重叠传输数字网络编码方案及其性能分析

重叠传输模拟网络编码（ANC-OT）方案中,中继节点采用放大转发（AF）协议,不能避免噪声传播效应。针对此问题,提出了中继节点采用校验译码转发（DF）协议的重叠传输网络编码方案,中继节点根据其译码结果决定是否转发源节点的信号。理论分析表明所提方案的平均互信息和可靠性都优于ANC-OT方案,仿真结果验证了理论分析的正确性。     

基于混合译码放大转发的最优中继选择方案

为在较低误码率的基础上延长网络寿命,提出基于混合译码放大转发(AF)中继策略的最优中继选择方案。通过构造基于目的节点接收信噪比和网络寿命中继选择的联合优化函数,实现最优中继的选择。设定中继节点的接收信噪比门限,根据信噪比门限值,将所有的中继节点分为AF和译码转发2种中继策略转发类型,分别计算2种类型的中继节点在目的节点的接收信噪比,根据中继选择的联合优化函数合理选择最优中继。仿真结果表明,在相同条件下,与基于AF的中继选择方案相比,该方案不仅在误码率性能方面有明显改善,而且可以延长网络寿命,提升系统性能。     

改进的基于网络编码中继转发方案

针对双向中继网络中传统中继转发协议放大信号的同时放大了噪声、可能转发错误的解码信号、中继判决结果不可靠等问题,提出两种基于互信息转发(MIF)的网络编码中继转发方案。首先,中继节点转发来自两个源端信息的硬判决结果;同时还转发其可靠度;然后,接收端将来自中继节点转发的信号及其可靠度和源端信号合并,并对合并结果进行检测和判决。详细推导了所提出两种方案接收端信噪比(SNR)的表达式,并在加性高斯白噪声(AWGN)信道两种仿真条件下进行数值仿真;同时分别在AWGN信道和瑞利信道中对各种方案误码率进行蒙特卡罗仿真。结果表明在两种信道条件下所提出方案在误码率(BER)性能上较估计转发(EF)方案相比分别有约1 dB和1~2 dB的增益。仿真实验结果说明基于MIF的网络编码方案在双向中继网络中继转发中对系统的误码性能有显著提升效果。     

多中继混合转发协作传输策略研究

为了优化多中继协作通信系统的性能,提出了一种多中继混合转发协作传输策略(Multiple-Relay Hybrid-Forwarding Cooperative Transmission Scheme,MRHF-CTS)。该策略考虑多中继协作通信系统中的译码转发与放大转发以及两种转发方式带来的性能缺陷,根据协作中继节点接收信号的译码结果选择转发方式,同时引入协作中继节点之间数据来传输对系统性能的增益。对系统中断概率性能进行了推导与分析,结果表明,该策略在消除放大转发策略噪声累积的基础上,能够有效抑制协作中继节点错误检测译码转发给系统带来的不利影响,明显提升系统性能;在大信噪比情况下,可获得多中继译码转发协作通信系统的最佳性能。     

一种极化-转发MIMO中继通信方案

受Arikan提出的信道极化思想的启发,对信源-中继-信宿的MIMO中继通信的上行-极化和下行-极化系统提出一种极化-转发MIMO中继通信方案.采用极化-转发方式传输数据,MIMO信道通过极化编码对源节点数据进行编码,目的节点采用连续消除解码算法进行解码,中继节点仅需要简单的编码而不需要完成繁重的译码任务,比传统的解码、解码转发和放大转发等中继方案具有更高的传输可靠性,传输信息被嵌在递归特性的极化码中,具有较低的解码复杂度.仿真结果表明,提出的极化-转发MIMO中继方案具有较好的BER性能.     

