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近年来,随着多媒体业务和互联网的泛在接入等需求的发展,传统无线通信网络难以满足终端用户所需的吞吐量和服务质量。协作通信技术因其在扩大覆盖范围、提高吞吐量、传输可靠性和频谱效率等方面具有的优势,成为新一代宽带无线和移动通信系统中的关键技术,受到工业界和学术界的广泛关注。
在协作通信系统中,无线网络的多个终端可以共享天线和数据,形成虚拟的多天线系统,可在无线衰落环境下实现协作分集。然而,协作中继会占用额外的通信资源,降低资源利用率,网络编码技术的出现缓解了这一问题。网络编码允许中间的网络节点对传输数据进行混合重组和编码,可以大大提高资源利用率和分散管理能力,在无线网络中显示了巨大的应用前景。鉴于网络编码和协作通信的互补性,对采用网络编码的协作通信技术进行深入研究具有重要意义。
本文在分析和总结现有工作基础上,以多源多中继系统作为无线协作网络模型,对网络编码的设计和基于网络编码的协作方案进行研究,主要内容包括:
1.多源多中继系统的线性网络编码设计方法
针对多源多中继系统,为设计合适的线性网络编码以提高系统所获得的分集增益性能,从理论上研究了系统的分集增益和网络编码的最小码距之间的关系,得到了系统的分集增益等于线性网络编码的最小码距这一重要结论。该结论将网络编码的设计问题转化为经典的线性分组码设计问题,通过选择最小码距大的线性分组码作为网络编码,可以提高协作系统的分集增益。
2.大规模网络的低复杂度有限域网络编码协作方案
首先根据编码理论相关知识,导出网络编码有限域阶数与系统规模之间的约束关系。然后,通过中继选择方法减少参与网络编码协作的中继节点数,从而降低网络编码的有限域阶数和系统的编译码复杂度。