不对称速率传输中网络编码与信道编码的联合设计

本文针对双向中继信道中不对称速率传输的情况进行了研究。在实际双向中继信道的通信传输中,由于信道质量,发射功率,业务需求等条件的不对称,双向信道的传输速率往往也是不对称的。本文提出了一种称为子集编码的方案,将调制、物理层网络编码、信道编码联合起来设计,使得较差信道的信道编码码字为较好信道的子集,这样中继节点可以利用信道编码的线性性质对接收到的叠加信号直接进行译码,从而使译码复杂度降低50%;同时,较好信道使用高阶调制,较差信道使用低阶调制,利用较好信道提高了系统的传输速率。仿真结果表明,与对称速率传输相比,本文提出的方案在提高系统有效性的同时,又保证了系统的可靠性。      

高密度异构小基站立体网络的多向中继技术

研究了室内密集立体覆盖非对称、多向中继自组织网络中利用节点先验信息,在中继端联合信道编码、网络编码、自适应调制等技术进行干扰消除的传输方案。重点针对单中继两用户互传、单中继多对用户互传模型的下行信道,分别提出了自适应-网络编码调制、信道编码-网络编码2种联合设计方案。具体分别提出了变功率-速率自适应网络编码相移键控调制(NC-PSK)方案和联合网络-脏纸编码方案,并推导出2种方案下行广播信道可达速率的闭式解。仿真结果表明2种方案能够提高中继网络的频谱利用率,同时有效对抗信道衰落和干扰。     

Turbo编码调制技术在物理层网络编码中的应用研究

在双向中继信道中,基于编码调制技术提出了一种Turbo编码调制技术(T-TCM)与物理层网络编码的联合实施方案.本方案采用了T-TCM,即将TCM中的卷积码用Turbo码代替,两个分量编码器用符号交织器分开.中继节点利用卷积码和网络编码的线性性质直接估计网络编码的码字,并在中继节点采用了基于符号的MAP译码算法.本方案将信道编码技术、调制技术以及物理层网络编码三者联合设计,不仅增加了无线网络的吞吐量,还提高了网络的频谱利用率.     

不对称速率双向中继传输策略研究

在实际双向中继信道的通信传输中,由于信道质量,发射功率,业务需求等条件的不对称,双向信道的传输速率往往也是不对称的。该文针对双向中继信道中不对称速率传输的情况进行了研究,基于物理层网络编码,提出两种不对称传输的方案。第1种方案采用级联信道编码;第2种方案采用子集编码和子集调制。这样设计使得中继节点对接收到的叠加信号只需一次译码就可以直接解出信息比特的异或,从而降低了译码复杂度。仿真结果表明,结合信道编码的不对称传输设计,在提高系统有效性的同时,进一步降低了误比特率,保证了系统的可靠性。     

一种基于TCM的信道编码与物理层网络编码的联合设计

该文在双向中继信道中基于网格编码调制(Trellis Coded Modulation, TCM)提出了一种信道编码与物理层网络编码的联合实施机制。该机制采用TCM,将编码和调制统一考虑,提高了编码序列的自由距离,从而获得更高的编码增益。此外,利用卷积码和MAC-XOR网络编码的线性性质,使得中继节点只要直接估计网络编码的码字,这样中继节点进行TCM译码的复杂度减少了50%。该机制同时考虑信道编码技术、调制技术以及物理层网络编码三者联合设计的问题,既提高信息传输率,又保证了可靠性。     

基于物理层网络编码的非对称中继系统性能分析

在无线通信研究中,网络编码因其可有效提升带宽利用率的特性得到了大量关注.但是,网络编码用于双向中继信道(TWRC)时,中继位置的不对称将造成系统性能的下降,故在源节点使用分层调制的方法来解决此问题.研究了分层调制和物理层网络编码的联合以及优化,并进行了系统仿真.仿真结果显示,在非对称中继信道下,通过与传统调制方案(CM...     

