双向中继信道中物理层网络编码的检测

对双向中继信道中物理层网络编码的检测进行了研究,最大似然检测性能好但是实现复杂度高。因此,在信源节点未知信道状态信息情况下,提出了2种检测方案:基于似然比函数的似然比检测和基于最大后验概率准则的最大后验概率检测。同时,针对信源节点已知信道状态信息的特殊情形,进行了同样的推导。分析和仿真结果表明,相比于分别检测出2个信源信息的最大似然检测,似然比检测的BER性能更优,但似然比检测需要知道额外的噪声方差信息,最大后验概率检测与最大似然检测等价,而且最大后验概率检测在实现复杂度上相对较低。     

物理层网络编码机会中继及中断性能分析

该文研究了频率非选择性瑞利衰落信道中的物理层网络编码系统容量问题。基于放大转发机制提出了一种基于最大最小互信息准则的机会中继策略。在瑞利衰落信道环境下,从双向通信的角度,通过理论分析得出其中断概率解析式,同时推导了理想物理层网络编码和传统直接传输系统的中断概率解析式。通过理论分析,发现在某些节点发射功率条件下,系统中断概率将完全取决于单向链路。在此基础上完成了数值仿真实验,结果表明所提策略的中断性能与理想物理层网络编码和传统直接传输相比有了显著的提高。     

无线中继网络中的物理层网络编码

针对无线中继网络中物理层网络编码技术的应用,分析验证了其所带来可观的吞吐量性能提升。总结了当前物理层网络编码技术的相关研究方向,归纳了通信理论研究、信息理论研究和网络理论研究三个方面。介绍了物理层网络编码的关键技术,对物理层网络编码技术在实际信道条件下的性能分析及改进、采用高阶调制时的检测模糊及改进、基于嵌套格码的计算-转发策略和结合缓冲中继协议设计进行了深入探讨。以期放宽物理层网络编码对信道模型的限制,拓展其适用条件,同时在保障通信过程可靠性的前提下充分发挥该技术对通信有效性的提升,从而推进物理层网络编码技术在实际无线中继通信系统中的应用。     

同信道干扰下的中继网络性能分析

分析了两跳中继网络在同信道干扰下的中断概率。在中继网络中,源节点广播信号至所有的中继节点,此时同信道干扰在中继节点或者目的节点处被引入。中继节点采用解码转发策略转发源节点的信号,而目的节点采用最大比合并技术接收来自中继节点的信号。最终推导了各种干扰情形下系统中断概率的闭合表达式。仿真结果表明,解析曲线和蒙特卡洛仿真曲线非常吻合,而同信道干扰在某些场合会对系统性能造成较大影响。分析结果对中继网络的系统设计和参数设置都有一定的参考意义。     

物理层网络编码系统中不同转发模式的性能研究

在物理层网络编码系统中,中继节点的转发模式对系统性能有很大的影响,论文研究了放大转发、去噪转发和去噪再编码转发三种转发模式在物理层网络编码系统中的应用。首先给出了正交相移键控(QPSK)时三种转发模式的信号星座图,分析了编码方法的星座图对应关系。其次根据QPSK和正交振幅调制(QAM)的误码率公式,结合联合概率计算推导出了加性高斯白噪声信道环境下系统的误码率公式。最后进行了仿真验证,证明了误码率公式推导的正确性,对三种转发模式的抗噪声性能进行了分析和比较。      

基于物理层网络编码的无人机中继网络资源优化

为了解决以无人机作为中继的传统双向通信网资源利用率低的问题,提出了一种基于物理层网络编码的资源优化算法.考虑无人机中继通信网的传输功率约束、无人机最大速度约束和物理层网络编码的同步性需求,建立了联合优化传输功率和无人机轨迹设计的资源分配模型以达到最小化系统中断概率的目的.通过将原非凸问题解耦为2个子问题,并基于KKT条...     

