CN111935053B - 一种基于正交频分复用的获得信道参数的方法和系统 - Google Patents

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CN111935053B CN202010731722.XA CN202010731722A CN111935053B CN 111935053 B CN111935053 B CN 111935053B CN 202010731722 A CN202010731722 A CN 202010731722A CN 111935053 B CN111935053 B CN 111935053B
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Abstract

本发明公开了一种基于正交频分复用的获得信道参数的方法和系统，该方法包括：在PNC系统中，每个节点通过一个上行链路向中继处发送第一通信信息，中继处接收到对全部所述节点的第一通信信息进行叠加后的第二通信信息，中继处将第二通信信息通过OFDM调制获得对应的信息序列，对信息序列进行预设方法求解，获得估算的PNC系统的信道参数，实现使用任意阶正交幅相调制的PNC系统中信道参数的联合自适应估计，使用一定的存储空间、进行简单的计算，使得对任意阶的QAM调制下的PNC系统，都能实现信道的实时估计，并且方法简单，计算量小。

Description

一种基于正交频分复用的获得信道参数的方法和系统
技术领域
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种基于正交频分复用的获得信道参数的方法和系统。
背景技术
在高阶调制情况下，相对相位偏移和上行链路信道增益始终是影响PNC(Physical-layer Network Coding)系统性能的最重要因素，目前主要的解决算法之一是使用置信传播(Belief Propogation，BP)算法进行调制，该算法往往需要这些参数已知，而在实际系统中这些参数往往是未知的。由于PNC在中继处的信号是叠加的信号，现有技术无法实现对任意阶的QAM调制下的PNC系统信道的实时估计。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于正交频分复用的获得信道参数的方法和系统。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种基于正交频分复用的获得信道参数的方法，包括：
S1，在PNC系统中，每个节点通过一个上行链路向中继处发送第一通信信息；
S2，所述中继处接收到对全部所述节点的第一通信信息进行叠加后的第二通信信息；
S3，所述中继处将第二通信信息通过正交频分复用技术调制获得对应的信息序列；
S4，对所述信息序列进行预设方法求解，获得估算的所述PNC系统的信道参数，其中信道参数包括：每个所述节点的上行链路的增益信息和相对相位偏移信息。
本发明的有益效果是：本方案通过每个节点通过一个上行链路向中继处发送通信信息，叠加后的所有所述节点发送的信息，通过正交频分复用技术调制获得对应的信息序列，通过预设方法对所述信息序列进行求解，获得信道参数的估算，借用了802.11中OFDM的帧格式，通过调整OFDM的固定训练序列，可以实现使用任意阶正交幅相调制的PNC系统中信道参数的联合自适应估计，使用一定的存储空间、进行简单的计算，使得对任意阶的QAM调制下的PNC系统，都能实现信道的实时估计，并且方法简单，计算量小。
涉及物理层网络编码(PNC)、正交频分复用(OFDM)，属于无线通信领域。在双向中继网络(Two Way Relay Channel，TWRC)下，通过对两个上行链路的信道增益和相对相位偏移同时完成相关估计，可以实现PNC系统在上行链路信道不均衡的条件时的可靠传输。
进一步地，所述S1之前还包括：对待发送的通信信息进行预设阶正交幅相调制获得所述第一通信信息。
采用上述进一步方案的有益效果是：本方案通过对通信信息进行预设阶正交幅相调制实现了通信信息的幅度、相位联合调制，利用了载波的幅度和相位来传递通信信息，实现了在最小距离相同的条件下可实现更高的频带利用率。
进一步地，当所述节点包括：第一节点和第二节点，所述信息序列通过以下公式表示：
Figure BDA0002603557580000031
其中，xR表示所述信息序列，h1和h2是两个上行链路信道的信道增益，h1对应第一节点和所述中继处之间的信道增益，h2对应第二节点和所述中继处之间的信道增益，
Figure BDA0002603557580000032
表示相对相位偏移，j是虚数单位，τ表示时刻；
其中，公式：
Figure BDA0002603557580000033
通过以下公式转换得出：
Figure BDA0002603557580000034
Figure BDA0002603557580000035