基于分层调制的物理层网络编码研究

在实际的移动通信环境中,信道的状态复杂多变,该文针对双向中继信道的非对称性,提出采用分层调制方式的物理层网络编码方案。首先构建源节点、中继节点均采用分层(2/4-PSK)调制的双向中继通信系统模型;其次给出了中继节点的物理层网络编码解调及映射规则,推导出加性高斯白噪声下中继误比特率及端到端误比特率理论计算公式;最后仿真验证了理论分析结果。与采用传统QPSK调制技术的物理层网络编码相比,该方案利用分层调制的技术优势,确保较优信道的高速率传输,也兼顾了较差信道的传输可靠性。     

物理层网络编码分组的机会中继

为提升物理层网络编码方案的抗衰落性能,该文提出了一种基于物理层网络编码的机会中继方案(Opportunistic Relaying based-on Physical-layer Network Coding,PNC-OR),该方案利用物理层网络编码的基本思想、有效提升网络吞吐的同时,通过中继节点的分布式选择,也能够使系统获得多用户分集增益,提高了系统的抗衰落性能。针对双向无线中继信道中端到端信息交换的情形,推导了准静态衰落环境下PNC-OR中多个目的节点接收信息的和容量。数值结果显示：和机会中继、传统网络编码两种方案相比,PNC-OR具有更高的频谱效率,并且随着中继节点的增多,频谱效率也越高。     

物理层网络编码的调制技术

网络编码理论提高了数据的传输效率,而物理层网络编码进一步缩短了数据交互的时隙,它认为:只要中继节点R采取了恰当的调制解调技术,可以使电磁信号的叠加映射到数字域上的运算操作,实现两时隙交互信息。可见选择恰当的调制解调技术对实现物理层网络编码至关重要。该文从调制技术这一角度出发,综合目前在物理层网络编码中所应用的调制解调技术,对其进行分析总结,并展望了下一步物理层网络编码中调制技术的发展。     

双向中继信道中物理层网络编码的性能分析

针对双向中继信道,文章研究采用放大转发协议的物理层网络编码的性能.在考虑直传链路下,给出了3时隙网络编码的可达速率.在高信噪比条件下,推导了 3时隙物理层网络编码方案和2时隙物理层网络编码方案的中断概率近似表达式.通过仿真,验证了理论分析结果.同时,对3时隙物理层网络编码方案中继节点的功率分配因子进行了优化,在中继节点处于不同位置下分节点等功率和不同功率对不同方案进行了最大和速率的仿真,结果表明3时隙物理层网络编码可以利用网络的非对称性提高性能.     

一种中继选择与分布式空时码相结合方案

针对一个发送端、接收端及每个中继都配置单根天线的无线中继网络,在假设中继不知道任何信道信息的条件下,为了提高系统性能,本文提出中继选择与分布式空时码相结合的方案.证明了选择2个中继与Alamouti正交空时码的结合方案成对错误概率的Chernoff上界要比对应的只选择2个中继参加协作不使用Alamouti正交空时码的情...     

可变速率多元LDPC码高阶调制系统

由于无线信道的时变性及无线频谱资源的短缺,码率自适应技术及高频谱效率的高阶调制技术均为未来高速率无线通信发展的必然方向,本文提出了一种基于多元速率兼容LDPC（RC-LDPC）码的可变速率高阶编码调制方案。该方案基于符号级的多元LDPC码缩短和打孔算法,并与高阶映射联合优化设计,获得了比二元RC-LDPC码方案优异的性能,实现了多元LDPC码率从1/3到5/6灵活变化,并且所有子码都可以共享母码的编译码器,因此相对于多元母码,基本不增加系统复杂度。仿真结果证明采用64-QAM调制时,本方案的误码率性能比二元码对应方案在各个码率分别有0.5到1.3dB的增益。      

一种信道编码与物理层网络编码的联合设计

基于正交振幅调制（QAM）设计了一种信道编码与物理层网络编码的联合实施方案,该方案巧妙的引入了一种去噪映射机制,即重新安排QAM调制的星座映射,中继节点对接收数据去噪后直接映射为对应数字比特流的异或。同时,利用卷积码和MAC-XOR网络编码（Network Coding, NC）的线性性质,使得中继节点只需直接估计网络编码的码字,因此中继节点的解调/译码的复杂度减少50%。在此基础上对该方案的误比特率性能进行分析。仿真结果表明了该方案的有效性,即与已有的物理层网络编码方法相比,在没有增加译码复杂度的基础上,该方案的信道容量有了显著提高。      

