数字网络层有限域多址系统

本发明属于多址接入，具体涉及一种数字网络层的多址接入技术系统。

背景技术：

1、数字网络层指osi参考模型中的第三层，其传输的信息是具有一定帧结构和协议结构的全数字信息，主要目的是完成在两个端系统之间的数据传输。而在未来的6g体系中，提出了五全一高的新展望，其中全数字的展望将基于数字网络层进行展开，在全数字的数字网络层系统中，物理现实将被精确地数字化，数字世界和物理世界将相互映射并相互影响。数字世界的预测可以与物理世界的预测相对应，实时准确地反映和预测物理世界，为物理世界的决策提供参考。通过物理世界和虚拟数字的互联，6g将实现“人-机器-物-环境”的智能连接，带动数字孪生、扩展现实技术等一系列技术的应用。

2、随着科技的发展，人们对移动通信的需求显著增加，移动数据网络正在转向更高速率，更低延迟，更多用户的通信标准。为了在传输过程中同时接入多个用户，需要用到具有高可靠性的多址接入技术，从而在传输过程中实现多个用户之间的信息传输。常见的多址接入都是基于多种物理资源(如时域、频域、空域、角域、码域)，通过给不同的用户分配不同的物理资源，然后在接收端按照不同的物理资源分配情况将用户的信息进行分离。而在数字网络层中，其传输的信息是具有一定帧结构和协议结构的全数字信息，系统使用的都是虚拟资源，因此基于物理资源的多址接入不能很好的适用于数字网络层，因此基于数字网络层的虚拟资源的特点，提出适用于虚拟资源的有限域多址技术，在未来的6g系统中具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明为了解决现有技术中存在基于物理资源的多址接入不能很好的适用于数字网络层的问题。

2、数字网络层有限域多址系统，包括基于网络层的ffma系统部分和基于物理层的cfma系统部分；

3、物理层的cfma系统的基本组件包括信道编码器、复数域复用模块和复数域解复用模块；

4、网络层的ffma系统包括等效信源端ffma子系统和等效目的端ffma子系统；其中，等效信源端ffma子系统的包括信源编码器、网络层信道编码器、aiep编码器和有限域复用模块；等效目的端ffma子系统的包括信源译码器、网络层信道译码器、aiep译码器和有限域解复用模块；

5、用户的信息首先通过等效信源端ffma子系统进行多址接入后，再将信息在物理层通过cfma系统传输至接收端，最后接收端再将物理层cfma系统接收的信息传输给等效目的端ffma子系统进行解码和解复用，最后将输出的信息传输给目标；

6、在等效信源端ffma子系统中，用户信息将依次通过信源编码器、网络层信道编码器、网络层aiep编码器和有限域复用模块，将多个用户的信息最终编码成一路信息传输给物理层的cfma系统；

7、在物理层的cfma系统中，信号先经过物理层信道编码，再通过复数域复用模块完成复数域多址接入cfma后传输给物理层信道；接收机在接收到信号后，再通过复数域复用模块完成解复数域多址接入cfma后传输给物理层信道译码，得到的信息传输给等效目的端ffma子系统；

8、在等效目的端ffma子系统中，信息将依次通过解有限域解复用模块、aiep译码器、网络层信道译码器和信源译码器，最后将得到的信息传递给目标。

9、进一步地，等效信源端的信源编码器的处理过程包括以下步骤：

10、在信源编码器的输入端，设bj＝(bj,0,bj,1,...,bj,k,...,bj,k-1)2为用户j输出的二进制信息序列，k为输出信息序列的位数，bj,k代表用户j输出的第k个信息位，其中0≤k<k；在信源编码器内，使用udaiep编码ψb对序列bj进行编码，即uj,k＝fb2q(bj,k)，q＝2m，这里uj＝(uj,0,uj,1,...,uj,k,...,uj,k-1)代表用户j输出的信息序列编码后的q进制码字，uj,k代表用户j输出的信息序列编码后的第k个码字。

