Turbo码在无线双向中继信道的应用

论文摘要

无线中继网络的物理层网络编码技术,可以在不损失分集增益的前提下提高协作通信的频谱效率和网络容量。为了进一步改进系统的误比特性能,本文将Turbo码应用于无线双向中继信道模型中,研究了Turbo码与物理层网络编码联合设计的方法。本文首先构造了Turbo码与物理层网络编码在无线双向中继信道的应用模型。为了实现中继的Turbo多用户译码,设计了虚拟Turbo编码器,并基于虚拟Turbo编码器,给出了多用户Turbo码的最大后验概率译码方法。仿真结果显示,联合Turbo译码-物理层网络编码方案比基于最小均方误差的物理层网络编码方案有0.6dB的性能增益。根据虚拟Turbo码Trellis图的特点,提出了对称状态的概念,通过合并对称状态构造了虚拟Turbo码的虚拟简化Trellis图。仿真结果显示,基于简化Trellis图的多用户Turbo译码可在不损失性能的基础上有效降低中继的译码复杂度。通过仿真讨论了AWGN信道下,无线双向中继信道的源节点Turbo码的选码原则:源节点采用相同的Turbo编码器,Turbo码分量码的反馈多项式尽可能选用本原多项式。针对源节点的多阶调制模型,讨论了中继节点物理层网络编码的一般映射准则和QAM调制的映射和解映射方法,并具体给出了源节点采用QPSK调制的映射方案和中继节点的解调方案。仿真结果显示,基于Gray映射的QPSK调制方案比基于一般映射的QPSK调制方案具有更好的性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 传统协作分集技术
• 1.2.1 放大转发模式
• 1.2.2 译码转发模式
• 1.2.3 编码协作模式
• 1.2.4 传统协作模式的优缺点比较
• 1.3 网络编码在协作通信中的应用
• 1.3.1 网络编码的概念
• 1.3.2 网络编码在无线网络中的应用
• 1.3.3 网络编码在协作通信中的应用
• 1.4 本文的研究工作及内容安排
• 第二章 无线双向中继信道
• 2.1 无线双向中继信道模型
• 2.2 无线双向中继信道的传输模式
• 2.2.1 传统传输模式
• 2.2.2 直接网络编码方案
• 2.2.3 两时隙传输模式
• 2.2.4 性能比较
• 2.3 物理层网络编码
• 2.3.1 物理层网络编码估计技术
• 2.3.2 联合的信道编码与物理层网络编码设计
• 2.4 本章小节
• 第三章 Turbo 码与物理层网络编码的联合设计
• 3.1 Turbo 码简介
• 3.1.1 Turbo 编码器
• 3.1.2 Turbo 码的译码
• 3.1.3 Turbo 码的性能
• 3.2 系统模型
• 3.3 虚拟Turbo 编码器
• 3.4 中继联合Turbo 译码网络编码方案
• 3.5 性能仿真
• 3.6 本章小节
• 第四章 简化的中继译码方案
• 4.1 引言
• 4.2 虚拟简化Trellis 图
• 4.2.1 构造虚拟简化Trellis 图
• 4.2.2 算法复杂度分析
• 4.2.3 性能仿真
• 4.3 分量码的不同配置对系统系能的影响
• 4.4 本章小节
• 第五章 双向中继信道的多阶调制方案
• 5.1 物理层网络编码的多阶调制映射
• 5.1.1 一般的物理层网络编码映射准则
• 5.1.2 QAM 调制的物理层网络编码
• 5.2 应用Turbo 码的多阶调制方案
• 5.3 中继的解调方案
• 5.4 性能仿真及分析
• 5.5 本章小节
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读期间研究成果