Figure BDA0002603557580000036
其中，m1[i]和m2[i]表示经过预设阶正交幅相调制后的调制符号，
Figure BDA0002603557580000037
表示所述中继处接收到的噪声。
采用上述进一步方案的有益效果是：本方案通过信息序列的公式来实现信道参数的估计，从而实现PNC系统在上行链路信道不均衡的条件时的可靠传输。
进一步地，所述对所述信息序列进行预设方法求解，获得估算的所述PNC系统的信道参数具体包括：
通过第一节点和第二节点在第一长训练序列中发送不同的符号序列，在第二长训练序列发送相同的符号序列，其他短训练序列和循环前缀部分的内容不变，来构建所述第一长训练序列的公式：
Figure BDA0002603557580000038
构建所述第二长训练序列的公式：
Figure BDA0002603557580000039
其中，所述第一长训练序列为mR[i]＝s+tj，其中s+tj表示在叠加的第一长序列中实际接收到的符号，其中s为符号实部，t为符号虚部；在所述第二长训练序列表示mR[i]＝c+dj，其中c+dj表示在叠加的第二长序列中实际接收到的符号，其中c为符号实部，d为符号虚部；在所述第一长训练序列中，所述第一节点发送的预设阶正交幅相调制符号为m1[i]＝p+qj，所述第二节点发送的预设阶正交幅相调制符号为m2[i]＝q+pj；p,q∈{±1,±3,…±2u}，u为整数，且p≠q，在所述第二长训练序列中，所述第一节点和所述第二节点都发送m1[i]＝m2[i]＝a+aj，a∈{±1,±3,…±2u}，u为整数，h1对应所述第一节点和所述中继处之间的信道增益，h2对应所述第二节点和所述中继处之间的信道增益，
Figure BDA0002603557580000041
表示相对相位偏移，j是虚数单位；
结合所述第一长训练序列的公式和所述第二长训练序列的公式对所述信息序列的公式进行求解，获得h1、h2和
Figure BDA0002603557580000042
值。
采用上述进一步方案的有益效果是：本方案通过构建节点发送符号序列的方程式对信息序列公式进行求解，获得信道参数估计，信道参数始终是影响PNC系统性能的最重要因素，通过本方案获得信道参数来实现系统性能提升。
进一步地，还包括：所述中继处多次接收由所述第一节点和所述第二节点发送的第一通信信息，根据所述第一通信信息通过预设方法进行求解获得多组信道参数，对多组所述信道参数分别进行求平均值计算，获得最优信道参数。
采用上述进一步方案的有益效果是：本方案通过多次获得节点的通信信息构建方程式对信息序列进行求解，获得多组信道参数估计值，并进行迭代，估计值随接收帧的数量进行迭代而变得精确。
本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：
一种基于正交频分复用的获得信道参数的系统，包括：节点信息发送模块、中继处接收模块、OFDM调制模块和信道参数获取模块；
所述节点信息发送模块用于在PNC系统中，通过一个上行链路向中继处发送第一通信信息；
所述中继处接收模块用于接收到对全部所述节点的第一通信信息进行叠加后的第二通信信息；
所述OFDM调制模块用于将所述第二通信信息通过正交频分复用技术调制获得对应的信息序列：
所述信道参数获取模块用于对所述信息序列进行预设方法求解，获得估算的所述PNC系统的信道参数，其中信道参数包括：每个所述节点的上行链路的增益信息和相对相位偏移信息。
本发明的有益效果是：本方案通过每个节点通过一个上行链路向中继处发送通信信息，叠加后的所有所述节点发送的信息，通过正交频分复用技术调制获得对应的信息序列，通过预设方法对所述信息序列进行求解，获得信道参数的估算，借用了802.11中OFDM的帧格式，通过调整OFDM的固定训练序列，可以实现使用任意阶正交幅相调制的PNC系统中信道参数的联合自适应估计，使用一定的存储空间、进行简单的计算，使得对任意阶的QAM调制下的PNC系统，都能实现信道的实时估计，并且方法简单，计算量小。
进一步地，还包括：M-QAM调制模块，用于对待发送的通信信息进行预设阶正交幅相调制获得所述第一通信信息。
采用上述进一步方案的有益效果是：本方案通过对通信信息进行预设阶正交幅相调制实现了通信信息的幅度、相位联合调制，利用了载波的幅度和相位来传递通信信息，实现了在最小距离相同的条件下可实现更高的频带利用率。
进一步地，当所述节点包括：第一节点和第二节点，所述信息序列通过以下公式表示：
Figure BDA0002603557580000061
其中，xR表示所述信息序列，h1和h2是两个上行链路信道的信道增益，h1对应第一节点和所述中继处之间的信道增益，h2对应第二节点和所述中继处之间的信道增益，
Figure BDA0002603557580000062
表示相对相位偏移，j是虚数单位，τ表示时刻；
其中，公式：
Figure BDA0002603557580000063
通过以下公式转换得出：
