基于LT喷泉码的WSNs抗WLAN干扰的实验研究

针对无线传感器网络(WSNs)通信能力有限,易受到与其共享信道的无线局域网(WiFi)干扰的问题,提出一种采用纠删码——LT喷泉码编码来保证可靠传输的方法。该方法可以充分利用喷泉码的无码率特性,即发送端源源不断地发送经过LT码编码的编码包,接收端只要接收到足够数量的编码包,就能够成功恢复原始数据包。在CC2430为核心的平台上设计并实现了基于LT喷泉码的可靠传输协议,并在WLAN干扰情况下对其进行了性能测试。实验结果表明:基于LT喷泉码的可靠传输协议对WLAN的抗干扰效果显著。     

一种新的基于数字喷泉码的传输协议

数字喷泉码是一种无码率码。相较于传统的固定码率的分组码,数字喷泉码能够很好地适应信道的变化,并且能够有效地避免大规模数据传输中的“反馈风暴”问题。由于数字喷泉码没有固定的码率,因此其传输协议与传统的分组码有着很大的区别。本文介绍了几种现有的喷泉码数据传输协议,并在此基础上提出了一种新的喷泉传输协议。该协议以一种特殊的帧结构作为基本传输单元,极大地减小了时延对系统性能的影响。最后对提出的协议进行了性能分析,并给出协议中参数对协议性能的影响。     

基于优化LT码的深空数据传输策略

针对深空通信中时延长、误码率高、信道非对称及短码长LT码冗余度高、译码成功率低等问题,提出一种基于优化LT(OLT)码的深空数据传输策略。首先通过调整度分布函数、采用新颖的数据包选择策略以及联合译码算法,提出OLT码。然后,提出基于OLT码的深空数据传输策略:发送端对数据文件进行OLT码编码并发送;在接收端,使用联合译码算法对接收到的编码包进行译码得到原始数据。仿真结果表明,与LT码相比,OLT码能够提高译码成功率并降低冗余度;与CFDP相比,该策略可以有效降低时延,提高数据传输的有效性和可靠性;在高丢包率的情况下,该策略的优势更加明显。     

基于FPGA的CCSDS自适应传输系统

深空通信环境下如果选用固定速率进行信息传输,通信质量和系统效率都会受到影响。当通信环境信道质量发生变化时,实时调整通信系统的传输参数,可以保证系统的性能指标如误码率符合要求,使通信系统的效率提高。本文结合邻近空间链路通信协议的要求,以信道估计的信噪比作为衡量信道质量的标准,设计一种符合CCSDS协议标准的码速率自适应传输系统方案。该硬件实现平台以Xilinx Kintex-7 FPGA芯片为核心,实测结果表明在加性高斯白噪声情况下系统可以实时估计0 dB以上信噪比,并且能够实现码速率自适应调整。相比于固定速率传输,码速率自适应传输系统的误码率和吞吐量性能都有提升,可为深空通信系统的设计提供有益参考。     

多径传播下的超宽带通信编码算法研究

研究超宽带通信编码优化问题,由于超宽带通信中,发射机和接收机之间受障碍物的阻挡,使得编码信号不能直接传输,而是多径传播到接收机端。传统的Gold编码通过多径传播造成信号的衰落,导致传播误码率较高的问题。提出一种截短平衡Gold码的超宽带通信编码算法,将传统的Gold码截短平衡,采用PAM调制后通过Intel信道传输,将Gold截短增强了信号反射性减少了信号衰减,取平衡码传输降低了传播误码率,避免了传统的Gold码在多径传播中误码率较高的问题。实验证明,编码方法能够提高多径传播的准确率,满足超宽带通信的准确性要求,取得了满意的结果。     

改进的块复制不等差错保护喷泉码

在多媒体传输、深空通信等应用中,由于数据的重要性程度不同,需要喷泉码具有不等差错保护的特性,根据数据重要性给予不同程度的保护。对基于块复制的不等差错保护喷泉码的机制进行了理论分析,提出了改进的信息符号选取策略,让度1编码符号全部在重要信息比特中选取,一定数量的度2编码符号分别在重要信息比特和次要信息比特中选取,从局部上提升对重要信息比特的保护。仿真结果表明,相比于现有的基于块复制的不等差错保护喷泉码,改进方法在进一步提高重要信息比特保护的同时没有降低对次要信息比特的保护,且有更好的不等恢复时间性能。     

基于数字喷泉码相关链提取的水声传感器网络HARQ协议

由于水声信道具有高噪声、高误比特率的特点,水声传感器网络链路可靠性非常差,很容易出现信息的丢失情况。为此,文章提出了一种基于喷泉码相关链提取的HARQ协议以解决水下不可靠传输问题的方法。协议通过在接收端提取译码状况的相关链信息并反馈,使得发送端能够根据反馈信息提供更有效的重传编码,从而降低了传输冗余,提高了端到端吞吐量。在此基础上,借助OPNET网络仿真平台对提出的协议进行仿真分析,论证了提出协议同现有的UW-HARQ协议相比,能够实现更好的吞吐量与传输冗余性能。     

