单天线和多天线系统中的网络编码技术研究

摘要

当代通信技术正向高可靠、高效率、高吞吐量的技术方向发展。网络编码作为通信网络界的重大突破，它的出现大大提高了网络的吞吐量以及网络中的传输容量，它的核心思想是允许传输节点对传输信息进行编码。由于无线网络物理层的广播特性特别适合采用网络编码，使得无线网络环境成为网络编码第一个被应用的领域，采用网络编码后系统的吞吐量为传统系统的4／3或者2倍。然而网络编码应用于无线网络时，会不可避免的面临信号重叠以及信道衰落等问题，多天线系统和空时编码给网络编码的应用带来了光明.
　　 本文基于两个源节点共用一个中继节点的无线网络工作主要包括以下几个方面：
　　 (1)本文首先具体介绍了无线衰落信道的模型、分集合并的技术、多输入多输出(MIMO)系统，然后介绍了空时编码(STBC)中的Alamouti方案。根据不同收发天线数，对MIMO系统下的STBC系统进行性能仿真和比较。
　　 (2)对网络编码的基本原理进行了介绍。无线通信中的网络编码分为二时隙网络编码和三时隙网络编码。然后分析了三时隙网络编码和二时隙网络编码在直接转发和检测转发策略下的可达速率。
　　 (3)对网络编码在单天线中继系统中的BER性能进行了分析与性能仿真。针对不同功率分配、不同中继位置对其性能进行了BER分析与仿真。对于二时隙检测转发的QPSK策略，本文提出一种新的映射方式。
　　 (4)为了进一步提高网络编码在无线中继系统中的性能，本文最后将网络编码和空时编码进行了级联，对级联系统的发送接收策略进行了设计。首先分析了直接转发式和检测转发式的MIMO策略。然后分析了源节点和中继节点天线数均为2的系统中的网络编码与空时编码级联后的BER性能。

目录

文摘

英文文摘

致谢

图目录

第1章 绪论

1.1 现代无线通信的发展

1.2 多输入多输出通信系统

1.2.1 MIMO技术的提出背景

1.2.2 MIMO技术的思想

1.2.3 MIMO技术的现状

1.3 网络编码技术

1.3.1 网络编码的提出与背景

1.3.2 网络编码的现状与发展

1.4 本文的主要研究内容和结构安排

第2章 无线衰落信道与多输入多输出技术

2.1 无线衰落信道

2.1.1 关于小尺度衰落和多径衰落

2.1.2 多普勒频移

2.1.3 典型的衰落信道模型

2.2 无线信道中的分集技术

2.2.1 分集方法

2.2.2 接收合并方法

2.3 多输入多输出系统的基本原理

2.3.1 多输入多输出系统模型

2.3.2 多输入多输出系统的信道容量

2.4 空时编码技术

2.4.1 空时编码的设计准则

2.4.2 Alamouti空时分组码(STBC)的编码

2.4.3 空时分组码的译码

2.4.4 仿真结果

2.5 本章小结

第3章 网络编码技术

3.1 网络编码的基本概念

3.2 网络编码的原理和模型

3.2.1 线性网络编码

3.2.2 网络编码的数学模型

3.2.3 网络编码的构造

3.2.4 网络编码复杂度影响因素分析

3.3 无线系统中的网络编码

3.3.1 系统模型

3.3.2 三时隙网络编码的可达速率

3.3.3 二时隙网络编码的可达速率

3.4 本章小结

第4章 单天线无线中继中的网络编码及优化

4.1 无线中继系统中的直接转发式网络编码

4.1.1 传统四时隙的发送接收方案

4.1.2 三时隙网络编码的发送接收方案

4.1.3 二时隙网络编码的发送接收方案

4.1.4 性能分析

4.1.5 仿真分析

4.2 无线中继系统中的检测转发式网络编码

4.2.1 三时隙的物理层网络编码

4.2.2 二时隙的物理层网络编码

4.2.3 仿真分析

4.3 检测转发策略下的网络编码优化

4.3.1 系统模型

4.3.2 理论基础

4.3.3 设计准则

4.3.4 仿真分析

4.4 本章小结

第5章 多天线无线中继系统中的网络编码技术

5.1 MIMO中继系统中的空时码

5.1.1 直接转发式MIMO策略数学模型与性能

5.1.2 检测转发式MIMO策略数学模型与性能

5.2 三时隙网络编码与空时编码的级联系统

5.2.1 三时隙网络编码与空时编码的级联策略

5.2.2 仿真分析

5.3 二时隙的网络编码与空时编码级联系统

5.3.1 直接转发式网络编码与空时编码级联

5.3.2 检测转发式网络编码与空时编码级联

5.3.3 仿真分析

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

参考文献

作者简历