Figure BDA0002603557580000064
Figure BDA0002603557580000065
Figure BDA0002603557580000066
其中，m1[i]和m2[i]表示经过预设阶正交幅相调制后的调制符号，
Figure BDA0002603557580000067
表示所述中继处接收到的噪声。
采用上述进一步方案的有益效果是：本方案通过信息序列的公式来实现信道参数的估计，从而实现PNC系统在上行链路信道不均衡的条件时的可靠传输。
进一步地，所述信道参数获取模块具体用于通过第一节点和第二节点在第一长训练序列中发送不同的符号序列，在第二长训练序列发送相同的符号序列，其他短训练序列和循环前缀部分的内容不变，来构建所述第一长训练序列的公式：
Figure BDA0002603557580000068
构建所述第二长训练序列的公式：
Figure BDA0002603557580000069
其中，所述第一长训练序列为mR[i]＝s+tj，其中s+tj表示在叠加的第一长序列中实际接收到的符号，其中s为符号实部，t为符号虚部；在所述第二长训练序列表示mR[i]＝c+dj，其中c+dj表示在叠加的第二长序列中实际接收到的符号，其中c为符号实部，d为符号虚部；在所述第一长训练序列中，所述第一节点发送的预设阶正交幅相调制符号为m1[i]＝p+qj，所述第二节点发送的预设阶正交幅相调制符号为m2[i]＝q+pj；p,q∈{±1,±3,…±2u}，u为整数，且p≠q，在所述第二长训练序列中，所述第一节点和所述第二节点都发送m1[i]＝m2[i]＝a+aj，a∈{±1,±3,…±2u}，u为整数，h1对应所述第一节点和所述中继处之间的信道增益，h2对应所述第二节点和所述中继处之间的信道增益，
Figure BDA0002603557580000071
表示相对相位偏移，j是虚数单位；
结合所述第一长训练序列的公式和所述第二长训练序列的公式对所述信息序列的公式进行求解，获得h1、h2和
Figure BDA0002603557580000072
值。
采用上述进一步方案的有益效果是：本方案通过构建节点发送符号序列的方程式对信息序列公式进行求解，获得信道参数估计，信道参数始终是影响PNC系统性能的最重要因素，通过本方案获得信道参数来实现系统性能提升。
进一步地，还包括：平均值计算模块，用于当所述中继处多次接收由所述第一节点和所述第二节点发送的第一通信信息，根据所述第一通信信息通过预设方法进行求解获得多组信道参数，对多组所述信道参数分别进行求平均值计算，获得最优信道参数。
采用上述进一步方案的有益效果是：本方案通过多次获得节点的通信信息构建方程式对信息序列进行求解，获得多组信道参数估计值，并进行迭代，估计值随接收帧的数量进行迭代而变得精确。
本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。
附图说明
图1为本发明的实施例提供的基于正交频分复用的获得信道参数的方法流程示意图；
图2为本发明的其他实施例提供的基于正交频分复用的获得信道参数的系统的结构框图；
图3为本发明的实施例提供的中继处与节点的通信结构示意图；
图4为本发明的实施例提供的中继处接收到的节点信息示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，为本发明实施例提供的一种基于正交频分复用的获得信道参数的方法，该方法包括：
S1，在PNC系统中，每个节点通过一个上行链路向中继处发送第一通信信息；
在S1之前，在一些实施例中，还可以包括：使用M阶的正交幅相调制(QuadratureAmplitude Modulation，QAM)，记为M-QAM，各个节点发送的信息都是经过M-QAM调制的符号序列，再经过OFDM调制得到第一通信信息。
S2，中继处接收到对全部节点的第一通信信息进行叠加后的第二通信信息；
需要说明的是，在PNC系统中，上行链路为节点1和2同时向中继节点R发送信息，信息到达中继处是叠加在一起的。其中，第二通信信息表示对各个节点发送的通信信息进行叠加后的信息。
S3，中继处将信息通过OFDM调制获得对应的信息序列；
在一些示例中，OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)可以为：现行802.11标准的OFDM帧格式如表1所示。一个完整的帧包括前导码(preamble)部分以及数据(data)部分。前导码部分包括10个短训练序列(Short TrainingSequence，STS)，一个循环前缀(Cyclic Prefix，CP)，两个长训练序列(Long TrainingSequence，LTS，按顺序分别称为LTS-1、LTS-2)，之后跟着该OFDM帧携带的数据部分。一般来说，任意节点发送的OFDM帧，其前导码部分的符号序列都是相同的，数据部分是不同的。
