无线Adhoc网络中一种基于网络编码的协同MAC协议

协同通信中,中继节点通常用来转发源节点的数据分组.但是从中继节点的角度出发,帮助其它节点转发数据会降低其自身的性能,导致中继低效率问题的出现.针对此问题,该文基于网络编码设计了一种适用于无线Ad hoc网络的协同MAC协议.该协议将网络编码和协同机制相结合,在需要协同传输时,利用网络编码让中继节点在发送源节点数据的同时也发送自身的数据,利用网络编码来解决协同传输中中继低效率问题,进一步提升协同传输的性能.该文还在2维Markov退避模型的基础上,加入了网络编码和协同机制,对所提协议在多跳网络中进行了吞吐量性能分析,并探讨了网络节点数、多跳和信道质量对吞吐量性能的影响.仿真结果表明,相比一般的协同MAC协议,采用网络编码的协同MAC协议可以显著的改善系统性能,是解决协同传输中的中继低效率问题的有效手段.     

乘法运算的模拟网络编码中继方法

当前无线网络编码中继采用异或运算和叠加运算实现,该文提出一种基于乘法运算的网络编码中继方案。该方案中继节点对接收到的两个源节点信号直接相乘,然后放大转发,从而实现网络编码。与异或运算的网络编码相比,该方案采用模拟技术实现,降低了中继节点网络编码的复杂度;同时该方案将接收信号与本地信号相乘实现网络译码,译码算法比叠加运算的方案简单。理论分析表明该方案的分集增益与未经网络编码的中继系统相同;仿真结果表明,该方案与现有的网络编码中继协作方案性能相当。     

网络编码在无线通信网络中的应用

网络编码是一种可以逼近网络容量传输理论极限的有效方法,在无线网络环境。中有着广泛的应用前景。在无线中继网络中采用网络编码技术,可以使中继节点同时为多个用户转发数据,从而获得较高的转发效率。网络编码在无线中继网络中的典型应用方案包括噪声中继采用置信传播算法实现网络编码,复数域网络编码算法以及信道编码和网络编码联合设计方法,它们均可在获得较高网络吞吐量的同时实现完全分集。在多用户协作通信网络中采用网络编码技术,可获得更高的分集增益以及更低的符号错误概率。     

Turbo编码调制技术在物理层网络编码中的应用研究

在双向中继信道中,基于编码调制技术提出了一种Turbo编码调制技术(T-TCM)与物理层网络编码的联合实施方案.本方案采用了T-TCM,即将TCM中的卷积码用Turbo码代替,两个分量编码器用符号交织器分开.中继节点利用卷积码和网络编码的线性性质直接估计网络编码的码字,并在中继节点采用了基于符号的MAP译码算法.本方案将信道编码技术、调制技术以及物理层网络编码三者联合设计,不仅增加了无线网络的吞吐量,还提高了网络的频谱利用率.     

多源多目的模型中网络编码的时延性能分析

研究表明基于无线信道的广播特性,网络编码技术能够显著降低多播通信中的传输时延。多源多播模型中,在任一源节点已知其他源节点信息的条件下,现有传输方案能够确保系统时延最小化。本文在其他源节点信息未知时,对现有多源多目的单中继模型应用网络编码后的时延性能进行分析,并将该模型推广到多中继模型,提出了基于网络编码和机会中继选择策略的MR-OPP-NC方案,并在译码转发机制下,利用中断概率量化了应用网络编码前后的时延性能,仿真表明本文所提MR-OPP-NC方案与未使用网络编码的机会中继方案相比较,能获得显著的时延增益。      

基于PF调度的多源多中继协作网络节点选择

针对多源多中继协作网络模型,提出一种公平的节点选择与用户调度方案。出于优化平均信道质量的思想,每个传输时隙,选择信道条件差异最大的两个用户同时进行传输信息。中继节点选择基于PF比例公平调度算法,能保证中继节点处的负载均衡。然后在中继端采用一种网络编码传输方案。最后,与其他2种调度方案相比较仿真系统的误码率性能。     

