基于Turbo码的联合网络信道编码设计与性能分析

结合联合网络信道编码的思想设计了一种应用于多址接入中继信道环境中的基于Turbo码的联合网络信道编码方案,详细介绍了方案中继节点编码和基站处译码的实现。将该方案与点对点传输方案、异或操作网络编码传输方案进行仿真比较,仿真结果表明,该方案能更加有效地利用中继信道传输的额外冗余信息,明显改善了无线通信系统的性能。     

线型无线传感器网络中一种联合优化中继节点选择策略

在无线传感器网络中,时延与功耗性能往往是一对不可兼得的指标,如何优化和平衡这两个指标是路由和MAC算法中的难点.线型无线传感器网络由于拓扑结构的线型性,功耗-时延的均衡问题显得更加突出.基于线型无线传感器网络拓扑模型,理论分析了能耗最优传输距离,然后基于节点剩余能量,构建联合优化目标函数.进一步地,将数据包类型在时间敏感性方面分为紧急数据包和普通数据包,并相应调整发射功率,以便在当前通信范围内找到最优下一跳中继节点.最终提出了一个功率可调的时延-能耗自适应优化中继节点选择算法(LEARS).通过仿真实验将该算法与经典及类似算法比较,LEARS能够在保证紧急数据包传输实时性的同时,进一步降低网络的整体功耗,延长网络的生命周期.     

基于LDPC码和物理层网络编码的联合信道编码技术

将LDPC信道编码与物理层网络编码结合起来,通过码字叠加的原理,提出了一种新的联合信道编码技术。该技术通过将中继节点处经过网络编码的信号作为冗余码,与原编码信号共同组成联合编码信号,有效降低了通信系统的误比特率,提高了系统传输性能。     

WSNs中一种新的编码协作通信方式

采用空间分集的方法可以有效地对抗无线信道中的衰落,由于受到体积、重量、成本等因素的限制,在无线传感器网络(W SNs)节点上实现多天线技术较为困难。在W SNs中提出了一种基于π旋转LD-PC码的编码协作通信方式,2个单天线节点通过共享自己的天线,形成了一个虚拟的多天线系统。LDPC码的不同部分通过不同节点的上行链路传输到基站,获得发送分集增益。在相同的系统带宽和发送功率下,与非协作通信方式相比,该编码协作方式可显著提高系统性能。     

一种IPv6无线传感器网络节点的设计与实现

通过总结无线传感器网络硬件节点的设计原则,提出了一种无线传感器网络通用节点设备的基本构架,设计实现了基于超低功耗处理器Atmega128和射频芯片CC2420的无线传感器网络节点设备。该设备具有能量自检测功能,并可以改变通用硬件接口上的数据采集部分实现多种不同类型的应用。采用模块化软件设计,引入有限状态机进行系统模式调度,设计实现了既能独立运行又支持嵌入式操作系统的节点适应层软件。通过引入多个节点的温度采集与反馈控制实验和节点生命周期静态测试实验验证了本设计的可行性和实用性。     

具有快速译码收敛速度的LDPC码设计

为了提高非规则LDPC码译码的收敛速度,提出了一种具有快速收敛速度的LDPC码构造算法。该算法在原有非规则LDPC码的基础上,通过对校验矩阵进行列重排,来提升信息比特译码的可靠性,以此降低迭代次数,提高收敛速度。仿真实验表明,采用该算法设计的LDPC码,在采用基于变量节点的分层置信度传播（VL-BP）译码算法下,平均迭代次数有明显的降低。另外,对于置信度传播（BP）译码算法和VL-BP译码算法来说,设计的LDPC码具有更优的误码性能。     

一种面向电池供电中继节点的中继选择方法

在协作通信网络中,信道条件较好的电池供电中继节点可能被频繁选择用于数据转发,导致电量快速消耗,甚至缩短网络生命周期。针对该问题,提出一种兼顾电池能耗、电池余量和信道状态信息的中继选择方法。根据节点电池能耗与电池余量的比值对链路的信噪比加权,选择加权后中继链路信噪比最大中继链路的源节点或中继节点发送数据。推导系统的平均转发信道容量和中断概率表达式,在此基础上的仿真结果表明,该方法在保证转发信道容量和中断性能的同时,能有效降低中继节点的电池能耗,延长协作通信网络的生命周期。     