STS STS STS STS STS STS STS STS STS STS CP LTS-1 LTS-2 data
表1
在一些示例中，通过OFDM调制获得对应的信息序列可以包括：在上行链路中，节点1发送符号序列x1(τ)，节点2发送符号序列x2(τ)。不考虑噪声时，中继收到的信息为：
Figure BDA0002603557580000091
其中，η1、η2是两个上行链路信道的信道增益，η1对应节点1和中继R之间的信道，η2对应节点2和中继R之间的信道；
Figure BDA0002603557580000092
分别代表两个上行链路信道给各自信道上传输的序列带来的相位偏移；j是虚数单位。对该信息中包含的信道增益和相位偏移提取公因式，可以得到：
Figure BDA0002603557580000093
其中，
Figure BDA0002603557580000094
是信道参数公因子项，η1＝η0h1，η2＝η0h2；不失一般性，假设
Figure BDA0002603557580000095
则有
Figure BDA0002603557580000096
称
Figure BDA0002603557580000097
为相对相位偏移。
简便起见，不失一般性，去掉信道参数公因子项，并考虑到中继R处存在加性高斯白噪声n(τ)，此时中继收到的信息表示为：
Figure BDA0002603557580000098
其中，
Figure BDA0002603557580000099
Figure BDA00026035575800000910
其中m1[i]、m2[i]是M-QAM调制后的一个符号。代入后可得到：
Figure BDA0002603557580000101
其中h1和h2是两个上行链路信道的信道增益，h1对应节点1和中继R之间的信道，h2对应节点2和中继R之间的信道。
Figure BDA0002603557580000102
是中继处接收到的噪声，由于噪声会附加到每一个符号上，因此将噪声也表示为符号序列，
Figure BDA0002603557580000103
是相对相位偏移，即x1(τ)和x2(τ)之间的相对相位差，j是虚数单位，τ表示时刻，其中，参数h1、h2和
Figure BDA0002603557580000104
是未知的，即待估计的。
用mR[i]表示中继R收到的符号序列中的一个符号，由上述
Figure BDA0002603557580000105
式子的最后一行可知
Figure BDA0002603557580000106
其中存在三个未知参数，所以需要构造至少三个方程。
S4，对信息序列进行预设方法求解，获得估算的PNC系统的信道参数，其中信道参数包括：每个节点的上行链路的增益信息和相对相位偏移信息。
需要说明的是，一般OFDM帧中，STS用来进行帧采样定位，CP和两个LTS用来进行信道估计。由于中继R会同时接收到来自节点1和2的OFDM帧，所以中继处接收到的信息一般是如图4所示中的情况，如图4中上下两行OFDM帧应该叠在一起；为说明方便，此处没有画出，其中各个符号都是叠加在一起的。虽然前面的STS和CP也叠加在一起，但是由于其符号一致且已知，作简单处理即可得到原始STS和CP的符号的值，其中获得STS和CP的符号的值可以通过现有公开的技术获得，在此不做具体限定。
在一些示例中，通过预设方法求解信道参数可以包括：令节点1、2在LTS-1中发送不同的符号序列，在LTS-2中发送相同的符号序列，其余STS、CP部分不变。其中的符号有以下特点：在LTS-1中，节点1发送的M-QAM调制符号为m1[i]＝p+qj，节点2发送的M-QAM调制符号为m2[i]＝q+pj；p,q∈{±1,±3,…±2u}，u为整数，且p≠q。在LTS-2中，节点1和节点2都发送m1[i]＝m2[i]＝a+aj，a∈{±1,±3,…±2u}。通常，LTS-1和LTS-2的长度相等，且长度越长，估计精度越高。在一次接收OFDM帧并进行估计的过程中，可通过计算累积均值获得更高的精度，令一次估计过程中累积的LTS部分的总长度为N，则LTS-1和LTS-2的长度都累积N/2。
这样，当中继R收到来自节点1和节点2发送的叠加的符号序列后，在LTS-1部分可得式子：
Figure BDA0002603557580000111
在LTS-2部分可得式子：
Figure BDA0002603557580000112
其中，在LTS-1有mR[i]＝s+tj，在LTS-2有mR[i]＝c+dj。结合式LTS-1和LTS-2，由实部虚部对应相等可得：
Figure BDA0002603557580000113
这样就得到了包含三个未知数的方程组。对上述方程组进行求解，可得到下面的解。令：
Figure BDA0002603557580000114
Figure BDA0002603557580000115
则，
Figure BDA0002603557580000116
