【摘要】：物理層網(wǎng)絡(luò)編碼(Physical-layer Network Coding,PNC)應(yīng)用于無線網(wǎng)絡(luò),允許多路通信同時進(jìn)行,可以產(chǎn)生比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)編碼更高的吞吐量。PNC已發(fā)展成一個廣泛的網(wǎng)絡(luò)編碼子領(lǐng)域,并在諸多應(yīng)用場景中得到關(guān)注和研究。軟件定義無線電,是以數(shù)字信號處理理論為基礎(chǔ),在通用的硬件平臺上,將盡可能多的功能以軟件的形式來實(shí)現(xiàn)的一種無線電技術(shù),已廣泛應(yīng)用于無線通信的研究,甚至在商用無線網(wǎng)絡(luò)中也開始逐漸地部署。目前,PNC的研究主要集中在物理層方面,對于數(shù)據(jù)鏈路層的研究相對較少。為了實(shí)現(xiàn)可靠的實(shí)時PNC(Real-time PNC,RPNC)應(yīng)用,必須考慮數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)計(jì)。本文首先介紹了RPNC物理層關(guān)鍵技術(shù),然后以雙向中繼網(wǎng)絡(luò)為模型,重點(diǎn)關(guān)注RPNC無線通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。具體地,針對RPNC系統(tǒng)中Beacon模式和Burst模式MAC協(xié)議開銷大、系統(tǒng)吞吐量低的缺點(diǎn),提出了一種低開銷XOR模式MAC協(xié)議以調(diào)度節(jié)點(diǎn)的傳輸。XOR模式MAC協(xié)議用下行鏈路異或分組同步節(jié)點(diǎn)的傳輸。此外,在傳統(tǒng)端到端TO-ARQ(Terminal-Only ARQ,TO-ARQ)的基礎(chǔ)上,為RPNC設(shè)計(jì)了中繼協(xié)作TR-ARQ(Terminal-Relay ARQ,TR-ARQ),以確�？煽康姆纸M傳送。TR-ARQ在中繼解碼XOR分組出錯時,立即發(fā)送NACK請求端節(jié)點(diǎn)重傳相應(yīng)數(shù)據(jù)分組。相比于TO-ARQ,TR-ARQ通過中繼節(jié)點(diǎn)的協(xié)作能盡快推進(jìn)發(fā)送窗口的左邊界。本文使用USRP/GNU Radio軟件定義無線電平臺搭建了雙向中繼網(wǎng)絡(luò)RPNC系統(tǒng)。RPNC系統(tǒng)以O(shè)FDM PNC為原型,數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)施新的設(shè)計(jì)以支持真實(shí)TCP/IP應(yīng)用。文中RPNC實(shí)現(xiàn)了兩終端節(jié)點(diǎn)通過中繼實(shí)時傳輸圖片文件。本文通過實(shí)驗(yàn)對比分析了RPNC系統(tǒng)在XOR、Beacon以及Burst三種不同模式MAC協(xié)議下的吞吐量,結(jié)果驗(yàn)證了XOR模式MAC協(xié)議具有更高系統(tǒng)吞吐量,更能滿足實(shí)時性的要求。同時,本文通過實(shí)驗(yàn)對比了TR-ARQ和TO-ARQ的RPNC系統(tǒng)吞吐量和時延性能,結(jié)果表明RPNC采用TR-ARQ具有較低的時延,并且能明顯改善系統(tǒng)的吞吐量。
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN92

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本文編號：2532098