無(wú)線(xiàn)協(xié)作通信中信道編碼—網(wǎng)絡(luò)編碼聯(lián)合方法研究.pdf

1、無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的進(jìn)步帶來(lái)了更快和更優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)。但是,技術(shù)的發(fā)展是與用戶(hù)更快、更便宜、更穩(wěn)定的無(wú)線(xiàn)通信的需求相匹配的。為了能夠符合未來(lái)無(wú)線(xiàn)通信的需求,我們需要從功率、延遲、帶寬等方面來(lái)提高無(wú)線(xiàn)通信的有效性,從而使其能夠提供更高速率的、更好服務(wù)質(zhì)量的多媒體業(yè)務(wù)。針對(duì)上述需求,可將信道編碼技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)及協(xié)作分集技術(shù)相結(jié)合,提高無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的有效性、可靠性及吞吐量。在協(xié)作通信系統(tǒng)的中繼節(jié)點(diǎn)采用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù),中繼節(jié)點(diǎn)不僅轉(zhuǎn)發(fā)信息,還能

2、對(duì)信息進(jìn)行相應(yīng)的信號(hào)處理,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)編碼可提高無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的容量及頻帶利用率;同時(shí),協(xié)作通信系統(tǒng)采用信道編碼技術(shù),可提高系統(tǒng)的可靠性。將信道編碼-網(wǎng)絡(luò)編碼聯(lián)合設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用到無(wú)線(xiàn)協(xié)作通信系統(tǒng)中,不僅可提高無(wú)線(xiàn)協(xié)作通信系統(tǒng)的容量,且可改善系統(tǒng)的糾錯(cuò)性能,因此對(duì)該技術(shù)進(jìn)行研究具有重要的理論及實(shí)踐意義。
　　論文針對(duì)無(wú)線(xiàn)協(xié)作通信系統(tǒng)中的聯(lián)合信道編碼-網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)進(jìn)行了深入的研究,主要研究成果如下:
　　首先,研究了中繼轉(zhuǎn)發(fā)模式、網(wǎng)絡(luò)編

3、碼算法、編碼協(xié)作通信系統(tǒng)方案等協(xié)作通信系統(tǒng)中的相關(guān)技術(shù),并進(jìn)行了相應(yīng)的理論分析與仿真分析。在此基礎(chǔ)上對(duì)無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中典型的信道糾錯(cuò)碼技術(shù),即卷積碼、Turbo碼及LDPC碼的編譯碼算法進(jìn)行了研究,并應(yīng)用Matlab對(duì)影響上述三種信道編碼性能的因素進(jìn)行了仿真分析。
　　其次,針對(duì)多源中繼協(xié)作通信系統(tǒng),提出了一種卷積碼與網(wǎng)絡(luò)編碼的聯(lián)合編碼方案,該方案在中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到的多個(gè)信源節(jié)點(diǎn)的信息進(jìn)行卷積碼編碼,然后將編碼后的碼字進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼轉(zhuǎn)

4、發(fā),目的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)合迭代譯碼恢復(fù)多個(gè)信源節(jié)點(diǎn)的信息,該方案隨著源節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增加,誤碼率性能得到顯著的提高。針對(duì)雙向中繼信道,對(duì)卷積碼-網(wǎng)絡(luò)編碼的聯(lián)合迭代譯碼算法進(jìn)行了研究,即全狀態(tài)譯碼算法及簡(jiǎn)化狀態(tài)譯碼算法,并對(duì)這兩種譯碼算法進(jìn)行了推導(dǎo)及分析,簡(jiǎn)化狀態(tài)譯碼算法與全狀態(tài)譯碼算法相比,可在盡量不損失編碼增益的情況下,降低譯碼運(yùn)算復(fù)雜度。
　　再次,基于分集Turbo碼思想提出了二源中繼協(xié)作通信系統(tǒng)中“CTC碼-網(wǎng)絡(luò)編碼的聯(lián)合編碼方案一

5、”,該方案具有較小的譯碼時(shí)延、更強(qiáng)的糾錯(cuò)性能,對(duì)于源節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō),不僅提高了碼率,而且降低了源節(jié)點(diǎn)直接采用CTC編碼算法的復(fù)雜度。針對(duì)“CTC碼-網(wǎng)絡(luò)編碼的聯(lián)合編碼方案一”只適用于中繼能夠完全正確譯碼的協(xié)作通信系統(tǒng),且中繼節(jié)點(diǎn)和信宿端的接收天線(xiàn)只有一副的情況,同時(shí)沒(méi)有充分利用信息間的相關(guān)性進(jìn)行聯(lián)合迭代譯碼的問(wèn)題,作者進(jìn)行了進(jìn)一步的研究。隨后提出了“CTC碼-網(wǎng)絡(luò)編碼的聯(lián)合編碼方案二”,即適合于多址中繼通信系統(tǒng)的CTC碼-網(wǎng)絡(luò)編碼的聯(lián)合編碼方

6、案,該方案考慮到中繼可能存在不能正確譯碼信源信息的情況,信宿可以有選擇的選擇合適的先驗(yàn)信息進(jìn)行譯碼,充分利用多址信息之間的相關(guān)性,進(jìn)行聯(lián)合迭代譯碼,并對(duì)聯(lián)合迭代譯碼算法進(jìn)行了詳細(xì)的推導(dǎo)。仿真結(jié)果表明該方案具有較強(qiáng)的糾錯(cuò)性能,同時(shí)隨著中繼節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)接收天線(xiàn)的增多,系統(tǒng)的糾錯(cuò)性能也隨之增強(qiáng),從而表明該方案廣泛適用于多址中繼信道環(huán)境中。
　　最后,基于網(wǎng)絡(luò)編碼與信道編碼協(xié)作思想,提出了一種適用于多源協(xié)作通信系統(tǒng)的LDPC碼-網(wǎng)絡(luò)編碼