一种全双工认知中继网络中实现能量高效的安全传输方法

在“绿色”安全通信背景下,提出了一种保证同时同频全双工认知中继网络物理层安全、不影响主用户性能且能量高效的中继簇功率分配方案,该网络包含两个认知源节点、多个认知中继节点、多个主用户节点以及多个主用户窃听节点。在考虑了自干扰消除率以及中继转发信息的公平性的基础上,分别针对中继节点选择放大转发与译码转发策略的情形,设计协作波束成形向量及人工噪声矩阵,并通过一种结合半定松弛技术的爬山算法来获取最优解。仿真结果与理论分析表明了方案的有效性与合理性,同时表明选择放大转发策略能够获取更高的总能量效率。     

基于网络编码的协作中继技术

为提高协作中继中网络编码的性能,提出了一种软网络编码-软估计转发( SNC- SEF)的改进方案.在中继节点中对接收到的多路信息依次进行软输入软输出的信道编码、网络编码以及最为重要的基于最大似然准则推导的软符号调制的操作.该方案在最大限度地保留了软信息的同时可以获得解码增益.仿真实验结果表明,SNC-SEF方案相比传统的网络编码-解码转发(NC-DF)方案有明显的系统增益.     

卷积信道编码与物理层网络编码的联合设计

针对无人机作为中继平台在异步通信条件下数据传输误码率高的问题,提出将物理层网络编码与卷积信道编码联合设计的方案。在方案中,中继节点引入置信传播(Belief Propagation)算法,将信道译码和网络编码联合起来,解决了符号偏移和相位偏移对通信系统的影响。仿真结果显示,该方案与未进行信道编码和RA码信道编码方式相比误码率最低,提高了系统的鲁棒性,可以更好地抵制相位偏移和符号偏移对通信系统的影响,提高无人机的抗干扰能力。     

无线协作通信的网络编码-增量中继机制

针对以往的网络编码应用于无线通信系统中都是采用固定的中继转发方式,提出了一种新的协作机制：网络编码—增量中继。该方案的中继节点根据两用户直传路径的发送情况来决定是否需要转发：即当两用户发送数据的直传路径都成功或都发送失败时,中继节点不转发数据;当两用户发送数据的直传路径有一个成功、一个失败时,中继节点转发经过网络编码后的数据。经过仿真表明,采用该协作机制,在不影响系统性能的情况下大大节约了时隙、功率、带宽资源。     

网络编码及其在P2P网络中的应用

传统网络的中间节点对收到的数据包只简单转发到下一个节点.利用网络编码,中间节点对收到的数据包进行相应编码后再转发出去,这样可以提高网络的吞吐量和可靠性.文章介绍了网络编码的原理,论证了网络编码的优势,分析了线性网络编码理论,提出了网络编码在P2P网络中的应用方案.     

基于超级节点MAC中继的复域分布检测非正交网络编码

为解决正交通信过程存在的数据发送等待问题,提出一种基于超级节点多接入信道（MAC）中继的复域分布检测非正交网络编码策略。首先,对经典正交信道分布检测技术进行介绍,并针对其存在的问题,使用中继MAC无线传感器网络,把复数域网络编码技术应用在无线传感器网络中,有助于实现协同分集降低信道衰落不利影响。其次,针对中继MAC复数域网络编码正交信道分布检测技术,基于传感器的虚警率和检测概率,提出结合网络符号差错概率的最大似然（ML）最佳传感器标签选择算法,降低误差概率,同时通过超级节点近似,获得中继功率和总发射功率的公平分配。仿真结果显示,该算法在非正交网络编码检测中,检测率指标可达到91.3%,而错误率指标仅为25.1%。实验结果表明,该算法可以有效地提高非正交网络编码算法在实际应用中的检测性能。     