无线通信中网络编码技术应用研究

围绕网络编码这一热点,详细分析讨论网络编码的原理、应用在有线和无线中的网络编码方案以及在无线通信中的物理层网络编码,并且分析了其性能。得出物理层网络编码技术是可以逼近无线网络传输容量极限的有效方法。对比传统的中继方式,由于物理层网络编码的应用信源节点可以同时发送信息到中继节点,使得传递信息的时隙从原来的4时隙减为2时隙,从而将系统的吞吐量提高了一倍。     

非正交多址中继系统复数域网络编码优化设计

无线中继与网络编码是提高通信系统数据可靠性和吞吐率的重要技术手段,重点研究了单中继非正交多址系统复数域网络编码的优化设计问题.首先,在限制源节点和中继节点的总发送功率并假设各个源节点发送功率相同的条件下,证明了当源节点与中继节点发送功率相等时基于复数域网络编码的单中继非正交多址系统误符号率(SEP)性能最佳.其次,以编码增益为目标函数,提出了一种复数域网络编码的优化设计方法.与已有的复数域网络编码系数设计方法相比,此方法能满足任意源节点个数条件下复数域网络编码系数的优化设计要求,同时可以有效地避免因为网络编码系数选择不当造成信号重叠的现象,提升和改进系统的SEP性能.     

多播网络中基于网络编码的高效丢失恢复机制

网络编码为无线网络中可靠多播通信提供了有效解决途径。该文分析了网络中编码机会的变化规律,研究了解码失败的编码数据包对网络编码性能的影响,提出了新的基于网络编码的丢失恢复算法(NCLR)。NCLR要求节点缓存解码失败的编码数据包,并反馈信息给发送节点。根据各个节点的丢包情况,NCLR通过优先传输对编码性能影响较大的数据包,并在需要重传的已编码数据包和原始数据包中选择编码组合,来充分挖掘网络中的编码机会。仿真结果表明相对于已有算法,NCLR算法可以在重传次数和丢失恢复时延方面有显著性能改善。     

基于双路单中继信道的网络-信道联合编码

在大型无线网络中,两用户节点进行信息交互,其间存在两个并行的中继节点但无直通链路。本文针对这一模型提出了一种网络-信道联合编码方案,具体方法是:在所有节点进行卷积编码,中继节点处还使用了网络编码,两用户同时接收到两路中继编码信息,从中减去本地信息后即构成分布式Turbo编码,用户端可通过迭代译码来获得对端信息。针对不同的应用环境,本文又给出了两种相关演变方案,并加以比较。仿真结果表明:与网络编码、信道编码单独设计的两种相关方案相比较,网络-信道联合编译码方案能获得更好的误帧率(PER)性能。     

基于信号空间对齐的网络编码方案

在多用户协同中继系统中,受共信道干扰的影响,系统性能下降严重。提出了一种融合多源信号空间对齐和网络编码的方案,每个用户通过中继向其他的用户发送不同的信息,同时也通过中继接收其他用户的不同信息。整个过程可分为多址接入信道(MAC)和广播信道(BC)两个阶段。在MAC阶段,利用信号空间对齐技术在中继形成较少的信息量、抑制多用户干扰。在BC阶段,通过中继的网络编码,设计简单的预编码算法,有效降低了用户译码的复杂度。整个系统的完成只需要两个时隙,能有效地抑制干扰和提高系统自由度。     

联合网络编码和中继选择的协作传输方案及其性能分析

研究了Nakagami信道中联合网络编码和双向协作中继选择的中断与平均误码率的性能,基于3个时隙的网络编码方案提出了一种最小化较差用户误码率的协作中继选择策略。在Nakagami信道下,从双向通信的角度,通过理论分析得出其中断概率和平均误码率的解析式和渐近式,同时推导了无协作中继选择时网络编码的中断概率和平均误码率解析式。通过理论分析发现,当Nakagami信道衰落参数降低时,联合网络编码的协作中继选择方案相对于无协作中继选择时的性能增益将逐渐升高。数值仿真实验结果表明,所提策略的平均误码率性能要显著高于无协作中继选择时的网络编码性能。     

