網(wǎng)絡(luò)編碼在中繼協(xié)作通信中的應(yīng)用研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)編碼在中繼協(xié)作通信中的應(yīng)用研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文學(xué)生姓名：李妮指導(dǎo)教師：吳玉成教授專(zhuān)業(yè)：通信與信息系統(tǒng)學(xué)科門(mén)類(lèi)：工學(xué)重慶大學(xué)通信工程學(xué)院二O一一年四月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要未來(lái)無(wú)線通信系統(tǒng)將是頻帶資源和功率受限的系統(tǒng)，因而研究熱點(diǎn)就是如何充分利用空間資源來(lái)提高系統(tǒng)的吞吐量，其中多天線技術(shù)和中繼技術(shù)是兩種有效的解決方案。傳統(tǒng)的中繼技術(shù)主要用來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)用戶的信息，降低了資源利用率，成為網(wǎng)絡(luò)通信的主要傳輸瓶頸。提高中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)多用

2、戶信息的轉(zhuǎn)發(fā)能力，可以提高網(wǎng)絡(luò)的整體性能。而網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)允許中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到的不同路徑的信息進(jìn)行編碼轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)保證接收節(jié)點(diǎn)正確求解原始信息，使得網(wǎng)絡(luò)的吞吐量、穩(wěn)健性、可維護(hù)性和安全性等方面都得到提升。雖然近年來(lái)已有大量關(guān)于網(wǎng)絡(luò)編碼的理論和實(shí)現(xiàn)的研究成果，但是其中相對(duì)較成熟的多是關(guān)于網(wǎng)絡(luò)編碼在有線網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，而在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用還有許多問(wèn)題未成定論。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)編碼由于可以解決多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的中繼傳輸瓶頸問(wèn)題成為研究的熱點(diǎn)。本文將網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)

3、應(yīng)用于中繼協(xié)作網(wǎng)絡(luò)，以此來(lái)進(jìn)一步地提高網(wǎng)絡(luò)性能，包括：1)從傳統(tǒng)的中繼協(xié)作機(jī)制出發(fā)，對(duì)放大轉(zhuǎn)發(fā)模式，譯碼轉(zhuǎn)發(fā)模式和編碼協(xié)作模式這三種常用的協(xié)作方案作了分析和仿真；闡述了網(wǎng)絡(luò)編碼的基本原理；進(jìn)一步研究網(wǎng)絡(luò)編碼在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用以及在中繼網(wǎng)絡(luò)中的幾種應(yīng)用方案。2)為了克服在實(shí)際無(wú)線信道環(huán)境中實(shí)施物理層網(wǎng)絡(luò)編碼遇到的問(wèn)題：頻率選擇性衰落和時(shí)間誤差，設(shè)計(jì)了物理層網(wǎng)絡(luò)編碼在正交頻分復(fù)用(OFDM)體系下的混合信號(hào)傳輸方案，方案利用OFDM系統(tǒng)能夠

4、對(duì)抗多徑干擾和時(shí)域誤差的特性，通過(guò)在節(jié)點(diǎn)添加去掉一個(gè)大于信道脈沖響應(yīng)時(shí)間的保護(hù)間隔(OFDM符號(hào)的循環(huán)前綴)，從而可以在信號(hào)、信道條件非理想的情況下實(shí)施物理層網(wǎng)絡(luò)編碼。分析仿真結(jié)果表明，在慢衰落信道下，相比單收OFDM系統(tǒng)，采用物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的兩跳多中繼傳輸方案的譯碼性能沒(méi)有退化且具有更好的分集性能。3)通過(guò)比較傳統(tǒng)的直接網(wǎng)絡(luò)編碼以及網(wǎng)絡(luò)編碼與信道譯碼的聯(lián)合設(shè)計(jì)方案，提出一種速率自適應(yīng)的軟網(wǎng)絡(luò)編碼傳輸方案。該方案利用軟信息的合并，實(shí)現(xiàn)端

5、對(duì)端的信道編譯碼，一方面相比于傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)編碼方案，該方案的中繼節(jié)點(diǎn)不需要信道譯碼和重新編碼，大大減少了中繼節(jié)點(diǎn)的計(jì)算復(fù)雜度和功率消耗；另一方面，根據(jù)節(jié)點(diǎn)之間的信道信噪比估值，信源節(jié)點(diǎn)自適應(yīng)調(diào)整物理層發(fā)送速率響應(yīng)信道變化，進(jìn)一步提升系統(tǒng)吞吐性能。分析仿真結(jié)果表明，速率自適應(yīng)的軟網(wǎng)絡(luò)編碼方案大大降低中繼節(jié)點(diǎn)的計(jì)算復(fù)雜度和功耗，所能達(dá)到的信息速率優(yōu)于固定速率下的網(wǎng)絡(luò)編碼策略，能夠適合不同的傳輸質(zhì)量需求，在保持較低的誤比特性能的同時(shí)，盡可能提高