一种网络编码和信道编码的联合设计

网络编码技术可以大幅度提高网络的吞吐量和鲁棒性,因此已成为近年来的研究热点。在研究无线网络中物理层网络编码技术的基础上,提出了多址信道中一种联合网络编码和信道编码的设计方案。该设计利用LDPC码和网络编码的线性特性以及软输入软输出模块设计,不仅减少了编译码的复杂度,而且在高的信噪比情况下可以获得良好的性能。仿真结果表明,该设计方案不仅容易实现,而且性能

仇巧云等：一种网络编码和信道编码的联合设计

一

种网络编码和信道编码的联合设计仇巧云，卢选民，赵明峰(北工业大学电子信息学院，陕西西安 7 0 2 )西 1 1 9

摘要：网络编码技术可以大幅度提高网络的吞吐量和鲁棒性，因此已成为近年来的研究热点。在研究无线网络中物理层网络编码技术的基础上，出了多址信道中一种联合网络编码和信道编码的设计方案。该设计利用 L P提 D C码和网络编码的

线性特性以及软输入软输出模块设计，不仅减少了编译码的复杂度，而且在高的信噪比情况下可以获得良好的性能。仿真结果

表明，设计方案不仅容易实现，该而且性能接近网络信道容量的上限，比传统的设计技术至少能够提高 1 6的增益。相 .倍关键词：线网络；物理层网络编码；信道编码；多址信道；L P多用户检测器无 D C中图分类号： N9— 4 T 23文献标识码： A文章编号：0 43 3 2 1 ) 30 5— 4 1 0— 7 X( 0 0 2— 0 2 0

A o n sg fNe wo k Co i g a a n lCo n o iee sNe wo k J i tDe i n o t r d n nd Ch n e di g f r W r ls t r sQI Qio y n.LU a - n,ZHAO M i g f n U a— u Xu n mi n—e g(S ho f El c r i s a d I f ma i n,No t c olo e t on c n n or to r hwe t n Po yt c i a n v r iy.Xi a 01 s er l e hn c lU i e s t’ n 71 29,Chi a) n

A sr c:Ne wo k c d n sb c mi g mo e a d mo e p p lr i e e t y a s f r i b l y t a g l mp o e n t r b ta t t r o i g i e o n r n r o u a n r c n e r o t a i t o lr e y i r v e wo k s i t r u h u n o u t e s h o g p ta d r b s n s .On t e b sso t d i g p y ia—a e e wo k c d n n wiee s n t r s e i n s h meo h a i fsu

y n h sc l y rn t r o ig i r l s ewo k,a d sg c e f l a

j itp y ia ewok c dn n h n e c dn n t emut l—c es c a n li p o o e . Th c e a e d a tg f on h s ln t r o ig a dc a n l o ig i h lp ea c s h n e s r p s d c i es h metk sa v n a eol e rt f L i a i o DPC c d n e wo c d n n y o e a d n t r o ig,a l a I ( k s wel s S S )mo u e h o pe iy o n o i g a d d c d n s r d c d a d d l,t ec m l x t fe c dn n e o ig i e u e n g d p ror a e c n b ane v n i he hgh SN R. Thesm ulton r s t ho h tt op e c m e i a y t m p e oo e f m nc a e g i d e e n t i i a i e uls s w t a hepr os d s he se s O i l— m e n l e t h pe i i f t e c nne a a iy。a c e e .6 tm e ai e h r d to ld sg nta d cos o t e up rlm to h ha lc p ct nd a hiv s 1 i s g n ov r t e t a iina e in. Key wor s:w iee s ne wo ks p d r l s t r; hysc ll y rne wor odng; c nne odng; m u tpl c e sc n l LDPC uliu e ia a e t kc i ha lc i li ea c s ha ne; m t— s r dee ton tci

0引言

文献E]明， s表在双向无线中继信道中利用网络编码的优势。文献[]描述了直接应用网络编码的方法。 6

网络编码 ( t r o ig是 2 0 Newo kC dn ) 0 0年由香港中文大学 R. lw d Ahs e e等人基于网络信息流的概念首次提出的。通过允许网络节点进行编码，可以获得网络多播

文献[—]明，双向中继信道和多址中继信道中采 78表在用网络编码和信道编

码的联合设计获得了额外的分集增益。文献[] 9是基于二进制对称信道的硬判决物理层网络编码与信道编码的联合设计。相比较之前的工作，文提出了一种新型的物理层本

速率的最大流限，网络资源利用的理论上限，即而通过传统的路由和复制并不一定能够获得该最大流限。继 R Ahs d等人提出网络编码的概念后， . l we e网络编码便被广泛应用到通信网络的各个方面。

网络编码和信道编码的联合设计方案，并分析了物理层网络编码的信道容量。通过仿真实验表明，出的机制提能够接近信道的容量极限。1网络编码系统模型

在无线网络中，由于物理层的广播特性，点发送节的数据包能够同时被其他几个节点检测并接收到，因此网络编码更多地应用到无线网络中_。文献[]明，】』 2表 结合网络编码不仅可以降低复杂性，而且可以设计节能的路由算法；献[]文 3表明，在不断变化的无线网络环境中采用机会网络编码 ( NC)以大大提高网络的吞吐 O可量。物理层网络编码 l利用同时到达的电磁波的叠加 4 特性，理论层面进一步提高了网络的吞吐量。从收稿日期： 0 00 3 2 1 - 6 2

网络编码典型的系统模型如图 1示，所节点和:

是两个独立的源节点，节点。中继节点。是首先节点

”和同时分别发送数据包己，和 L到中继节点 n,,。。

x和 x。分别是数据包 U和 U:经过信道编码和调制之后的信号，假设网络编码的系统模型是完全同步的， 信号为等功率发送，同时考虑传输信道中的加性高斯白 噪声，值为 0再假设加性高斯自噪声方差为。则多均，,址信道的输出 Y— X+X+N,中继节点 7对接收到 1。..。 .. .. .. . ... ..一

基金项目：00年国家科技重大专项“向 I - vne 21面 MT Adacd协作中继的网络编码技术”目 ( 08 X 30 3O )项 2 0Z 0—0一1资助 5 2

的信号进行网络编码，出信号为U输④。,网络编码

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