中继节点上的网络—信道编码联合设计研究

论文摘要

网络编码技术通过允许中继节点对从多条路径接收到的信息进行编码转发，接收节点通过相应的解码获得原始信息，可以达到通信网络的最大容量，最大限度的利用现有网络资源。因为其具有能提高网络吞吐量、较好的鲁棒性、能有效提高中继节点转发效率等优点成为目前广泛关注的研究热点。在中继节点上，采用网络-信道编码联合设计方案能进一步提高系统的误码性能。本文首先对信道编码技术和网络编码技术分别进行介绍。根据LDPC码的编码原理，在中继节点上进行网络-信道编码的联合设计，即中继节点对译码后的多个数据进行联合编码，将编码后的信息发送至目的节点。目的节点通过源节点和中继节点的信息联合译码，我们称这种码为网络LDPC编码。然后基于Razaghi等人研究的两种双层LDPC码（Bilayer LDPC，分为删余型和延长型），设计了一种在中继节点上联合设计的网络双层LDPC延长码（Network BilayerLengthened LDPC,简称为NBL-LDPC）。给出了此码的编译码过程，并针对此码，对高斯密度进化算法进行改进，计算误码率并完成误码性能仿真。仿真结果表明，所提出的编码方案性能要优于利用双层LDPC删余码设计的网络双层LDPC删余码（NetworkBilayer Expurgated LDPC,简称为NBE-LDPC）。最后对此码进行基于粒子群算法（PSO）的度分布序列优化。粒子群算法（PSO）是一种典型的群体性智能进化算法，粒子行动由这个粒子本身的历史最佳位置及全局历史最佳位置决定。将粒子群算法与LDPC码的EXIT曲线图相结合，通过分析代价函数值的大小进行优化迭代，最终搜索得到最优的度分布序列。然后将此序列利用高斯近似算法计算系统误码率。仿真结果表明，PSO算法能够有效提高NBL-LDPC码的误码性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 传统中继传输技术
• 1.2.1 放大转发传输（AF）
• 1.2.2 译码转发传输（DF）
• 1.2.3 编码协作传输（CC）
• 1.3 中继节点上的信道编码
• 1.3.1 中继协同卷积编码
• 1.3.2 中继协同分布式 Turbo 码
• 1.3.3 中继协同分布式 LDPC 码
• 1.4 网络编码的研究和发展
• 1.5 选题背景、研究思路及论文结构安排
• 1.5.1 选题背景
• 1.5.2 研究思路
• 1.5.3 论文结构安排
• 第2章 LDPC 码的译码方法和双层 LDPC 码
• 2.1 引言
• 2.2 LDPC 码的译码方法
• 2.2.1 BP 译码算法
• 2.2.2 LDPC 码的密度进化
• 2.2.3 LDPC 码的高斯近似算法
• 2.2.4 LDPC 码的 EXIT 图
• 2.3 含中继信道的编码理论
• 2.4 双层 LDPC 码
• 2.4.1 双层删余型 LDPC 码的密度进化
• 2.4.2 双层延长型 LDPC 码的密度进化
• 2.4.3 双层 LDPC 码的仿真结果
• 2.5 本章小结
• 第3章 中继节点上的网络-信道联合编码
• 3.1 网络编码的基本原理及优点
• 3.2 两种网络编码方案
• 3.2.1 线性网络编码
• 3.2.2 物理层网络编码
• 3.3 网络-信道联合编码设计方案
• 3.3.1 三种编码策略方案
• 3.3.2 三种方案的性能仿真比较
• 3.4 本章小结
• 第4章 网络双层 LDPC 码
• 4.1 网络 LDPC 码的编码模型
• 4.2 编译码策略及其二部图
• 4.3 双层高斯近似算法
• 4.3.1 删余型码的双层高斯近似
• 4.3.2 延长型码的双层高斯近似
• 4.4 性能仿真及分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 码字的度序列优化
• 5.1 基于 EXIT 图的度序列优化
• 5.2 粒子群算法
• 5.3 基于 PSO 算法和 EXIT 曲线的码优化
• 5.3.1 双层 LDPC 码的 EXIT 曲线图
• 5.3.2 度分布序列的 PSO 算法优化
• 5.3.3 仿真结果及分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