Figure BDA0002603557580000117
Figure BDA0002603557580000118
Figure BDA0002603557580000119
从而获得信道参数的值。
在某一实施例中，还可以包括：在实际的PNC系统中，考虑到存在噪声，需要迭代计算平均值。通过计算累积均值，可以获得随累积次数增加而精确度逐渐增加的估计值。有关累积均值计算的表述如下：当中继R接收到第1组帧时，通过计算得到的目前相位偏移和两个信道增益的值分别为
Figure BDA0002603557580000121
Figure BDA0002603557580000122
和
Figure BDA0002603557580000123
并记录下来；当中继R接收到第ρ组帧时，其中，ρ＞1，通过计算得到的该次相位偏移和两个信道增益的值分别为
Figure BDA0002603557580000124
Figure BDA0002603557580000125
和
Figure BDA0002603557580000126
并记录下来；然后计算，
Figure BDA0002603557580000127
Figure BDA0002603557580000128
Figure BDA0002603557580000129
以此作为此时的信道参数估计值。
当完成一次信息传输过程或达到某一约定的时长/帧数/精度之后，清除已经记录的值；等待接收到下一组帧，继续进行估算。
本方案通过每个节点通过一个上行链路向中继处发送通信信息，叠加后的所有节点发送的信息，通过正交频分复用技术调制获得对应的信息序列，通过预设方法对信息序列进行求解，获得信道参数的估算，借用了802.11中OFDM的帧格式，通过调整OFDM的固定训练序列，可以实现使用任意阶正交幅相调制的PNC系统中信道参数的联合自适应估计，使用一定的存储空间、进行简单的计算，使得对任意阶的QAM调制下的PNC系统，都能实现信道的实时估计，并且方法简单，计算量小。
涉及物理层网络编码(PNC)、正交频分复用(OFDM)，属于无线通信领域。在双向中继网络(Two Way Relay Channel，TWRC)下，通过对两个上行链路的信道增益和相对相位偏移同时完成相关估计，可以实现PNC系统在上行链路信道不均衡的条件时的可靠传输。
优选地，在上述任意实施例中，S1之前还包括：对待发送的通信信息进行预设阶正交幅相调制获得第一通信信息。其中预设阶正交幅相调制可以为任意阶正交幅相调制。
本方案通过对通信信息进行预设阶正交幅相调制实现了通信信息的幅度、相位联合调制，利用了载波的幅度和相位来传递通信信息，实现了在最小距离相同的条件下可实现更高的频带利用率。
优选地，在上述任意实施例中，当节点包括：第一节点和第二节点，信息序列通过以下公式表示：
Figure BDA0002603557580000131
其中，xR表示信息序列，h1和h2是两个上行链路信道的信道增益，h1对应第一节点和中继处之间的信道增益，h2对应第二节点和中继处之间的信道增益，
Figure BDA0002603557580000132
表示相对相位偏移，j是虚数单位，τ表示时刻；
其中，公式：
Figure BDA0002603557580000133
通过以下公式转换得出：
Figure BDA0002603557580000134
Figure BDA0002603557580000135
Figure BDA0002603557580000136
其中，m1[i]和m2[i]表示经过预设阶正交幅相调制后的调制符号，
Figure BDA0002603557580000137
表示中继处接收到的噪声。
需要说明的是，在一些示例中，如图3所示，物理层网络编码(Physical-layerNetwork Coding，PNC)的典型应用场景为双向中继网络(Two Way Relay Channel，TWRC)。在TWRC下有用户节点1、2以及中继节点R，节点1、2之间不能直接通信，需要中继R完成信息的转发，典型例子是，地面基站与卫星之间的通信模型。在PNC系统中，上行链路为节点1和2同时向中继节点R发送信息，信息到达中继处是叠加在一起的。中继接收到叠加的信息后，需要完成相应的PNC映射，得到应该发送出去的信息。之后进行下行链路，中继R将信息同时发送给节点1和2。本方案主要用于中继收到叠加的信息之后进行三个信道参数的同时估计，其中，三个信道参数可以包括：包括两个上行链路的信道增益和相对相位偏移。
本方案通过信息序列的公式来实现信道参数的估计，从而实现PNC系统在上行链路信道不均衡时的可靠传输。
优选地，在上述任意实施例中，对信息序列进行预设方法求解，获得估算的PNC系统的信道参数具体包括：
通过第一节点和第二节点在第一长训练序列中发送不同的符号序列，在第二长训练序列发送相同的符号序列，其他短训练序列和循环前缀部分的内容不变，来构建第一长训练序列的公式：
Figure BDA0002603557580000141