一种LDPC码的译码停止准则

提出了一种实用的LDPC码译码停止准则,利用信息节点的对数概率似然比(LLR)来控制迭代次数,避开了设置停止准则门限,可以很快判断出译码情况,较其他方法省去了大量繁杂的计算。     

一种能量消耗相关的传感器网络中继节点布局策略

在传感器网络技术应用的某些领域中,传感器节点位置固定,并且有些距离汇聚节点太远,需要加入中继节点转发数据.如果某些中继节点承担了过多的数据转发量,会过早耗尽能量,从而影响了网络的生存周期.针对该种情况,提出一种实现各节点能量均衡消耗的中继节点多级布局策略,基于该策略,还提出两种能够有效减少中继节点数目的策略:数据的分流策略和数据的汇集策略.     

网络性能变化梯度的通信网络节点重要性评价方法

现有的评价通信网络节点重要性的方法是利用网络可替换路由的数目作为评价指标,这种方法存在一定缺陷,新的评价方法是将网络直径和网络连通系数作为评价指标的网络性能变化梯度法。利用评价方法计算移除网络节点时网络直径和网络连通性的变化,能够准确反映网络节点对其性能的影响程度,无论网络是否被分割都同样适用。     

改进的基于网络编码中继转发方案

针对双向中继网络中传统中继转发协议放大信号的同时放大了噪声、可能转发错误的解码信号、中继判决结果不可靠等问题,提出两种基于互信息转发(MIF)的网络编码中继转发方案。首先,中继节点转发来自两个源端信息的硬判决结果;同时还转发其可靠度;然后,接收端将来自中继节点转发的信号及其可靠度和源端信号合并,并对合并结果进行检测和判决。详细推导了所提出两种方案接收端信噪比(SNR)的表达式,并在加性高斯白噪声(AWGN)信道两种仿真条件下进行数值仿真;同时分别在AWGN信道和瑞利信道中对各种方案误码率进行蒙特卡罗仿真。结果表明在两种信道条件下所提出方案在误码率(BER)性能上较估计转发(EF)方案相比分别有约1 dB和1~2 dB的增益。仿真实验结果说明基于MIF的网络编码方案在双向中继网络中继转发中对系统的误码性能有显著提升效果。     

基于MIMO技术的DCSK通信方案的性能分析

MIMO技术在不增加信号带宽和发射功率的情况下,通过在发送端和接收端分别使用多个发送天线和接收天线来抑制信道衰落和噪声。利用MIMO技术的优势,设计了一种基于差分混沌键控（DCSK）的MIMO-DCSK混沌通信方案。针对这一方案,通过进一步的数学推导,得到系统在高斯信道下的理论误码率公式,并在MATLAB环境中进行了仿真验证。理论分析和仿真结果表明：在相同的信噪比条件下,MIMO-DCSK混沌通信系统的误码率比传统DCSK通信系统要小得多。因此,MIMO-DCSK混沌通信方案能够有效改善混沌通信系统的误码性能。     

协作通信中一种中继节点选择方案的设计

针对协作通信系统中源到中继及中继到目的两阶段的瞬时信道状态信息(CSI)影响系统整体误码率(BER)的问题,提出一种综合衡量两阶段信道系数的中继选择方案.首先,根据每个候选中继的CSI,比较源到中继及中继到目的的两阶段信道系数,选出两者中较差的信道状态;然后,按照较差的信道状态对候选中继排序,得到近似较优的中继节点集合;最后,从中选择两阶段信道系数之和最大者作为被选中继参与协作传输.仿真结果表明,当候选中继节点数为100及5,BER下降到10^-4及10^-5时,所提的中继选择方案与基于最优较差信道的中继选择方案、基于最近邻关系的中继选择方案相比,所需信噪比(SNR)分别降低了0.4 dB和0.2 dB.所提方案能够增加无线中继网络的信息传输范围,提高信息传输的可靠性.     