一种选择发送的协作网络编码及其性能分析

衰落环境中,自动重传技术是实现错误处理、完成数据传输的有效方法之一。本文提出了一种选择发送的协作网络编码（Cooperative Network Coding based on Selective Transmission,ST CNC）,该技术在数据重传过程中,将空时协同发送与网络编码技术相结合,可以有效减少重传次数,提高网络资源利用率。针对一发两收系统,单个中继节点辅助传输的情形,分析了ST CNC的中断性能和网络编码增益,结果表明:相对于传统的广播策略,选择发送的协作网络编码可以获得2阶分集增益;此外,在中低信噪比区域,ST CNC同时可以获得明显的网络编码增益。      

基于网络编码的协作HARQ协议

该文基于网络编码技术提出了一种新的协作HARQ协议。在中继节点的协助下两个用户与基站进行通信。中继节点响应基站的重传请求,对两用户的增加冗余帧采用物理层网络编码即信号重叠调制技术进行处理,然后发送至基站。基站对接收信号采用多用户联合检测以及联合软判决译码。在平坦瑞利衰落信道下,该网络编码协作HARQ协议较传统的非协作HARQ协议可获得较大的性能改善,其性能接近没有采用网络编码的协作HARQ协议,且需要较少的硬件和带宽资源。     

复数域网络编码中最大似然解码算法的改进

针对复数域网络编码中继网络,提出一种改进的中继处的最大似然解码算法。当传统的最大似然解码算法使用在复数域网络编码中继网络中时,计算复杂度会随着信息星座图映射方式的改变而大大增加。为了降低计算复杂度,在前人研究的基础上提出一种改进的最大似然解码算法,该算法利用无线中继网络通信系统的非对称性,在解码时,先进行预判决,然后进行精确判决,这样可以大大降低计算复杂度,提高了系统性能。     

一种基于自适应网络卷积编码的协作中继方法

在无线衰落信道环境中,协作中继是一种增加额外分集增益的有效方法,而网络编码可以用来提高网络吞吐量。网络编码采用XOR(异或)来混合两个源端的信息包,其稳健性差并且每个中继只能服务两个源端。该文提出一种自适应网络卷积编码协作中继方法,在中继端采用卷积编码方法代替XOR来混合两个或多个源端的信息包,混合后的信息可以看作是卷积编码器的一路输出,然后将其转发给目的端。当信道处于深度衰落时,该文提出了一种宽松自适应网络卷积编码协作中继方法,放松了中继参与转发的条件。该文提出的中继方法稳健性好,可以自适应匹配变化的无线网络拓扑结构,并且减少了网络编码协作中继方法所需要的中继个数。理论分析和仿真结果表明所提出的中继方法相比网络编码协作中继方法在性能上有大幅提高,尤其是随着协作节点数目增加,可保证系统获得稳定的额外满分集增益。     

Single Relay Selection for Bidirectional Cooperative Networks with Physical‐Layer Network Coding

To serve the growing demand of the bidirectional information exchange, we propose a single relay selection (RS) scheme for physical‐layer network coding (PNC) in a bidirectional cooperative network consisting of two sources and multiple relays. This RS scheme selects a single best relay by maximizing the bottleneck of the capacity region of both information flows in the bidirectional network. We show that the proposed RS rule minimizes the outage probability and that it can be used as a performance benchmark for any RS rules with PNC. We derive a closed‐form exact expression of the outage probability for the proposed RS rule and show that it achieves full diversity gain. Finally, numerical results demonstrate the validity of our analysis.     

混合蛙跳在网络编码协作系统资源分配中的应用

网络编码协作中继技术能合理分配IMT-Advanced的资源,从而提高系统性能,受到了广大学者的关注。针对基于网络编码的双向多中继协作系统,提出基于混合蛙跳的资源分配方案。以最小化系统传输功率为优化目标,在满足用户QoS下,推导每个节点的最优化功率,建立最优化资源分配模型,利用混合蛙跳算法解决系统资源分配问题。仿真结果表明,在满足单节点QoS下,所提出的基于混合蛙跳的资源分配方案能有效减小系统的总功率,提高了系统性能。     

基于网络编码的协作中继策略分析与对比

简要介绍了中继协作通信技术发展里程;在传统的2用户网络编码协作中继模型基础上,对2种不同的传输策略的系统性能进行了对比,并研究了功率优化分配问题。仿真表明,在系统总发射功率相同的情况下,策略二的系统性能明显优于策略一。