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无线通信中物理层网络编码技术的研究
作 者: 陈志成
导 师: 郑宝玉
学 校: 南京邮电大学
专 业: 信号与信息处理
关键词: 物理层网络编码 联合设计 网格编码调制 QAM映射 信道编码 双向中继信道
分类号: TN92
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要
网络编码[1](network coding, NC)的概念最初是应用在有线网络,理论和实验仿真证明利用NC技术可以使得系统资源的利用率得到最大化以及提升网络的吞吐量。近来,将网络编码的思想应用在无线网络逐渐受到了很多学者的关注。无线系统的广播特性促进了网络编码在无线网络中的应用。为减小相邻节点间信号的相互干扰、提升网络吞吐量,文献[2]创新性的将网络编码的思想应用到物理层,提出了物理层网络编码(Physical network coding, PNC)的新概念。本文以双向中继信道(Two Way Relay Channel, TWRC)为主要研究场景,对无线通信中的物理层网络编码技术、信道编码,以及调制三者联合设计进行了深入的研究。论文的主要内容如下:第一,在介绍了网络编码技术和物理层网络编码技术的基础上,重点分析了TWRC场景中已有的传输方案和策略的复杂度、可靠性和设计方法等,指出物理层网络编码技术、调制以及信道编码三者技术结合的必要性。第二,结合QAM调制设计了一种新颖的信道编码和物理层网络编码的联合实施方案,该方案我们巧妙的引入了一种去噪映射机制,即重新安排QAM调制的星座映射,中继节点对接收信号去噪后直接映射为对应数字比特流的异或,从而利用了信道编码与网络编码异或运算的线性性质,只需进行一次译码。仿真结果表明与已有的物理层网络编码方法相比,在没有增加译码复杂度的基础上,该方案的信道容量有了显著提高。第三,研究如何把传统信道编码技术、调制技术以及物理层网络编码三者有机结合起来,针对TWRC设计一种基于网格编码调制(Trellis coded modulation,TCM)的信道编码和物理层网络编码的联合实施方案,在TWRC将TCM与物理层网络编码相结合,同时利用了卷积码与网络编码异或运算的线性性质[7],在中继节点只需采取改进的网格编码维特比译码算法[8]只要进行一次TCM的译码,就可以直接估计网络编码的码字,降低了50%的译码复杂度。该方案既提高信息传输率,又保证了可靠性。
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全文目录
摘要 4-5 ABSTRACT 5-6 目录 6-8 第一章 绪论 8-13 1.1 课题研究背景 8-11 1.1.1 网络编码 8-10 1.1.2 物理层网络编码 10-11 1.2 课题的提出和意义 11-12 1.3 论文内容安排 12-13 第二章 物理层网络编码技术研究 13-31 2.1 引言 13 2.2 物理层网络编码技术发展概况 13-19 2.2.1 物理层网络编码的基本原理 13-16 2.2.2 物理层网络编码研究现状以及进展 16-19 2.3 物理层网络编码实现的关键技术 19-22 2.3.1 物理层网络编码技术 19-21 2.3.2 有限域上的物理层网络编码的基本实现方式 21-22 2.4 基于3 时隙联合Turbo 码-网络编码 22-27 2.4.1 系统模型 23 2.4.2 网络编码构造的三种方式 23-27 2.5 非对称速率的双向中继信道的物理层网络编码 27-30 2.5.1 系统模型 28 2.5.2 不对称速率机制的传输与接收结构 28-30 2.6 本章小结 30-31 第三章 一种新颖的信道编码与物理层网络编码的联合设计 31-43 3.1 引言 31-32 3.2 系统模型 32-34 3.3 基于QAM 的物理层网络编码与信道编码联合设计 34-38 3.3.1 信道编码的设计 34-35 3.3.2.QAM 星座映射的设计 35-38 3.4 误比特率性能分析 38-40 3.5 仿真结果分析 40-42 3.6 本章小结 42-43 第四章 信道编码、调制技术与物理层网络编码的联合设计 43-58 4.1 引言 43-44 4.2 系统模型 44-45 4.3 基于TCM 的信道编码与PNC 联合设计 45-53 4.3.1 TCM 的设计 45-49 4.3.2 中继节点的叠加信号的星座映射 49-50 4.3.3 信道解码和PNC 的联合设计 50-53 4.4 误比特率性能分析 53-54 4.5 系统信道容量分析 54-55 4.6 仿真结果与分析 55-57 4.7 本章小结 57-58 第五章 结束语 58-60 5.1 论文工作总结 58-59 5.2 进一步的研究方向 59-60 致谢 60-61 参考文献 61-65 攻读硕士学位期间发表的论文 65
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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信
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