基于联合信源信道和迭代解码的LDPC编码方案

为了研究数据压缩的协作通信编码，提出一种联合信源信道的LDPC编码方案，并设计了一种迭代解码的中继框架。首先，源节点借助一个中继节点向目的地节点发送相关内容，并在两个节点处应用分布式联合信源信道的LDPC编码；然后，基于矩阵运算在源节点处进行LDPC源编码，将LDPC信道编码应用于中继处，通过噪声信道将相应的码字转发到目的地；最后，利用剩余信源相关性和信源-中继相关性，提供对信源序列的最佳估计。实验结果表明，与其他类似中继编码方案相比，所提方案在误比特率方面具有较大改善，对于中等和较低的错误概率，性能表现稳健，并且当错误概率低于0.05时，所提方案表现出与无错误环境相似的性能。     

速率自适应的软网络编码方案

针对双向无线中继信道链路的时变性,提出了速率自适应的软网络编码方案.构造了基于软信息的网络编码中继协作方案,并通过对网络容量的估计,实现了自适应速率网络编码.仿真结果表明:速率自适应的软网络编码方案大大降低了中继节点的计算复杂度和功耗,所能达到的信息速率优于固定速率下的网络编码策略,能够适合不同的传输质量需求,在保持较...     

一种多重信道感知的主动机制网络编码算法

针对网络编码算法的能量开销大、解码出错率高等问题,提出一种多重信道感知的主动机制网络编码算法,该算法建立了系统模型来分析网络编码的工作方式,以最小化样本作为代价,采用多重信道感知的方法来检验中继节点的编码效果,使网络从中继节点的编码效果中进行学习,从而将源信息发送给编码效果较好的中继节点。为了减少解码出错率,算法采用了一种主动机制,该机制依据源节点的发射功率和源信息的大小来控制终端的解码出错率,提高网络解码能力。实验仿真对比结果表明,提出的网络编码算法能够有效控制网络编码的出错率,并能有效减少网络开销。     

Enhanced cooperative communication MAC for mobile wireless networks

In this paper, we propose a new MAC (medium access control) protocol called enhanced cooperative communication MAC (ECCMAC) based on IEEE 802.11. The major objective of ECCMAC is to maximize the benefits of cooperative communication. We first propose a scheme for selecting and maintaining the best relay node. Second, since both cooperative communication and network coding rely on the selection of a relay node, we consider exploiting a network coding technique for additional throughput improvement. Third, to accommodate asymmetric link rates between a sender and a relay node, we employ ECCMAC to measure forward and reverse link rates, whereas prior works have simply assumed symmetric rates. ECCMAC is evaluated in this paper through theoretical analysis, extensive simulation, and simulation with measured data, and the results show that ECCMAC effectively improves wireless network performance.     

多源分布式协作空时网络编码系统的设计

为改善传统空时编码协作方案中节点功率消耗过高和传输效率较低的问题,在多信源、单中继协作网络中提出一种新的空时网络编码方案。该方案利用中继节点的多天线优势实现接收分集,并在中继节点设计空时网络编码,再按照编码矩阵特点转发信号到目的节点。仿真验证了信源数、中继天线数不同时的系统性能,并分析了传统空时编码协作方案与提出方案的性能差距和传输效率,得出该方案是一种易于实现,性能良好的高效无线数据传输方式的结论。     

一种基于复数域网络编码的双层卫星通信系统

针对卫星通信网络吞吐量不足、可靠性不高的问题,提出一种基于复数域网络编码(Complex Field Network Coding,CFNC)的卫星通信方案。该方案在信号发送前对源信息作预编码处理,即在复数域上选取一个大小合适的参数化空时码与源信号相乘,编码后的信号与源信号在复数域上有着一一映射关系。对该方案的吞吐量和成对差错概率(Pairwise Error Probability,PEP)做了详尽的理论分析,结果表明,采用该编码方案的卫星通信系统在终端发射功率不变的情况下,吞吐量比路由模式提高了100%以上,比传统的CFNC方式至少可提高75%。该方案还可以扩展至更多的地面源节点,从而支持多用户网络通信。最后,仿真实验表明,在较高的信噪比下,PEP仿真值逼近于渐近值,验证了理论分析的正确性。