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无线通信中物理层网络编码技术的研究

康延民  
【摘要】: 网络编码的思想诞生于2000年,早期是用来提高有线分组网络中端到端的组播吞吐量性能。近年来,许多研究工作都集中于如何在无线网络环境中应用网络编码技术。无线环境传输的广播特性为在无线通信中应用网络编码技术提供了便捷,可以增加无线分组传输的传输效率。 双向无线中继通信场景是无线多跳通信中的一个基本模块。由于数据流是双向的,因此可以在中继节点应用无线网络编码技术。与传统中继技术相比,可以获得更好的吞吐量性能。许多研究都是在双向无线中继通信场景下展开的,已经有许多的传输方案和策略被提出来。随着无线网络编码技术的不断研究,应用网络编码的无线系统的传输有效性得到不断提高,但相应地,在系统的复杂度与传输的可靠性方面不断付出着代价。如何在应用网络编码技术的无线系统中,在提高传输有效性的同时,也保障传输的可靠性,使得系统在两方面性能取得均衡,是我们研究关注的问题。 本文以网络编码技术思想为核心,对双向无线中继通信中的物理层网络编码技术的改进进行了较为深入的研究。论文的主要工作和贡献包括以下几方面: 第一,本论文在介绍了网络编码技术的基础上,重点分析了物理层网络编码技术的原理、特点、设计方法等,指出物理层网络编码技术改进研究的必要性和重要意义,并对该领域已有的国内外相关研究进行了全面总结。 第二,研究了莱斯衰落信道中莱斯因子K的变化对于物理层网络编码码字方案选择的影响。论文指出,物理层网络编码码字选择时,中继节点选择4符号去噪映射网络编码方案与5符号去噪映射网络编码方案的概率的和为1,且选择5符号去噪映射网络编码方案的概率随莱斯因子的增大而减小;当莱斯因子不变时,选择5符号去噪映射网络编码方案的概率不变。论文给出了仿真结果。 第三,重点讨论了在双向无线中继通信场景中,平衰落的Nakagami莱斯信道下对基于去噪映射(DNF)方案的物理层网络编码技术的改进性研究,把物理层网络编码与信源编码联合在一起考虑,提出了一种新颖的联合设计方案。我们所提出的联合设计方案不仅降低了所有节点收发机的复杂度,还提高了信息接收的可靠性。我们的设计,其实质是用计算(对数据的处理)换取了系统复杂度的降低和传输可靠性的提高,而所付出的代价在可接受的范围内。


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