Differential space–time network coding in MIMO two‐way relay channel network

This paper focuses on noncoherent detection scheme for multiple‐input multiple‐output two‐way relay channel network with two two‐antennas source nodes and one single‐antenna relay node. An orthogonal differential space–time network coding (ODSTNC) scheme based on relay detection and forward protocol is proposed. The proposed scheme combines space–time coding with network coding, and the differential modulation and detection are used in both multiple access stage and broadcast stage. The multiple‐symbol differential detection is employed at the relay. The maximum likelihood decision and its low‐complexity sphere decoding decision are given. The upper and lower bounds on the average symbol error probability for this system under differential binary phase shift keying (DBPSK) are derived, and a diversity order of 2 is confirmed to be achieved. The simulation results show that the ODSTNC scheme has good performance, and it is available for the applications of far distance signal transmission between two terminals where channel state information is unknown. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

纠正随机错误与长突发删除的多进制乘积码研究

考虑多进制LDPC码的符号特性，以及对其残留错误和删除的分析，本文采用多进制LDPC码作为内码，相同Galois域下的高码率RS码作为外码来构造多进制乘积码；并提出了一种低复杂度的迭代译码方案，减少信息传输的各类错误。在译码时，只对前一次迭代中译码失败的码字执行译码，并对译码正确码字所对应的比特初始概率信息进行修正，增强下一次迭代多进制LDPC译码符号先验信息的准确性，减少内码译码后的判决错误，从而充分利用外码的纠错能力。仿真结果显示，多进制乘积码相较于二进制LDPC乘积码有较大的编码增益，并通过迭代进一步改善了性能，高效纠正了信道中的随机错误和突发删除。对于包含2%突发删除的高斯信道，在误比特率为10-6时，迭代一次有0.4 dB左右的增益。      

译码转发中继系统基于校验分裂的IRA码设计

在译码转发中继系统中,非规则重复累积(IRA)码的设计本质是设计码率兼容IRA码.由于通过校验分裂得到的码字的不同部分经历不同的信噪比,因此给出了基于校验分裂的修正的高斯近似的密度进化算法来分析IRA码的门限并且用差分进化算法对其优化.实验仿真证明与传统的密度进化算法得到的IRA码相比,当误帧率是10~(-3)时,优化得到的码字大约有0.5dB的增益.     

Energy efficient bidirectional relay network with spatial modulation

S patial modulation is a potential candidate for 5G wireless communication systems that provides high spectral efficiency with high reliability and low complexity. Spatial modulation conveys information in the index of transmitting antenna along with conventional modulation scheme. Also, energy efficiency communication plays a vital role in 5G wireless communication. In this article, energy efficiency and spectral efficiency are focused on a bidirectional relay network. In the proposed bidirectional relay network, the energy consumption burden at the relay node is reduced by placing a power splitter that coordinates the energy harvesting and information processing at the relay node. Spatial modulation is employed at all nodes to reduce the effect of interchannel interference and synchronization problem in the receiver. The combined effect of spatial modulation in all nodes and energy harvest at the relay node are analyzed in the bidirectional relay network. The end‐to‐end outage probability expression for the bidirectional relay network is derived in terms of power splitting factor at relay node. Analytical simulation results have been verified by Monte‐Carlo simulations. The overall performance of the proposed system is compared with an existing literature and found that the proposed system is having better spectral efficiency and energy harvesting.     

Single Relay Selection for Bidirectional Cooperative Networks with Physical‐Layer Network Coding

To serve the growing demand of the bidirectional information exchange, we propose a single relay selection (RS) scheme for physical‐layer network coding (PNC) in a bidirectional cooperative network consisting of two sources and multiple relays. This RS scheme selects a single best relay by maximizing the bottleneck of the capacity region of both information flows in the bidirectional network. We show that the proposed RS rule minimizes the outage probability and that it can be used as a performance benchmark for any RS rules with PNC. We derive a closed‐form exact expression of the outage probability for the proposed RS rule and show that it achieves full diversity gain. Finally, numerical results demonstrate the validity of our analysis.