基于物理层网络编码的速率功率自适应方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于通信网络技术领域，特别涉及一种基于物理层网络编码的速率功率自 适应方法。
【背景技术】
[0002] 网络编码可以提高无线网络的吞吐量，传统网络编码（conventionalnetwork coding，CNC)中，中继节点分别接收来自源节点的数据包并进行编码，然后将编码后的 数据包广播出去；而物理层网络编码（physical-layernetworkcoding,PNC)在CNC的 基础上可以更大程度的提高网络吞吐量，采用物理层网络编码时，中继节点对同时接收 到的来自源节点的数据包进行编码，并通过广播信道进行广播；PNC-股采用放大转发 (amplify-and_forward，AF)和去噪转发（denoise_and-forward，DNF)两种中继方式，米用 放大转发方式的PNC也被称为ANC。
[0003] 在无线网络中，信道条件随着信道衰落情况和节点位置的变化而变化，为了最大 化网络吞吐量，自适应地改变数据传输速率以适应信道条件很有必要；大多数现有的工作 主要集中研究支持传统网络编码（CNC)的速率自适应机制，基于物理层网络编码（PNC)的 速率自适应机制并没有得到广泛研究；然而PNC是在CNC分别对来自源节点数据包进行编 码的基础上，采取对来自源节点的数据包进行同时编码的策略，相比较于CNC而言，PNC进 一步节省了传输时隙数，从而可以更大程度的提高网络吞吐量，因此研究PNC在实际网络 中的应用具有很大的研究意义和实用价值；目前已有基于放大转发（AF)PNC的速率自适应 研究，但主要是考虑信道容量的影响，采取了固定速率、功率的方法，在实际应用中由于信 道条件经常变化的影响，并不能总是准确找到最优解，网络吞吐量还可以得到进一步提高， 而基于去噪转发〇)NF)PNC的功率-速率自适应还从未被人研究过。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的不足，本发明提出一种基于物理层网络编码的速率功率自适应方 法，以达到提高网络吞吐量、降低传输时延、保证网络可靠性和方便实际应用的目的。
[0005] 本发明技术方案如下：
[0006] 基于物理层网络编码的速率功率自适应方法，包括以下步骤：
[0007] 步骤1、设置网络中信号在加性高斯白噪声信道上传输，发射端1、发射端2和中继 路由器发射的信号均采用M-QAM调制方式，接收端1和接收端2解码信号均基于最小距离 准则，基带信号设定为滚降系数为1的升余弦脉冲信号；
[0008] 步骤2、信号传输第一时隙，发射端1将信号发送到中继路由器，发射端2将信号发 送到中继路由器，同时接收端1监听发射端2发射的信号，接收端2监听发射端1发射的信 号；
[0009] 步骤3、根据发射端1到中继路由器的信道系数、发射端1发送的信号、发射端2到 中继路由器的信道系数、发射端2发送的信号和无线网络中的噪声，获取中继路由器接收 到的中继叠加信号；根据发射端1到接收端1的信道系数、发射端1发送的信号、发射端2 到接收端1的信道噪声、发射端2到接收端1的信道系数和发射端2发送的信号，获得接收 端1监听到的信号；根据发射端2到接收端2的信道系数、发射端2发送的信号、发射端1 到接收端2的信道噪声、发射端1到接收端2的信道系数和发射端1发送的信号，获得接收 端2监听到的信号；
[0010] 步骤4、构建解码后误比特率、发射功率和传输速率之间的关系，具体步骤如下：
[0011] 步骤4. 1、设定误符号率等于解码后误比特率，根据调制阶数、发射端1到中继路 由器的信道系数、发射端2到中继路由器的信道系数、发射端1的发射功率、发射端2的发 射功率、噪声功率和中继路由器的外界有害干扰功率，获得中继路由器接收到中继叠加信 号的解码后的误符号率，即中继路由器接收到中继叠加信号的解码后误比特率，构建中继 叠加信号的解码后误比特率、发射端1的发射功率、发射端2的发射功率和信号传输速率之 间的关系；
[0012] 步骤4. 2、根据调制阶数、发射端2到接收端1的信道系数、发射端1到接收端1的 信道系数、发射端1的发射功率、发射端2的发射功率、噪声功率和接收端1的外界有害干 扰功率，获得接收端1监听到信号的解码后误比特率，构建接收端1监听到信号的解码后误 比特率、发射端1的发射功率、发射端2的发射功率和信号传输速率之间的关系；
[0013] 步骤4. 3、根据调制阶数、发射端1到接收端2的信道系数、发射端2到接收端2的 信道系数、发射端1的发射功率、发射端2的发射功率、噪声功率和接收端2的外界有害干 扰功率，获得接收端2监听到信号的解码后误比特率，构建接收端2监听到信号的解码后误 比特率、发射端1的发射功率、发射端2的发射功率和信号传输速率之间的关系；
[0014] 步骤5、设定在信号传输第一时隙，当信号传输速率固定时，最优传输功率的约束 条件，具体如下：
[0015] 约束条件1:在发射端1的最优功率与发射端2的最优功率中，至少有一个等于额 定最大发射功率；
[0016] 约束条件2 :得到的最优发射功率至少满足下列其中一个约束公式：
[0017] 约束公式（1)如下：
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【主权项】
1. 一种基于物理层网络编码的速率功率自适应方法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤1、设置网络中信号在加性高斯白噪声信道上传输，发射端1、发射端2和中继路由 器发射的信号均采用M-QAM调制方式，接收端1和接收端2解码信号均基于最小距离准则， 基带信号设定为滚降系数为1的升余弦脉冲信号； 步骤2、信号传输第一时隙，发射端1将信号发送到中继路由器，发射端2将信号发送到 中继路由器，同时接收端1监听发射端2发射的信号，接收端2监听发射端1发射的信号； 步骤3、根据发射端1到中继路由器的信道系数、发射端1发送的信号、发射端2到中继 路由器的信道系数、发射端2发送的信号和无线网络中的噪声，获取中继路由器接收到的 中继叠加信号；根据发射端1到接收端1的信道系数、发射端1发送的信号、发射端2到接 收端1的信道噪声、发射端2到接收端1的信道系数和发射端2发送的信号，获得接收端1 监听到的信号；根据发射端2到接收端2的信道系数、发射端2发送的信号、发射端1到接 收端2的信道噪声、发射端1到接收端2的信道系数和发射端1发送的信号，获得接收端2 监听到的信号； 步骤4、构建解码后误比特率、发射功率和传输速率之间的关系，具体步骤如下： 步骤4. 1、设定误符号率等于解码后误比特率，根据调制阶数、发射端1到中继路由器 的信道系数、发射端2到中继路由器的信道系数、发射端1的发射功率、发射端2的发射功 率、噪声功率和中继路由器的外界有害干扰功率，获得中继路由器接收到中继叠加信号的 解码后的误符号率，即中继路由器接收到中继叠加信号的解码