：对接收到的重叠数据帧通过互相关运算检测出已知帧和目标帧的起始点和结束点；对数据进行频率偏移检测和补偿；再进行信道参数估计；再根据得到的信道参数，去除重叠数据帧中的已知帧，对目标帧进行恢复和重采样，重新获取采样点；对采样后的数据进行解码。本发明可以扩展模拟网络编码的应用范围，提高无线网络中的频谱利用率。
【专利说明】无线网络模拟网络编码方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线通信领域，特别是涉及一种无线网络中使用新的模拟网络编码实 现的无线网络传输方法。
【背景技术】
[0002] 模拟网络编码能够极大地提高无线通信的频谱利用率。然而目前已被提出的模拟 网络编码方法存在着一下不足之处：
[0003] (1) -些模拟网络编码方法要求通信节点之间的数据帧进行同步，这在无线网络 之中实现是较为复杂的。
[0004] (2)另一些模拟网络编码方法仅支持特定的调制方式，或者要求通信双方的帧长 度相同。
【发明内容】
[0005] 为了克服上述现有方法的不足，本发明的发明目的在于提供一种无线网络模拟网 络编码方法，可以实现通信双方不同步，且数据帧长度不相同的无络网络传输。
[0006] 本发明的发明目的通过以下技术方案实现：
[0007] 无线网络模拟网络编码方法，包含二个互相发送信息的发送节点，以及位于二个 发送节点之间的中继节点，通过以下步骤进行数据传输：
[0008] 步骤1)、二个发送节点分别向中继节点发送数据帧，所述数据帧依次包含前同步 码、数据段、以及后同步码；其中，同一发送节点使用的前同步码和后同步码相同，不同的发 送节点使用的不同的前同步码和后同步码，但每个发送节点均知数据帧发送方的前同步码 和后同步码；
[0009] 步骤2)、二个数据帧在中继节点处变成一个重叠数据帧后由中继节点广播出去；
[0010] 步骤3)、发送节点接收到重叠数据帧后根据前同步码或者后同步码通过互相关 运算检测出已知帧和目标帧的起始点和结束点，从而判断出已知帧和目标帧的重叠情况； 其中，所述已知帧为发送节点自身发送的数据帧，所述目标帧为发送节点需要接收的数据 帧；
[0011] 步骤4)、发送节点对目标帧和已知帧分别进行频率偏移检测和补偿；
[0012] 步骤5)、进行信道参数估计；
[0013] 步骤6)、根据得到的信道参数，去除重叠数据帧中的已知帧，对目标帧进行恢复和 重采样，重新获取采样点；
[0014] 步骤7)、对采样后的目标帧进行解码。
[0015] 依据上述特征，所述步骤3)中已知帧和目标帧的起始点和结束点的检测方式为：
[0016] 发送节点对收到的重叠数据帧|s[n]}分别用二个发送节点的前同步码或后同步 码对数据帧进行互相关运算：
【权利要求】
1. 一种无线网络模拟网络编码方法，包含二个互相发送信息的发送节点，以及位于二 个发送节点之间的中继节点，通过以下步骤进行数据传输： 步骤1)、二个发送节点分别向中继节点发送数据帧，所述数据帧依次包含前同步码、数 据段、以及后同步码；其中，同一发送节点使用的前同步码和后同步码相同，不同的发送节 点使用的不同的前同步码和后同步码，但每个发送节点均知数据帧发送方的前同步码和后 同步码； 步骤2)、二个数据帧在中继节点处变成一个重叠数据帧后由中继节点广播出去； 步骤3)、发送节点接收到重叠数据帧后根据前同步码或者后同步码通过互相关运算检 测出已知帧和目标帧的起始点和结束点，从而判断出已知帧和目标帧的重叠情况；其中，所 述已知帧为发送节点自身发送的数据帧，所述目标帧为发送节点需要接收的数据帧； 步骤4)、发送节点对目标帧和已知帧分别进行频率偏移检测和补偿； 步骤5)、进行信道参数估计； 步骤6)、根据得到的信道参数，去除重叠数据帧中的已知帧，对目标帧进行恢复和重采 样，重新获取采样点； 步骤7)、对采样后的目标帧进行解码。
