本文選題：物理層網(wǎng)絡(luò)編碼 + 雙向中繼系統(tǒng)�。� 參考：《西北農(nóng)林科技大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：網(wǎng)絡(luò)編碼因其可從達(dá)到最大流-最小割的理論容量上限受到了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。協(xié)作通信是一種能利用虛擬天線技術(shù)獲得分集增益的技術(shù),已經(jīng)被研究證明能夠提高通信系統(tǒng)的性能。物理層網(wǎng)絡(luò)編碼作為網(wǎng)絡(luò)編碼的一個(gè)分支,其本身包含了協(xié)作思想,利用中間節(jié)點(diǎn)對(duì)信息進(jìn)行處理,能提高系統(tǒng)的吞吐量,降低系統(tǒng)的中斷概率。在無(wú)線協(xié)作通信系統(tǒng)中引入網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù),可以進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)吞吐量、安全性和魯棒性。本文探究了中繼系統(tǒng)采用物理層網(wǎng)絡(luò)編碼時(shí)對(duì)系統(tǒng)容量的影響,并在此基礎(chǔ)上,以最大化系統(tǒng)容量為目標(biāo)研究了一種功率分配策略。另外,為確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性,分析了基于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的雙向中繼系統(tǒng)的中斷概率。主要工作如下:1.分析了基于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的雙向中繼系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,分析了基于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的雙向中繼系統(tǒng)中源節(jié)點(diǎn)的接收信噪比,得出了信道容量的算術(shù)表達(dá)式。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn),將基于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的雙向中繼系統(tǒng)與采用直接網(wǎng)絡(luò)編碼的雙向中繼系統(tǒng)和傳統(tǒng)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的雙向中繼系統(tǒng)的信道容量進(jìn)行了對(duì)比。仿真結(jié)果表明,采用物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的雙向中繼系統(tǒng)的信道容量高于采用直接網(wǎng)絡(luò)編碼的雙向中繼系統(tǒng)和傳統(tǒng)的雙向中繼系統(tǒng),并且當(dāng)中繼節(jié)點(diǎn)R處于源節(jié)點(diǎn)A、B正中間的位置時(shí),信道容量取得最大值。2.以系統(tǒng)的信道容量為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù),在總傳輸功率受限的約束條件下對(duì)雙向中繼系統(tǒng)的資源分配問(wèn)題進(jìn)行了深入研究,得出了最優(yōu)的功率分配策略并進(jìn)行了仿真。實(shí)驗(yàn)表明,采用最優(yōu)功率分配的基于PNC的雙向中繼系統(tǒng)的信道容量總是高于采用平均功率分配的基于PNC的雙向中繼系統(tǒng)的信道容量。3.研究了基于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的雙向中繼系統(tǒng)的中斷性能。首先將雙向中繼系統(tǒng)的信息傳輸看作是兩個(gè)不同方向的信息流,分別分析了它們的中斷概率。最后將雙向中繼系統(tǒng)作為一個(gè)整體分析了整個(gè)系統(tǒng)的中斷概率并計(jì)算得出了基于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的雙向中繼系統(tǒng)的中斷概率的下界的表達(dá)式。仿真結(jié)果表明,雙向中繼系統(tǒng)的中斷概率與系統(tǒng)的信噪比、中繼節(jié)點(diǎn)的位置和系統(tǒng)的目標(biāo)速率直接相關(guān):隨著信噪比的逐漸增大,節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B的中斷概率均逐漸減小;當(dāng)中繼節(jié)點(diǎn)R位于A、B連線的正中間時(shí),節(jié)點(diǎn)A和B中斷概率相等且取得最小值,離中繼節(jié)點(diǎn)較近的節(jié)點(diǎn)具更好的中斷性能。
[Abstract]:Network coding has attracted much attention because of its theoretical capacity limit, which can reach the maximum flow-minimum cut. Cooperative communication is a kind of technology which can obtain diversity gain by using virtual antenna technology. It has been proved that it can improve the performance of communication system. As a branch of network coding, physical layer network coding contains the idea of cooperation. Using intermediate nodes to process information can improve the throughput of the system and reduce the interruption probability of the system. Network coding technology is introduced into wireless cooperative communication system, which can further improve network throughput, security and robustness. In this paper, the influence of physical layer network coding on the system capacity in relay system is discussed. Based on this, a power allocation strategy is proposed to maximize the system capacity. In addition, in order to ensure the accuracy of data transmission, the outage probability of bidirectional relay system based on physical layer network coding is analyzed. The main work is as follows: 1. The mathematical model of bidirectional relay system based on physical layer network coding is analyzed, and the receiving SNR of source node in bidirectional relay system based on physical layer network coding is analyzed, and the arithmetic expression of channel capacity is obtained. Through simulation experiments, the channel capacity of bidirectional relay system based on physical layer network coding is compared with that of bidirectional relay system using direct network coding and traditional storage and forwarding bidirectional relay system. The simulation results show that the channel capacity of bidirectional relay system using physical layer network coding is higher than that of bidirectional relay system using direct network coding and traditional bidirectional relay system. And when the relay node R is in the middle of the source node, the channel capacity reaches the maximum. 2. Taking the channel capacity of the system as the optimization objective function, the resource allocation problem of bidirectional relay system is deeply studied under the constraint of total transmission power, and the optimal power allocation strategy is obtained and simulated. The experimental results show that the channel capacity of bidirectional relay system based on PNC with optimal power allocation is always higher than that of bidirectional relay system based on PNC with average power allocation. The interrupt performance of bidirectional relay system based on physical layer network coding is studied. Firstly, the information transmission of bidirectional relay system is regarded as two information flows in different directions, and their outage probability is analyzed respectively. Finally, the interrupt probability of the whole system is analyzed as a whole and the lower bound of the outage probability of the bidirectional relay system based on the physical layer network coding is calculated. The simulation results show that the outage probability of the bidirectional relay system is directly related to the signal-to-noise ratio (SNR) of the system, the location of the relay node and the target rate of the system. With the increase of SNR, the outage probability of nodes A and B decreases gradually. When the relay node R is in the middle of the Agna B line, the outage probability of node A and B is equal and the minimum value is obtained, and the node close to the relay node has better interrupt performance.
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TN92

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本文編號(hào)：1800743