网络编码协作通信系统研究

论文摘要

无线信道的衰落特性是对无线通信的一项重大挑战。分集技术是无线通信中一种有效的对抗衰落的技术。但是传统的分集技术,如时间分集、频率分集,需要占用额外的系统资源,空间分集虽然不需要额外的资源,但是在硬件上难于实现。协作通信通过节点协作地发送其伙伴的信息来获得分集增益,对抗无线信道的衰落。但是用户之间的协作关系将导致节点需要消耗额外的能量来传送其协作伙伴的信息,这将导致系统吞吐量的损失。基于网络编码的协作通信系统,将网络编码引入到协作通信,可以在不消耗额外资源的情况下获得分集增益。首先,本文介绍了协作通信的基本原理和三种常见的协作协议,并对网络编码的基本原理进行了介绍。在此基础上,对网络编码应用于协作通信的方案进行了研究分析。其次,本文将协作通信、网络编码和信道编码进行联合设计,研究了两种网络编码协作通信系统:基于卷积码的网络编码协作通信系统和基于双二元Turbo码的网络编码协作通信系统,建立了系统模型,研究了它们的译码算法。最后在MATLAB仿真平台上建立了加性高斯白噪声信道下的误码率仿真系统,对上述两种系统的误码率进行了仿真分析。仿真时两种系统分别采用维特比译码算法和Max-Log-MAP译码算法。结果表明,两种系统显著提高了系统的误码率性能,特别是基于双二元Turbo码的网络编码协作通信系统,由于采用了软输入-软输出（Soft In Soft Out,SISO）的迭代译码算法,两个用户的性能都得到了明显改善。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外发展现状
• 1.2.1 协作通信的历史及发展现状
• 1.2.2 网络编码的提出
• 1.2.3 网络编码协作通信的研究现状
• 1.3 论文的主要研究问题及结构
• 第2章 网络编码协作通信原理
• 2.1 协作通信原理
• 2.1.1 译码转发方式
• 2.1.2 放大转发方式
• 2.1.3 编码协作方式
• 2.1.4 各种协作方式的比较
• 2.2 网络编码原理
• 2.3 网络编码应用于协作通信
• 2.4 卷积码基础
• 2.4.1 卷积码简介
• 2.4.2 卷积码的表示方法
• 2.4.3 卷积码的维特比译码算法
• 2.4.4 维特比译码算法的性能
• 2.5 双二元Turbo 码
• 2.5.1 Turbo 码基础
• 2.5.2 双二元Turbo 码
• 2.5.3 双二元Turbo 码的MAP 译码算法
• 2.5.4 双二元Turbo 码的Max-Log-MAP 译码算法
• 2.6 本章小结
• 第3章 基于卷积码的网络编码协作通信系统设计与仿真
• 3.1 基于卷积码的网络编码协作通信系统设计
• 3.2 基于卷积码的网络编码协作通信仿真平台设计
• 3.3 基于卷积码的网络编码协作通信系统仿真
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于双二元Turbo 码的网络编码协作通信系统设计与仿真
• 4.1 基于双二元Turbo 码的网络编码协作通信系统设计
• 4.2 基于双二元Turbo 码的网络编码协作通信仿真平台设计
• 4.3 基于双二元Turbo 码的网络编码协作通信系统仿真
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