2. 根据权利要求1所述的无线网络模拟网络编码方法，其特征在于所述步骤3)中已知 帧和目标帧的起始点和结束点的检测方式为： 发送节点对收到的重叠数据帧Is[n]}分别用二个发送节点的前同步码或后同步码对 数据帧进行互相关运算：
其中目标帧的前同步码或后同步码为{pd[n]}，已知帧的前同步码或后同步码为 {ps[n]}，当pd[n]或？3[11]同接收到的重叠数据帧中的前同步码或后同步码完全对应的时 候，Sd[i]或匕[1]出现峰值，出现峰值的点，就是帧的起始点或结束点。
3. 根据权利要求1所述的无线网络模拟网络编码方法，其特征在于所述步骤3)中发送 节点对已知帧或目标帧进行频率偏移检测和补偿的方法为： 卑百相关沄笪伏剞蝰倌时，沄笪结里为：
其中，V1为已知帧或目标帧的前同步码与接收到的数据进行互相关运算达到峰值时的 值，V2为已知帧或目标帧的后同步码与接收到的数据进行互相关运算达到峰值时的值，Lp 为帧长度，为信道参数，fs为频率偏移，^为估计的频率补偿，^为前同步码的起始点， "为后同步码的起始点，T为符号周期，当Vi+v2为最大值时，获得补偿频车的值，然后对 频偏进行补偿。
4. 根据权利要求3所述的无线网络模拟网络编码方法，其特征在于所述^的取 值范围为Mvwt 其中为上一次传输中所估计出的频率偏移，
5. 根据权利要求1所述的无线网络模拟网络编码方法，其特征在于所述步骤5)进行信 道参数估计具体包含以下步骤：根据数据帧重叠的情况进行有效样本的数量判断，如果有 效样本的数量达到某一阈值，采用联合信道估计算法进行信道估计，否则采用循环信道估 计算法进行信道估计； 所述信道联合估计算法为： 步骤5.Ia)、发送节点收到的重叠数据帧表达式如下：
其中T是符号周期，η是整数，hJPh 别是已知帧和目标帧的信道参数，Ixd[n]}和 lxs[n]}分别是已知帧和目标帧的符号序列，gd(t)和&⑴分别是两个发送节点的成型滤 波函数，TdS两种帧的时间偏差，nh是多径参数； 步骤5. 2a)、对y(t)进行抽样，第i个样本如下： 其中（?-1)Τ+Δ是米样点位置；
步骤5. 3a)、令D= [(Td-Δ)/?，并且δ=DT-(Td-A),这样，样本点如下表示：
以矩阵形式表示，则为：
其中y含有N个采样点，Xd，Xs的列分别是|xd[n]}和|xs[n]}的转置， 信道参数，得出：
从而同时获取目标帧和已知帧的信道参数； 所述信道循环估计算法为： 步骤5.lb)、将整个已知帧作为估计序列，将目标帧作为干扰估计已知帧的信道参数； 步骤5. 2b)、根据所述信道联合估计算法估计出目标帧的信道参数； 步骤5. 3b)、实施信号恢复与重采样，得到恢复出的目标帧序列； 步骤5. 4b)、从接收的重叠数据帧中除去已恢复出的目标帧，具体方法如下：
其中y是获取的原序列，A是恢复出的目标帧序列，Xe是:? - ^; 步骤5. 5b)、重复执行步骤5.lb)-5. 4b)，直到获得准确的已知帧和目标帧的信道参 数。
6. 根据权利要求1所述的无线网络模拟网络编码方法，其特征在于所述步骤6)中去除 重叠数据帧中的已知帧的方法为：
其中汲是噪声与残留干扰的叠加。
7. 根据权利要求1所述的无线网络模拟网络编码方法，其特征在于所述步骤6)中信号 恢复的过程如下：
然后对恢复后的序列寻找最佳采样点，进行重采样，得到目标帧。
【文档编号】H04L27/26GK104468447SQ201410628246
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月10日 优先权日:2014年11月10日
【发明者】王旭东, 毛文广 申请人:上海交通大学