物理层网络编码分组的机会中继

为提升物理层网络编码方案的抗衰落性能,该文提出了一种基于物理层网络编码的机会中继方案(Opportunistic Relaying based-on Physical-layer Network Coding,PNC-OR),该方案利用物理层网络编码的基本思想、有效提升网络吞吐的同时,通过中继节点的分布式选择,也能够使系统获得多用户分集增益,提高了系统的抗衰落性能。针对双向无线中继信道中端到端信息交换的情形,推导了准静态衰落环境下PNC-OR中多个目的节点接收信息的和容量。数值结果显示：和机会中继、传统网络编码两种方案相比,PNC-OR具有更高的频谱效率,并且随着中继节点的增多,频谱效率也越高。     

非对称速率的双向中继信道物理层网络编码

本文提出了基于非对称速率的双向中继信道的物理层网络编码方案。本文所提方案联系实际无线通信信道的差异性,不但考虑了较差链路的最大传输性能以保证其传输的可靠性,而且在较优链路采取较高速率进行传输,从而充分利用较优链路来传输更多信息,增加通信系统的信道容量。为实现不对称速率传输,其基本思想是在较差链路中加入已知信息,通过已知信息可减小中继节点接收到的叠加信号的星座图,使得通信系统的译码性能得到提升。在中继节点,根据叠加信号的星座图对叠加信号进行联合解调,在节省了系统工作时隙的同时也减小了系统的复杂度。仿真结果表明了采用非对称速率传输不但可保证信息传输的可靠性,还可提高通信系统的信道容量,充分利用系统资源。      

基于网络编码的双向多中继系统中断概率分析

网络编码在双向多中继系统中已经得到了广泛地研究,并有效地提高了双向多中继系统的吞吐量。首先本文导出了在译码转发方式时,独立正交信道和多接入信道下基于网络编码的双向多中继系统平均中断概率表达式。Monte Carlo仿真和理论分析非常吻合,验证了理论分析的正确性。之后分析了系统平均中断性能在不同信噪比和不同中继节点个数等多种情形下与功率分配因子的关系,揭示了功率分配因子与系统总功率和中继节点数量之间的内在关系。仿真结果表明,双向多中继系统采用网络编码进行传输时,在独立正交信道下和多接入信道下的功率分配因子取值在区间 内能够获得最优的系统中断概率性能,并且多接入信道下的系统中断性能要好于独立正交信道。      

Nakagami-m信道协作网络编码中断性能分析

无线网络编码是一项能极大提高无线网络流量的有用技术,而协作分集可以有效地克服无线衰落的影响。研究了Nakagami-m信道下协作网络编码系统中断性能,分析了不同协作策略下的互信息表达式,推导了协作网络编码中断概率闭式表达式,并对分析的结果进行了仿真。仿真结果显示,在高SNR和谱效率R〈4条件下,协作网络编码中断概率较分布式空时编码性能SNR增益有接近2 dB的提高,并且随分布参数m值的增大,协作网络编码中断概率性能逐步改善。     

Performance of Physical-Layer Network Coding in Asymmetric Two-Way Relay Channels

In this paper, we study the performance of physical-layer network coding in asy- mmetric two-way relay channels using four different cases having different poor channels： phase asymmetry, downlink asymmetry, uplink asymmetry and node asymmetry. The decision and mapping rule for symmetric and asymmetric cases are studied. The performance in terms of bit error rate for each case will be studied and analysed by computer simulation. Analytical and simulation results show that uplink asymmetry is the worst case; intra-phase asymmetry and unreliable uplink channels will more severely affect the performance degradation, which is caused by channel asymmetry.     

Performance Analysis of Relay Selection with Enhanced Dynamic Decode-and-Forward and Network Coding in Two-Way Relay Channels

Wireless Personal Communications - Relay selection (RS), enhanced dynamic decode-and-forward (EDDF), and network coding (NC) have been proven to effectively improve the performance of cooperative...     