构建第二长训练序列的公式：
Figure BDA0002603557580000142
其中，所述第一长训练序列为mR[i]＝s+tj，其中s+tj表示在叠加的第一长序列中实际接收到的符号，其中s为符号实部，t为符号虚部；在所述第二长训练序列表示mR[i]＝c+dj，其中c+dj表示在叠加的第二长序列中实际接收到的符号，其中c为符号实部，d为符号虚部；在所述第一长训练序列中，所述第一节点发送的预设阶正交幅相调制符号为m1[i]＝p+qj，所述第二节点发送的预设阶正交幅相调制符号为m2[i]＝q+pj；p,q∈{±1,±3,…±2u}，u为整数，且p≠q，在所述第二长训练序列中，所述第一节点和所述第二节点都发送m1[i]＝m2[i]＝a+aj，a∈{±1,±3,…±2u}，u为整数，h1对应所述第一节点和所述中继处之间的信道增益，h2对应所述第二节点和所述中继处之间的信道增益，
Figure BDA0002603557580000143
表示相对相位偏移，j是虚数单位；结合第一长训练序列的公式和第二长训练序列的公式对信息序列的公式进行求解，获得h1、h2和
Figure BDA0002603557580000151
值。
本方案通过构建节点发送符号序列的方程式对信息序列公式进行求解，获得信道参数估计，信道参数始终是影响PNC系统性能的最重要因素，通过本方案获得信道参数来实现系统性能提升。
优选地，在上述任意实施例中，还包括：中继处多次接收由第一节点和第二节点发送的第一通信信息，根据第一通信信息通过预设方法进行求解获得多组信道参数，对多组信道参数分别进行求平均值计算，获得最优信道参数。
本方案通过多次获得节点的通信信息构建方程式对信息序列进行求解，获得多组信道参数估计值，并进行迭代，估计值随接收帧的数量进行迭代而变得精确。
在某一实施例中，如图2所示，一种基于正交频分复用的获得信道参数的系统，该系统包括：节点信息发送模块11、中继处接收模块12、OFDM调制模块13和信道参数获取模块14；
节点信息发送模块用于在PNC系统中，通过一个上行链路向中继处发送第一通信信息；
中继处接收模块用于接收到对全部节点的第一通信信息进行叠加后的第二通信信息；
OFDM调制模块用于将第二通信信息通过正交频分复用技术调制获得对应的信息序列：
信道参数获取模块用于对信息序列进行预设方法求解，获得估算的PNC系统的信道参数，其中信道参数包括：每个节点的上行链路的增益信息和相对相位偏移信息。
本方案通过每个节点通过一个上行链路向中继处发送通信信息，叠加后的所有节点发送的信息，通过正交频分复用技术调制获得对应的信息序列，通过预设方法对信息序列进行求解，获得信道参数的估算，借用了802.11中OFDM的帧格式，通过调整OFDM的固定训练序列，可以实现使用任意阶正交幅相调制的PNC系统中信道参数的联合自适应估计，使用一定的存储空间、进行简单的计算，使得对任意阶的QAM调制下的PNC系统，都能实现信道的实时估计，并且方法简单，计算量小。
优选地，在上述任意实施例中，还包括：M-QAM调制模块，用于对待发送的通信信息进行预设阶正交幅相调制获得第一通信信息。
本方案通过对通信信息进行预设阶正交幅相调制实现了通信信息的幅度、相位联合调制，利用了载波的幅度和相位来传递通信信息，实现了在最小距离相同的条件下可实现更高的频带利用率。
优选地，在上述任意实施例中，当节点包括：第一节点和第二节点，信息序列通过以下公式表示：
Figure BDA0002603557580000161
其中，xR表示信息序列，h1和h2是两个上行链路信道的信道增益，h1对应第一节点和中继处之间的信道增益，h2对应第二节点和中继处之间的信道增益，
Figure BDA0002603557580000167
表示相对相位偏移，j是虚数单位，τ表示时刻；
其中，公式：
Figure BDA0002603557580000162
通过以下公式转换得出：
Figure BDA0002603557580000163
Figure BDA0002603557580000164
Figure BDA0002603557580000165
其中，m1[i]和m2[i]表示经过预设阶正交幅相调制后的调制符号，
Figure BDA0002603557580000166
表示中继处接收到的噪声。
本方案通过信息序列的公式来实现信道参数的估计，从而实现PNC系统在上行链路信道不均衡的条件时的可靠传输。
优选地，在上述任意实施例中，信道参数获取模块14具体用于通过第一节点和第二节点在第一长训练序列中发送不同的符号序列，在第二长训练序列发送相同的符号序列，其他短训练序列和循环前缀部分的内容不变，来构建第一长训练序列的公式：
Figure BDA0002603557580000171
构建第二长训练序列的公式：
Figure BDA0002603557580000172
