本文選題：協(xié)作通信 + 網(wǎng)絡(luò)編碼　； 參考：《上海交通大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：隨著移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步,以WIFI、蜂窩通信和藍(lán)牙等為代表的無線通信技術(shù)已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ畹闹匾M成部分。但是,相比于有線網(wǎng)絡(luò)而言,無線網(wǎng)絡(luò)更容易受到信道衰落、路徑損耗、陰影效應(yīng)和信道間干擾等不穩(wěn)定因素的影響,使信號(hào)的傳輸質(zhì)量大大降低,因而只能為用戶提供相對(duì)有限的數(shù)據(jù)傳輸速率。近年來,由于MIMO系統(tǒng)、協(xié)作通信和網(wǎng)絡(luò)編碼等相關(guān)技術(shù)廣泛應(yīng)用于無線通信網(wǎng)絡(luò),無線通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率和頻譜效率大大提高,從而最大限度地實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)資源的合理運(yùn)用。本文綜合考慮了無線通信在分集增益、差錯(cuò)性能和資源分配等方面的需求,在非正交多接入中繼信道中設(shè)計(jì)了模擬和數(shù)字兩種類型的網(wǎng)絡(luò)編碼協(xié)議。本文主要的創(chuàng)新工作歸納如下：首先,針對(duì)傳統(tǒng)模擬網(wǎng)絡(luò)編碼在中繼轉(zhuǎn)發(fā)過程中產(chǎn)生的噪聲放大效應(yīng),導(dǎo)致信宿處接收星座點(diǎn)之間距離較近的問題,本文設(shè)計(jì)了成對(duì)差錯(cuò)概率最優(yōu)的廣義模擬網(wǎng)絡(luò)編碼協(xié)議,一方面保留了模擬網(wǎng)絡(luò)編碼的簡單特性,另一方面又有效的提高了系統(tǒng)的差錯(cuò)性能�；谙到y(tǒng)成對(duì)差錯(cuò)概率和信宿接收星座圖上相鄰星座點(diǎn)的歐式距離之間的密切關(guān)系,本文提出了一個(gè)最大化最小歐式距離的中繼變換矩陣來調(diào)整中繼接收信號(hào)的發(fā)射功率和相位。進(jìn)而利用拉格朗日法求解得到最優(yōu)變換矩陣和兩個(gè)信源的最優(yōu)發(fā)送功率,從而降低了系統(tǒng)的成對(duì)差錯(cuò)概率。特別的,當(dāng)變換矩陣是一個(gè)二階的單位矩陣時(shí),廣義模擬網(wǎng)絡(luò)編碼就退化為傳統(tǒng)的模擬網(wǎng)絡(luò)編碼。其次,針對(duì)傳統(tǒng)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)編碼存在的檢測模糊和中繼譯碼差錯(cuò)擴(kuò)散兩個(gè)問題,本文提出了功率自適應(yīng)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)編碼策略,使得系統(tǒng)既能夠達(dá)到滿分集,又能獲得較高的編碼增益。本文通過將中繼的功率表征為功率縮放因子和功率自適應(yīng)因子的乘積,一方面利用功率縮放因子來抑制信源-中繼信道的差錯(cuò)擴(kuò)散,另一方面利用功率自適應(yīng)因子來實(shí)現(xiàn)信源信號(hào)對(duì)與網(wǎng)絡(luò)編碼信號(hào)的一一映射解決了檢測模糊問題,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的滿分集增益。另外,基于中繼和信宿處接收星座圖的特點(diǎn),本文采用楔形概率計(jì)算模型和坐標(biāo)變換的方式推導(dǎo)了系統(tǒng)符號(hào)對(duì)差錯(cuò)率的閉合表達(dá)式。基于符號(hào)對(duì)差錯(cuò)率和星座點(diǎn)歐式距離之間的關(guān)系,本文得到了最優(yōu)的功率自適應(yīng)能級(jí),從而提高了系統(tǒng)的編碼增益。最后,針對(duì)中繼譯碼差錯(cuò)擴(kuò)散問題,為了提高協(xié)作鏈路的利用效率,本文提出了一種機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)編碼策略。中繼節(jié)點(diǎn)通過信源-中繼多接入信道的中斷事件來決定后續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)的類型,包括網(wǎng)絡(luò)編碼信號(hào)、重復(fù)編碼的單信源信號(hào)或者不協(xié)作。本文通過分析二進(jìn)制輸入下發(fā)送信號(hào)和接收信號(hào)之間的互信息,得到了系統(tǒng)在機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)編碼下的中斷概率。通過建立不同中繼轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)對(duì)應(yīng)的接收端星座圖,本文進(jìn)一步得到了譯碼判決區(qū)域邊界的表達(dá)式,并以此作為依據(jù)對(duì)系統(tǒng)比特差錯(cuò)概率進(jìn)行了分析。綜上所述,本文從模擬和數(shù)字兩個(gè)角度,針對(duì)非正交多接入中繼信道中的噪聲放大、數(shù)字網(wǎng)絡(luò)編碼檢測模糊和譯碼差錯(cuò)擴(kuò)散等問題進(jìn)行了研究,提出了廣義模擬網(wǎng)絡(luò)編碼、功率自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)編碼和機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)編碼三種不同的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼策略,分別有效地解決了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)編碼不能達(dá)到滿分集和編碼增益較低等多個(gè)問題。理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,三種網(wǎng)絡(luò)編碼策略都可以達(dá)到滿分集增益。通常來說,廣義模擬網(wǎng)絡(luò)編碼策略的成對(duì)差錯(cuò)性能優(yōu)于其他策略。而隨著中繼距離信源越來越遠(yuǎn),中繼譯碼錯(cuò)誤的概率隨之增加,采用相同數(shù)字網(wǎng)絡(luò)編碼機(jī)制的機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)編碼策略的差錯(cuò)性能將逐漸優(yōu)于功率自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)編碼策略。
[Abstract]:This paper proposes a generalized analog network coding scheme to maximize the probability of error . In recent years , the paper proposes a generalized analog network coding protocol which maximizes the minimum Euclidean distance . This paper studies the problems of noise amplification , digital network coding detection and error diffusion in non - orthogonal multi - access trunk channels from analog and digital angles , and proposes three different physical layer network coding strategies for generalized analog network coding , power adaptive network coding and opportunistic network coding .
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN929.5;TN911.2

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本文編號(hào)：2045126