无人机数据链自适应编码调制方法的半实物仿真技术研究

针对无人机数据链信息传输的有效性和可靠性需求,提出一种无人机数据链的自适应编码调制方法,通过对自适应编码调制方法的模块化设计,以及仿真计算机与微波仪表的协同工作,在微波暗室环境内,实现了自适应编码调制方法的半实物仿真;仿真结果表明:在信噪比为1.4～14dB区间内,误码率为10-5时,基于Turbo码和LDPC码的自适应编码调制方法的吞吐量高于其它非自适应编码调制方法的吞吐量,提高了无人机数据链信息传输的有效性和可靠性.     

一种支持实时性业务的多信道MAC协议

为满足军事航空通信中实时性业务对时延的要求,提出一种基于Turbo编码的多信道MAC协议——Turbo_MAC。Turbo编码技术和多信道机制的使用,使得协议在不采用反馈确认机制的情况下仍能确保分组的高可靠性和系统的高吞吐量,同时达到降低分组端到端时延的目的。运用排队模型、组合理论和离散Laplace变换得到分组成功传输概率、系统吞吐量和分组端到端时延均值性能指标。仿真结果表明,理论分析与仿真结果一致,且Turbo_MAC协议的时延性能优于TDMA和IEEE 802.11b多信道MAC协议。     

瑞利衰落信道下基于生成矩阵的LDPC性能研究

LDPC码是一种具有稀疏校验矩阵的分组纠错码。LDPC码作为高传输速率通信系统的信道编码,具有吞吐量大、高速译码速率和较低错误率的优点,但存在编码复杂度较高和编码时延较长的缺点。笔者针对LDPC码进行改进,设计一种基于生成矩阵构造的LDPC码,从而实现线性编码,并通过仿真研究其在瑞利衰落信道下的性能,得出系统的误码率曲线。     

A Joint Source-Channel Video Coding Scheme Based on Distributed Source Coding

Recently, several error resilient schemes have been proposed to tackle the error propagation problem in the motion-compensated predictive video coding based on a promising technique—distributed source coding (DSC). However, these schemes mainly apply the distributed source codes for channel error correction, while under-utilizing their capability for data compression. A channel-aware joint source-channel video coding scheme based on DSC is proposed to eliminate the error propagation problem in predictive video coding in a more efficient way. It is known that near Slepian–Wolf bound DSC is achieved using powerful channel codes, assuming the source and its reference (also known as side-information) are connected by a virtual error-prone channel. In the proposed scheme, the virtual and real error-prone channels are fused so that a unified single channel code is applied to encode the current frame thus accomplishing a joint source-channel coding. Our analysis of the rate efficiency in recovering error propagation shows that the joint scheme can achieve a lower rate compared with performing source and channel coding separately. Simulation results show that the number of bits used for recovering from error propagation can be reduced by up to 10% using the proposed scheme compared to Sehgal–Jagmohan–Ahuja's DSC-based error resilient scheme.      

基于可伸缩视频编码的率失真优化编码算法*

可伸缩视频编码（SVC）可实现视频流空间、时间和信噪比的完全伸缩,但在差错信道上传输容易引起误差扩散,为此提出一种基于SVC的率失真优化编码算法。该算法在分析了差错信道下传输可伸缩视频流误差扩散失真的基础上,在率失真优化模型中引入时间和信噪比分级的误差分级参数,并根据信道状态自适应地确定宏块编码模式。该算法能够有效地抑制误码在各分层的扩散,提高了可伸缩视频流的鲁棒性。仿真结果表明,算法与以往的算法相比具有更好的抗误码性能,适合视频数据在差错信道上的传输。     

一种卫星网络中基于分层传输的混合ARQ机制

由于卫星链路的长时延和接收端异质性的特点,混合ARQ机制并不适合直接应用于卫星网络。为了适应卫星网络的特点,设计了一种新的混合ARQ机制。RSE编码被用来恢复接收端的错误。发送端利用接收端的反馈信息对接收端分类,根据分类的结果将补包数据分层传输。接收端选择加入一个或多个发送层次以接收足够数量的冗余数据。此时,接收端可以快速接收到其需要的补包数据,从而避免了由于接收端异质性而引起的系统效率降低。仿真结果表明,改进的混合ARQ机制相比于传统的可靠性保证机制具有更好的吞吐效率和网络可扩展性。     

