无线双向中继系统中的网络编码

论文摘要

网络编码理论突破了传统网络中路由器等中继设备只负责对信息的存储转发的处理方式,提出中继设备可以对接收信息进行编码处理后再传输,可以很大的提高网络的吞吐量,甚至达到系统容量的极限值。研究表明,网络编码不但可以提高系统吞吐量,还可以均衡网络负载,提高网络的鲁棒性,甚至提高网络安全性。网络编码理论是基于有线网提出的,但是由于无线网络的不可靠性和广播特性,普遍认为无线网络更适合于网络编码的应用,尤其是无线网络中物理层的网络编码技术更是一个研究热点。本文主要对网络编码在无线双向中继系统中的应用进行了研究。双向中继系统就是两个节点需要在第三个节点的帮助下进行信息的交换。传统的中继处理方式有很多,如解码-转发（DF）,前向-放大（AF）等。后来的研究中将网络编码与这些中继处理方式结合起来,相应的有了联合解码-转发（JDF）,模拟网络编码（ANC）,这些在一定程度上改善了系统性能。但这些方法也存在着一些弊端,如JDF要受到多址接入容量域的限制,ANC在放大信号的同时也放大了噪声。本文针对这些方法存在的缺点,给出了在中继不需要对来自两个源端的信息进行解码的去噪映射方式,在这种方法中,中继首先根据已知的信道信息和两个源端发送的所有可能的信息的情况,按照去噪映射的规则,将整个星座图划分成若干个判决区域。当中继接收到叠加信号后,信号落入某一个区域,就把它映射成相对应的信号。通常可以将叠加信号映射成更低进制的星座图,可以节省功率。并且实现了在中继不解码,因此突破了多址接入容量域的限制,同时中继进行了去噪处理,不会将噪声再传回给源端。一般情况下,仅根据映射规则,映射关系会有很多选择方法。但不是所有的选择都可以达到同样的效果。通过分析欧氏距离对映射区域选择的影响,给出了映射区域的选择方法。选择合理的映射区域,可以有效的降低误码率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文的研究背景
• 1.2 论文的研究内容
• 1.3 论文的内容与结构安排
• 第二章 网络编码概述
• 2.1 最大流最小割定理
• 2.2 网络编码基本概念
• 2.3 网络编码的优缺点
• 2.3.1 网络编码提高网络吞吐量
• 2.3.2 网络编码均衡网络负载
• 2.3.3 网络编码提高网络鲁棒性
• 2.3.4 网络编码的代价
• 2.4 网络编码的研究现状
• 第三章 几种网络编码的构造方式
• 3.1 线性网络编码基本概念
• 3.2 线性向量编码
• 3.2.1 编码规则
• 3.2.2 线性向量编码处理过程
• 3.3 线性网络编码的代数实现
• 3.3.1 编码规则
• 3.3.2 线性网络编码的代数实现过程
• 3.3.3 编码系数的确定
• 3.4 随机网络编码
• 3.4.1 随机网络编码的提出
• 3.4.2 随机网络编码的优点
• 第四章 无线网络中的网络编码
• 4.1 网络编码技术从有线网络到无线通信网络的扩展
• 4.2 网络编码在无线网络中的应用
• 4.2.1 网络编码在无线自组织网络中的应用
• 4.2.2 网络编码在无线传感器网络中的应用
• 4.2.3 网络编码在无线网状网中的应用
• 4.3 物理层网络编码
• 4.3.1 物理层网络编码概述
• 4.3.2 三节点线性网络中的物理层网络编码
• 4.4 物理层网络编码的研究现状
• 第五章 无线双向中继系统中的网络编码
• 5.1 传统中继方式
• 5.1.1 放大-转发（Amplify and Forward，AF）
• 5.1.2 解码-转发（Decoded and Forward，DF）
• 5.1.3 编码协同（Coded Cooperation，CC）
• 5.2 双向中继系统中的网络编码
• 5.2.1 两路中继系统模型
• 5.2.2 几种中继处理方式
• 5.3 双向中继系统网络编码中的去噪映射
• 5.3.1 系统模型
• 5.3.2 映射规则
• 5.3.3 去噪映射
• 5.3.4 映射区域的选择
• 5.3.5 源端解码
• 5.3.6 系统仿真
• 5.3.7 去噪映射的意义
• 5.3.8 存在问题
• 5.4 本章小结
• 第六章 结束语
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