线性优先级不等差保护LT码的设计

LT码作为一种无码率的编码,能显著地提高网络数据吞吐量。在不同优先级的网络数据传输中,不等差保护（ UEP）是一种必要的方法。所以,设计一个性能良好的具有不等差错保护功能的LT码有很大的应用价值。文中设计了一类具有线性优先级不等差保护特性的LT码（ UEP-LT）。也就是说,对数据层的保护水平是线性分布的。提出的UEP-LT码能以极低的译码开销恢复大多数高优先级的数据。同时,这种UEP-LT码在合理的译码开销下具有比等差保护（ EEP）低的误码率,更好地满足了多媒体传输中对不等差错保护的要求。     

高端磁盘阵列可靠性测试建模方法研究

阐述了衡量高端磁盘阵列可靠性的重要指标MTTDL,通过分析两种造成磁盘错误的原因,建模计算了各种RAID级别的MTTDL,设计了磁盘读出错率的测试方案,实现了基于分布式的磁盘读出错率测试程序。     

非对称Turbo码的设计

采用具有不同约束长度和不同类型生成多项式的递归系统卷积码作为Turbo码的两个分量码,设计了两类非对称Turbo码,可以有效地解决标准对称Turbo码在整个信噪比范围不能同时具有较好的误比特率性能和较低的错误平层的问题。计算机仿真结果表明采用非对称Turbo码,可以降低Turbo码的译码复杂性,实现Turbo码在低信噪比的性能和高信噪比的错误平层的良好折中,有效地改善Turbo码的整体误比特率性能。     

结合残留冗余信息的Turbo码译码方法

Turbo码有逼近香农极限的优异性能,特别适合用于无线通信链路上的前向纠错编码方案,但是标准Turbo码译码时存在错误平层（error floor）现象,误码率（BER）和误帧率（FER）有待进一步降低。提出了一种结合信源残留冗余信息进行译码的Turbo码（RR-Turbo码）,通过为Turbo码的译码提供更充分的先验信息以进一步降低误码率和误帧率。仿真结果表明,RR-Turbo码比传统Turbo码在高信噪比区可得到2?dB的额外编码增益,有效改善了错误平层现象。     

多用户MIMO系统中机会波束截断的信道反演

针对下行链路多用户MIMO系统,提出了一种简单的基于机会波束截断的信道反演方法。机会波束形成可以用最小的反馈获得MIMO系统慢衰落信道中下行链路的多用户分集增益和复用增益。在机会波束形成进行自适应信道截断的基础上,使各通信用户的信干噪比（SINR）相同,改善了系统的误比特率性能。仿真结果表明,总的用户数为30时,系统误比特率性能提高3~4 dB。信道反演比注水功率分配简单,降低了系统复杂度。     

3G上行误码率仿真建模

第三代移动通信技术简称3G（3rd-generation）,是支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。为保证语音通信及数据传输的质量,误码率BER（Bit Error Rate）必须控制在允许范围之内。理论上CDMA（Code Division Multiple Access,码分多址）系统的误码率等同于由3G主流技术构建的系统的误码率。基于CDMA系统建模,仿真得出影响3G上行误码率的关键变量,包括信噪比Eb/N0、扩频因子SF和干扰用户数量NoI,估算得到误码率BER=－1.944 1E－3*Eb/N0－2.837 4E－5*SF+1.457 5E－5*NoI+1.794 1E－2。工作结果对于研究TD-SCDMA标准的误码率具有参考作用。     

低压电力线OFDM系统中交织算法的改进

迎合智能电网的需求,采用先进的OFDM技术设计了低压电力线通信系统,由电力线信道特性,建立了合理的信道模型,并针对多径效应引起的频率选择性衰落和脉冲噪声引起的突发错误这两大难点,对此系统的交织算法做了改进,分别对时域和频域的连续错误进行了交织。仿真实验得出,改进后的交织算法更有效地将突发错误离散为随机错误,使系统误码率性能大约有2 dB的提高,实现了数据的更可靠传输,可广泛应用于低压电力线自动抄表领域。