采用网络编码的双向中继信道中软信息的传输方法

采用格栅编码量化(TCQ)这一信源编码方法结合格栅编码调制(TCM)技术,解决了双向中继信道中软信息的传输问题。仿真表明,在衰落信道下,该方法性能上优于传统的译码转发和放大转发的网络编码方法。该方法应用于双向中继信道并在有限带宽的情况下可获得接近理想信道的链路性能。该方法为软信息网络编码走向实用提供了一种有效的思路。     

Performance Analysis of Network Coding Based Two-Way Relay Wireless Networks Deploying IEEE 802.11

In this paper, we investigate the performance analysis of the IEEE 802.11 DCF protocol at the data link layer. We analyze the impact of network coding in saturated and non-saturated traffic conditions. The cross-layer analytical framework is presented in analyzing the performance of the encode-and-forward (EF) relaying wireless networks. This situation is employed at the physical layer under the conditions of non-saturated traffic and finite-length queue at the data link layer. First, a model of a two-hop EF relaying wireless channel is proposed as an equivalent extend multi-dimensional Markovian state transition model in queuing analysis. Then, the performance in terms of queuing delay, throughput and packet loss rate are derived. We provide closed-form expressions for the delay and throughput of two-hop unbalanced bidirectional traffic cases both with and without network coding. We consider the buffers on nodes are unsaturated. The analytical results are mainly derived by solving queuing systems for the buffer behavior at the relay node. To overcome the hidden node problem in multi hop wireless networks, we develop a useful mathematical model. Both models have been evaluated through simulations and simulation results show good agreement with the analytical results.     

非理想载波同步物理层网络编码误比特性能分析

采用相干检测的物理层网络编码系统的误比特性能与载波同步精度密切相关,收发双方的载波同步误差将引起系统性能恶化。本文研究了残余载波同步误差对采用相同星座和正交星座BPSK信号的两种物理层网络编码双向中继系统误比特性能的影响。首先基于最大似然准则推导了存在残余载波同步误差时中继节点及源节点处接收信号的判决区域,然后运用Craig极坐标法分析了系统多址接入、广播阶段及总的端到端误比特性能,得出了精确的误比特率表达式,文中的分析方法可推广到采用其他调制方式的物理层网络编码系统。计算机仿真表明:文中的理论分析与仿真结果完全吻合,所推导的理论公式可以效地评估BPSK调制物理层网络编码系统的误比特性能;正交星座系统对载波同步误差更为敏感,相同的同步误差对正交星座系统的性能恶化更为严重。      

物理层网络编码的调制技术

网络编码理论提高了数据的传输效率,而物理层网络编码进一步缩短了数据交互的时隙,它认为:只要中继节点R采取了恰当的调制解调技术,可以使电磁信号的叠加映射到数字域上的运算操作,实现两时隙交互信息。可见选择恰当的调制解调技术对实现物理层网络编码至关重要。该文从调制技术这一角度出发,综合目前在物理层网络编码中所应用的调制解调技术,对其进行分析总结,并展望了下一步物理层网络编码中调制技术的发展。     

Spatial-Modulated Physical-Layer Network Coding Based on Block Markov Superposition Transmission for Maritime Relay Communications

As an alternative to satellite communications,multi-hop relay networks can be deployed for maritime long-distance communications.Distinct from terrestrial environment,marine radio signals are affected by many factors,e.g.,weather conditions,evaporation ducting,and ship rocking caused by waves.To ensure the data transmission reliability,the block Markov superposition transmission(BMST)codes,which are easily configurable and have predictable performance,are applied in this study.Meanwhile,the physical-layer network coding(PNC)scheme with spatial modulation(SM)is adopted to improve the spectrum utilization.For the BMST-SMPNC system,we propose an iterative algorithm,which utilizes the channel observations and the a priori information from BMST decoder,to compute the soft information corresponding to the XORed bits constructed by the relay node.The results indicate that the proposed scheme outperforms the convolutional coded SM-PNC over fast-fading Rician channels.Especially,the performance can be easily improved in high spatial correlation maritime channel by increasing the memory m.     

双向中继信道的模拟网络编码最优功率分配

在双向信息非对称条件下,研究了基于模拟网络编码的双向中继信道中的最优功率分配问题。分别给出了中断概率最小化、和速率最大化意义下的最优功率分配闭式数学表达式,并证明了两种约束下最优功率分配问题的统一性。分析表明:现有的基于模拟网络编码的双向中继信道中的最优功率分配方法是本文提出方法在某些条件下的特例。计算机仿真分析证明了提出的最优功率分配方法在中断概率和和速率性能方面均优于平均功率分配方法。