随机和复数域网络编码的预编码研究

摘要

网络编码作为21世纪以来信息领域的一次革命性突破，近年来取得了飞速发展。研究已表明，网络编码通过允许网络节点对传输的信息进行编码等处理，为无线网络带来更高的吞吐量、可靠性和鲁棒性。但是，应用网络编码，节点进行数据处理的计算复杂度增加，这必将给网络带来额外的开销。此外，在多源无线协作通信网络中，如何处理各源节点发送信号之间的相互干扰仍是一个巨大的挑战。因此，研究新的更优的网络编码传输策略成为网络编码在实际应用中的关键问题。
　　本文简要分析了国内外网络编码的研究背景与意义，总结了网络编码的发展历程，介绍了网络的数学模型及网络编码的基本原理。在阅读大量文献和网络编码理论的基础上，依据随机网络编码和复数域网络编码的特点，研究出两种新的网络编码传输策略。主要工作和成果如下：
　　(1)提出了一种能同时减少编码节点数和提高可靠性的LCHR(Low complexity andhigh reliability)编码方法。首先，采用一种关键路径选取算法选取网络中的关键路径；然后，以任意一条关键路径为简单路径，在此基础上建立特殊的通信子网-超路径，利用空间多样性来提高网络可靠性；最后，结合一种新的GOSSIP算法和一种基于GOSSIP思想的分布式算法在已建立的超路径中进行数据传输。所提出的算法基于随机网络编码，不同于现有的编码算法，LCHR算法在提高数据传输可靠性的同时，可以避免同一节点多次接收到相同的消息，并选择有需要的节点进行编解码操作，在保证可靠性的同时减少了整个网络的通信损耗。仿真实验结果验证了该方法的性能优势。
　　(2)基于复数域网络编码提出了一种新的JTD-CFNC(Joint transceiver design-Complex field network coding)预编码方案。首先，设计一种等相位预编码器选取编码复数θ以降低数据传输过程中的误码率。同时，提出一种收发联合优化的预编码方案，对收、发两端的滤波器进行联合设计，在提高系统信道容量的同时，改善整个系统的抗干扰能力。理论分析和仿真结果表明，在信道状态信息未知的情况下，JTD-CFNC相对现有预编码方案能够获得更低的误码率和更高的信道容量。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 相关的研究及其现状

1.3 论文的研究内容及结构安排

第2章 无线网络的网络编码概述

2.1 网络编码理论

2.2 线性网络编码构造方法

2.3 物理层网络编码

2.4 小结

第3章 一种具有低复杂度和高可靠性的编码算法

3.1 引言

3.2 关键路径的选取

3.3 超路径的定义及选取

3.4 提出的算法及分析

3.5 仿真设计及实验结果

3.6 小结

第4章 基于复数域网络编码的MIMO系统预编码器设计

4.1 引言

4.2 等相位预编码器设计

4.3 收发联合预编码器设计

4.4 仿真设计及实验结果

4.5 小结

结论

参考文献

致谢

附录 攻读硕士学位期间所发表的学术论文及成果