其中，所述第一长训练序列为mR[i]＝s+tj，其中s+tj表示在叠加的第一长序列中实际接收到的符号，其中s为符号实部，t为符号虚部；在所述第二长训练序列表示mR[i]＝c+dj，其中c+dj表示在叠加的第二长序列中实际接收到的符号，其中c为符号实部，d为符号虚部；在所述第一长训练序列中，所述第一节点发送的预设阶正交幅相调制符号为m1[i]＝p+qj，所述第二节点发送的预设阶正交幅相调制符号为m2[i]＝q+pj；p,q∈{±1,±3,…±2u}，u为整数，且p≠q，在所述第二长训练序列中，所述第一节点和所述第二节点都发送m1[i]＝m2[i]＝a+aj，a∈{±1,±3,…±2u}，u为整数，h1对应所述第一节点和所述中继处之间的信道增益，h2对应所述第二节点和所述中继处之间的信道增益，
Figure BDA0002603557580000174
表示相对相位偏移，j是虚数单位；
结合第一长训练序列的公式和第二长训练序列的公式对信息序列的公式进行求解，获得h1、h2和
Figure BDA0002603557580000173
值。
本方案通过构建节点发送符号序列的方程式对信息序列公式进行求解，获得信道参数估计，信道参数始终是影响PNC系统性能的最重要因素，通过本方案获得信道参数来实现系统性能提升。
优选地，在上述任意实施例中，还包括：平均值计算模块，用于当中继处多次接收由第一节点和第二节点发送的第一通信信息，根据第一通信信息通过预设方法进行求解获得多组信道参数，对多组信道参数分别进行求平均值计算，获得最优信道参数。
本方案通过多次获得节点的通信信息构建方程式对信息序列进行求解，获得多组信道参数估计值，并进行迭代，估计值随接收帧的数量进行迭代而变得精确。
可以理解，在一些实施例中，可以包含如上述各实施例中的部分或全部可选实施方式。
需要说明的是，上述各实施例是与在先方法实施例对应的产品实施例，对于产品实施例中各可选实施方式的说明可以参考上述各方法实施例中的对应说明，在此不再赘述。
读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的，例如，步骤的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个步骤可以结合或者可以集成到另一个步骤，或一些特征可以忽略，或不执行。
上述方法如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种基于正交频分复用的获得信道参数的方法，其特征在于，包括：
S1，在PNC系统中，每个节点通过一个上行链路向中继处发送第一通信信息；
S2，所述中继处接收到对全部所述节点的第一通信信息进行叠加后的第二通信信息；S3，所述中继处将第二通信信息通过正交频分复用技术调制获得对应的信息序列；
S4，对所述信息序列进行预设方法求解，获得估算的所述PNC系统的信道参数，其中信道参数包括：每个所述节点的上行链路的增益信息和相对相位偏移信息；
其中，当所述节点包括：第一节点和第二节点，所述信息序列通过以下公式表示：
Figure FDA0003685623480000011
其中，xR表示所述信息序列，h1和h2是两个上行链路信道的信道增益，h1对应第一节点和所述中继处之间的信道增益，h2对应第二节点和所述中继处之间的信道增益，
Figure FDA0003685623480000012
表示相对相位偏移，j是虚数单位，τ表示时刻；
其中，公式：
Figure FDA0003685623480000013
通过以下公式转换得出：
Figure FDA0003685623480000014
Figure FDA0003685623480000015
Figure FDA0003685623480000016
其中，m1[i]和m2[i]表示经过预设阶正交幅相调制后的调制符号，
Figure FDA0003685623480000017
表示所述中继处接收到的噪声；
所述对所述信息序列进行预设方法求解，获得估算的所述PNC系统的信道参数具体包括：
通过所述第一节点和所述第二节点在第一长训练序列中发送不同的符号序列，在第二长训练序列发送相同的符号序列，其他短训练序列和循环前缀部分的内容不变，来构建所述第一长训练序列的公式：
Figure FDA0003685623480000021
并构建所述第二长训练序列的公式：
Figure FDA0003685623480000022
其中，所述第一长训练序列为mR[i]＝s+tj，其中s+tj表示在叠加的第一长序列中实际接收到的符号，其中s为符号实部，t为符号虚部；在所述第二长训练序列表示mR[i]＝c+dj，其中c+dj表示在叠加的第二长序列中实际接收到的符号，其中c为符号实部，d为符号虚部；在所述第一长训练序列中，所述第一节点发送的预设阶正交幅相调制符号为m1[i]＝p+qj，所述第二节点发送的预设阶正交幅相调制符号为m2[i]＝q+pj；p,q∈{±1,±3,…±2u}，u为整数，且p≠q，在所述第二长训练序列中，所述第一节点和所述第二节点都发送m1[i]＝m2[i]＝a+aj，a∈{±1,±3,…±2u}，u为整数，h1对应所述第一节点和所述中继处之间的信道增益，h2对应所述第二节点和所述中继处之间的信道增益，