11、进一步地，在等效信源端的网络层信道编码器和aiep编码器替换为一个由网络层信道编码器和aiep编码器合并组成的网络层信道与aiep编码器。

12、进一步地，等效信源端的网络层信道编码器和aiep编码器，或者网络层信道与aiep编码器的处理过程包括以下步骤：

13、基于信源编码器的输出信息，首先进行网络层信道编码，即利用生成矩阵g对uj进行编码，得到q进制码字vj＝(vj,0,vj,1,...,vj,n,...,vj,n-1)，其中0≤n<n，n代表编码后的序列符号位数；生成矩阵g是线性分组码的生成矩阵；

14、然后进行aiep编码：首先基于码字出现的位置将vj分为l组；对于分为一组的用户在基于gf(2m)的ψb中拥有相同的aiep码字c＝(0,1)，但在ψb中码字所在的位置不同；将用户的码字合并成一组，即

15、中码字的和图样为

16、

17、其中，l取值范围为1≤l≤l，基于有限域gf(2m)的为用户所对应二进制码字中的元素；然后得到l组基于有限域gf(2m)，对应于码字c＝(0,1)的aiep码的和图样

18、然后将l组基于有限域gf(2m)的aiep码的和图样v合并成一组基于gf(pm)码字的aiep码和图样τ：先将基于有限域gf(2m)的aiep码的和图样v的每一个比特看作一个符号，那么和图样v看作是由基于有限域gf(2)的所构成的序列，这里每一个相当于m个gf(2)的符号序列，将每个基于有限域gf(2)的映射到基于gf(p)的元素即fb2p代表将映射函数从gf(2)变换为有限域gf(p)，aiep码字c＝(0,1)将被映射成cl＝(l,p-l)，即：

19、

20、cl＝(l,p-l)是aiep码的元素；得到基于有限域gf(p)的码字每一个符号相当于m个gf(p)的符号序列；通过对这l组码字都进行aiep码字映射，得到l个基于有限域gf(pm)的序列从而实现了系统的aiep编码。

21、进一步地，等效信源端的有限域复用模块处理过程包括以下步骤：

22、aiep编码输出的l个基于有限域gf(pm)的序列复用成一个序列τ＝(τ0,τ1...,τn-1)；其中τn∈gf(pm)；通过这样的映射，将基于gf(2m)的ψb码字v映射后变成基于gf(pm)的ψ码字τ。

23、进一步地，网络层的ffma系统通过离散对称信道dsc与物理层的cfma系统进行信息传输，在传输的过程中，dsc信道的输入和输出离散数字都来自gf(p)＝{1，2，…，p-1}，包含p-1个信息；设r＝(r0,r1,...,rn,...,rn-1)为接收序列，其中rn∈gf(p)；dsc信道的转移概率为；

24、

25、其中，转移概率的参数β由实际物理信道决定。

26、进一步地，等效目的端的有限域解复用模块部分通过查和图样表恢复序列。

27、进一步地，等效目的端ffma子系统的网络层信道译码器和aiep译码器替换为一个由于网络层信道译码器和aiep译码器合并组成的网络层信道与aiep译码器。

28、进一步地，等效目的端的网络层信道译码器和aiep译码器，或者网络层信道与aiep译码器的处理过程包括以下步骤：

29、在aiep译码部分，aiep序列通过fb2p的反函数fp2b表示，即解码，得到二进制码字

30、在网络层信道译码部分，对码字进行信道解码，得到序列

31、进一步地，等效目的端的信源译码器解码udaiep码ψb，得到所有的发送位序列bj。

32、有益效果：

33、本发明基于数字网络层的虚拟资源的特点，提出适用于虚拟资源的有限域多址技术，不仅能够使得基于物理资源的多址接入可以很好的适用于数字网络层，而且具有良好的性能增益；本发明在合适的信道条件下具有很好的性能提升。