一种改进的网络编码单播重传方案

针对现有无线单播重传存在有效性低、频谱效率低等问题,提出了一种改进的网络编码单播重传方案。该方案的基本原理:在重传阶段,发送端将首次传输有误的数据包与新的数据包分别以不同的速率编码后进行合并,然后再将对应的混合数据包发送到接收端;接收端将收到的重传数据包与首次传输的数据包进行软合并及译码处理,以恢复出所传输的原始数据包信息,同时被合并的2个数据包在重传过程中共享能量、空间和时间。仿真结果表明,相比于传统的数据包独立自动请求重传方案,该网络编码单播重传方案的误比特率更低,有效提高了无线单播链路的传输效率。     

基于压缩感知的水下传感器网络预约多址接入协议

相比于陆地无线传感器网络, 水下传感器网络拥有更大的传播时延, 导致许多已经比较成熟的MAC协议不能直接应用于水下。提出了基于压缩感知的水下传感器网络预约多址接入协议, 充分利用水下环境中的长传播时延, 使网络中各节点能够在时间和空间上对信道资源进行共用, 实现多个用户同时进行信道预约, 提高了信道的利用率。在考虑多用户分集基础上, 该协议使成功预约到信道的用户可以利用有限的全部带宽资源进行高速传输, 以此来提高整个网络的吞吐性能。仿真结果表明, 与传统的RTS/CTS方案相比, 该协议具有更高效的信道预约能力, 更高的数据传输效率, 以及更好的吞吐性能。     

一种基于UDP的电力广域保护系统可靠通信方法

电力广域保护系统从点到点通信逐步走向网络化通信, 如何在拥塞状态下保障业务的实时性和可靠性, 成为亟待解决的问题. 针对传输控制协议(Transmission control protocol, TCP)不能保障实时性以及用户数据报协议(User datagram protocol, UDP)不能保障可靠性的问题, 本文提出一种联合应用层纠错、检错和重发机制的UDP传输方案, 在提供低时延传输服务的同时也能保障报文的可靠性. 考虑到算法的复杂性, 选择本原BCH (Bose-Chaudhuri-Hocquenghem)码作为纠错编码算法, 设计了编码分组方法, 并通过实验验证了分组方法的正确性; 对增加纠错机制后的报文实时性进行了理论分析和仿真验证; 为了解决突发误码和丢包情况下的可靠性问题, 进一步设计了应用层检错和重发机制, 并分析了时延. 分析表明, 在应用层增加本文所设计的纠错、检错和重发机制后增加的时延几乎可以忽略不计. 最后给出了所提方法的联合应用算法, 并进行了可靠性分析, 结果表明本文方案的可靠性高于其他UDP传输方案.     

高效自适应的抗污染攻击网络编码传输方案

本文主要研究网络编码在抗污染攻击中的应用,针对中间节点对收到的所有编码包进行验证浪费网络资源和目的节点解码速率慢等问题,提出一种高效自适应的抗污染攻击网络编码传输方案-EANC(Efficient and Adaptive Network Coding transmission scheme against pollution attack)。EANC方案在数据分组编码阶段,利用按照网络编码的时间和空间特性构造的线性子空间签名方案准确地验证数据分组是否被污染从而有效控制污染数据分组的传播,并且能使中间节点调节验证步骤使之自适应于当前网络的污染程度,从而提高验证效率;在目的节点解码阶段,EANC方案利用目的节点重传恢复机制降低解码恢复时延。仿真结果表明,EANC方案能够减少子空间的签名长度并且降低目的节点解码恢复的平均时延。     

数字网络编码的正交协作方案

针对网络编码的正交放大转发(OAF)方案不能避免错误传播的问题,提出中继节点采用译码转发(DF)协议的网络编码正交协作方案。该方案的中继节点根据译码的正确与否决定是否转发源节点的信号,避免了错误传播,提高了系统的可靠性。理论分析表明,所提方案的平均互信息和可靠性都优于OAF方案,仿真结果也验证了理论分析的正确性。     

抑制漂移误差的多描述视频编码*

针对多描述编码的漂移问题,提出一种基于H.264的多描述编码方案。该方案先对原始图像空间域采样形成两个子图像,然后通过相关联的两路H.264编码器,生成包含相同运动信息的描述,并在解码端采用自适应三次线性插值法恢复补偿信息,达到抑制漂移误差的目的。实验结果表明,该方案能有效提高编码效率,同时获得较好的视频传输质量。     

基于缓存管理的网络编码中继传输方案

针对中继协作无线网络中节点缓存空间有限以及传输和缓存数据包都存在开销等问题进行了研究,提出了一种基于缓存管理的网络编码中继传输方案。在传输过程中该方案以最小化系统开销为目标,考虑多流综合优化问题,利用马尔可夫链对缓存队列进行建模分析。结合编码流速率增加编码机会,获得中继处不同流的缓存阈值,更合理地实现了编码决策。分析与仿真结果表明该方案能有效权衡编码机会和开销,相比其他方案能有效降低时延且提高网络吞吐量。