Figure FDA0003685623480000023
表示相对相位偏移，j是虚数单位；
结合所述第一长训练序列的公式和所述第二长训练序列的公式对所述信息序列的公式进行求解，获得h1、h2和
Figure FDA0003685623480000024
值。
2.根据权利要求1所述的一种基于正交频分复用的获得信道参数的方法，其特征在于，所述S1之前还包括：对待发送的通信信息进行预设阶正交幅相调制获得所述第一通信信息。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于正交频分复用的获得信道参数的方法，其特征在于，还包括：所述中继处多次接收由所述第一节点和所述第二节点发送的第一通信信息，根据所述第一通信信息通过预设方法进行求解获得多组信道参数，对多组所述信道参数分别进行求平均值计算，获得最优信道参数。
4.一种基于正交频分复用的获得信道参数的系统，其特征在于，包括：节点信息发送模块、中继处接收模块、OFDM调制模块和信道参数获取模块；
所述节点信息发送模块用于在PNC系统中，通过一个上行链路向中继处发送第一通信信息；
所述中继处接收模块用于对全部所述节点的第一通信信息进行叠加后的第二通信信息；
所述OFDM调制模块用于将所述第二通信信息通过正交频分复用技术调制获得对应的信息序列：
所述信道参数获取模块用于对所述信息序列进行预设方法求解，获得估算的所述PNC系统的信道参数，其中信道参数包括：每个所述节点的上行链路的增益信息和相对相位偏移信息；
当所述节点包括：第一节点和第二节点，所述信息序列通过以下公式表示：
Figure FDA0003685623480000031
其中，xR表示所述信息序列，h1和h2是两个上行链路信道的信道增益，h1对应第一节点和所述中继处之间的信道增益，h2对应第二节点和所述中继处之间的信道增益，
Figure FDA0003685623480000032
表示相对相位偏移，j是虚数单位，τ表示时刻；
其中，公式：
Figure FDA0003685623480000033
通过以下公式转换得出：
Figure FDA0003685623480000034
Figure FDA0003685623480000041
Figure FDA0003685623480000042
其中，m1[i]和m2[i]表示经过预设阶正交幅相调制后的调制符号，
Figure FDA0003685623480000043
表示所述中继处接收到的噪声；
所述信道参数获取模块具体用于通过所述第一节点和所述第二节点在第一长训练序列中发送不同的符号序列，在第二长训练序列发送相同的符号序列，其他短训练序列和循环前缀部分的内容不变，来构建所述第一长训练序列的公式：
Figure FDA0003685623480000044
并构建所述第二长训练序列的公式：
Figure FDA0003685623480000045
其中，所述第一长训练序列为mR[i]＝s+tj，其中s+tj表示在叠加的第一长序列中实际接收到的符号，其中s为符号实部，t为符号虚部；在所述第二长训练序列表示mR[i]＝c+dj，其中c+dj表示在叠加的第二长序列中实际接收到的符号，其中c为符号实部，d为符号虚部；在所述第一长训练序列中，所述第一节点发送的预设阶正交幅相调制符号为m1[i]＝p+qj，所述第二节点发送的预设阶正交幅相调制符号为m2[i]＝q+pj；p,q∈{±1,±3,…±2u}，u为整数，且p≠q，在所述第二长训练序列中，所述第一节点和所述第二节点都发送m1[i]＝m2[i]＝a+aj，a∈{±1,±3,…±2u}，u为整数，h1对应所述第一节点和所述中继处之间的信道增益，h2对应所述第二节点和所述中继处之间的信道增益，
Figure FDA0003685623480000046
表示相对相位偏移，j是虚数单位；
结合所述第一长训练序列的公式和所述第二长训练序列的公式对所述信息序列的公式进行求解，获得h1、h2和
Figure FDA0003685623480000047
值。
5.根据权利要求4所述的一种基于正交频分复用的获得信道参数的系统，其特征在于，还包括：M-QAM调制模块，用于对待发送的通信信息进行预设阶正交幅相调制获得所述第一通信信息。
6.根据权利要求4或5所述的一种基于正交频分复用的获得信道参数的系统，其特征在于，还包括：平均值计算模块，用于当所述中继处多次接收由所述第一节点和所述第二节点发送的第一通信信息，根据所述第一通信信息通过预设方法进行求解获得多组信道参数，对多组所述信道参数分别进行求平均值计算，获得最优信道参数。
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