無線協(xié)作通信系統(tǒng)中基于網(wǎng)絡(luò)編碼的可靠傳輸技術(shù)研究.pdf

1、多輸入多輸出技術(shù)(Multiple-Input-Multiple-Output, MIMO)在提高無線通信系統(tǒng)傳輸可靠性以及頻譜效率方面，發(fā)揮著基礎(chǔ)性作用。然而，由于受到終端尺寸、硬件復(fù)雜度和實現(xiàn)成本等因素的限制，導(dǎo)致其在工程實際中難以部署。近年來，網(wǎng)絡(luò)編碼(Network Coding, NC)協(xié)作通信技術(shù)作為MIMO的一種有效實現(xiàn)方式吸引了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，這是由于：一方面協(xié)作通信能夠以較低的成本，通過形成虛擬MIMO來獲得分集增益

2、；另一方面在中繼進行NC可以有效提升系統(tǒng)傳輸效率，解決協(xié)作通信頻譜效率較低的問題。這些優(yōu)點也使得NC協(xié)作通信技術(shù)被下一代移動通信標準(LTE-A)列為后續(xù)演進的關(guān)鍵技術(shù)之一。然而，NC在設(shè)計之初主要針對無差錯的有線信道，如果將其應(yīng)用于存在衰落效應(yīng)的無線信道，則需要首先解決系統(tǒng)的可靠性傳輸問題。因此，本文圍繞NC協(xié)作通信系統(tǒng)的傳輸可靠性問題展開研究。本文的具體研究內(nèi)容包括：
　　1）多址接入信道下基于NC的錯誤傳播避免技術(shù)研究中，針

3、對基于瞬時信道增益的鏈路自適應(yīng)方法存在準確性差的問題，提出了一種基于接收信號對數(shù)似然比(Log-Likelihood Ratio, LLR)的改進算法。新算法采用LLR作為信號可靠性指示，將基于LLR與基于瞬時信道增益的誤碼率解析公式進行聯(lián)立，得到基于LLR換算的等效瞬時信道增益，用該參數(shù)代替瞬時信道增益來計算功率因子。結(jié)果表明，新算法可以有效減少錯誤傳播的影響，改善系統(tǒng)的誤碼性能。
　　2）多址接入信道下基于用戶公平性的NC技術(shù)

4、研究中，針對傳統(tǒng)指標無法有效反映協(xié)作用戶整體可靠性的問題，提出了一種基于用戶公平性的網(wǎng)絡(luò)編碼功率分配算法。在新算法中，首先采用共同中斷概率作為優(yōu)化目標，推導(dǎo)出中繼功率分配的約束條件，根據(jù)該條件對用戶信號進行疊加，然后通過最大比合并(Maximum Ratio Combination, MRC)和串行干擾消除(Serial Interference Cancellation, SIC)進行解碼。結(jié)果表明，新算法能夠有效維護協(xié)作用戶的公平性

5、，提高協(xié)作群組整體的傳輸可靠性。
　　3）多信源多中繼協(xié)作NC策略研究中，針對傳統(tǒng)方案未充分利用中繼間鏈路的問題，提出了一種聯(lián)合中繼排序(Relay Ording, RO)與最大分割距離碼(Maximum Distance Separable, MDS)的改進方案。新方案利用MDS碼能夠積累互信息的特點，將RO思想引入其中，采用中斷鏈路數(shù)作為排序權(quán)重對中繼發(fā)送順序進行規(guī)劃，使得原本由于鏈路中斷而無法進行 NC的中繼，通過解碼其他中

6、繼的信號來對信源互信息進行積累，進而恢復(fù)編碼機會。理論推導(dǎo)了新方案的系統(tǒng)滿分集概率和系統(tǒng)中斷概率，證明其具有擴散效應(yīng)。結(jié)果表明，新方案能夠有效改善系統(tǒng)的中斷性能。
　　4）異步物理層網(wǎng)絡(luò)編碼(Physical-layer Network Coding, PNC)譯碼算法的設(shè)計與優(yōu)化研究中，分析了載波相位偏移對置信傳播(Belief Propagation, BP)譯碼算法的影響，提出了一種基于相位預(yù)失真的改進算法。新算法通過預(yù)先在

7、發(fā)送信號中加入特定的相位偏移，然后在中繼進行相位均衡以及相應(yīng)迭代公式的更新，去除了相位偏移對BP譯碼精度的影響，從而提高譯碼準確性。針對星座圖扭曲、誤碼率解析公式難以求解的問題，提出了一種相位盈虧模型，利用該模型分析了所提出方法的相位偏移糾正性能，理論證明其性能上界，并且對算法參數(shù)進行優(yōu)化?；谒贸龅姆治鼋Y(jié)果，提出了一種控制門限，有效避免了過度失真的問題。同時，將符號偏移作為權(quán)重因子，提出一種相位偏移估計方案，改進了估計穩(wěn)定性隨機飄移