网络编码技术在无线通信中的应用探讨

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  【摘要】当前,无线通信应用愈来愈广泛,网络编码技术是无线通信中一个关键技术,本文简要介绍了网络编码技术在无线通信中的应用,并对其中主要理论进行了阐述和探讨。
  【关键词】网络编码无线网络数据传输
  无线通信网络技术的高速发展引发了人们无线通信信息传输和信息安全的担忧,网络编码技术是在网络中继节点中对信息进行存储转发的基础上进行编码操作,提高了网络节点的数据吞吐量,降低网络宽带负荷,优化网络传输的性能,是逼近网络传输理论极限的方法,同时网络编码还可以改善网络性能、结构和协议,提高网络信息传输安全,被誉为未来网络的关键技术之一。
  一、网络编码概述
  传统网络节点所起到的作用只是起到对网络数据进行复制存储转发的功能,对网络数据不做任何处理,只是起到路由的作用。网络编码概念的提出,彻底改观了网络节点只能作为路由的传统观念。在网络编码概念中,网络节点不再仅仅只是有存储转发的功能,还可以对数据信息进行线性或非线性编码操作,再将处理后的编码数据传输出去,期间存在着信息编码的过程,在网络传输目标末端接收点再通过编译器重新将编码信息解译出来,传送到最终的目标位置。整个过程结合了路由和编码两种信息技术,其核心在于将数据通过线性组合或有限域的编码方式来将信息转化成编码信息[1]。
  网络编码具有以下一些优点和不足:(1)提高网络吞吐量,编码信息能够被及时的发送出去,解决传统网络通信中数据拥塞、排队现象,有效提高了数据的传输速度;(2)普适性,不需要考虑信源到信宿的位置;(3)鲁棒性,只要信宿能够接受到满足解码的足够信息,不管网络中的节点或信道失效,都能够完成信息传输。(4)可靠性,即使网络中的某个信道发生数据错误,通过解码仍然能够纠正错误,获取正确的信息。(5)安全性,通过采用随机网络编码可以实现数据安全保护。
  二、网络编码在无线网络中的应用
  网络编码应用使无线网络不仅仅达到有线网络高效率的传输速率和组播容量,而且通过改变网络结构以及网络协议,更进一步提高了网络传输性能。(1)实现异或运算。最为直接的一种网络编码技术应用于无线通信网络的形式:网络中继节点将接收到的数据信息进行异或(XOR)运算实现信息合并,压缩网络节点的数据存储量。(2)复数域网络编辑。在规模较大的网络中,复数域网络编码不仅能够获得1/2符号/信源/时隙(Sym/S/TS)的吞吐量,获取完全分集增益,还可以在多个信源之间实现信息交换[2]。(3)与信道编码结合。目前,信道编码和网络编码联合设计主要有嵌套编码和混合编码两种方案。嵌套编码方案是利用多个独立的子码来构成一个超码,即在中继节点分别对收到的信息进行编码,将编码得到的数据进行异或运算后发送出去;混合编码方案则是针对于有两个信源节点、一个中继节点和一个信宿节点的无线通信网络结构,在网络中继节点采用混合编码的方式实现联合网络信道编码。这两种方案的核心实质是利用中继传输的信息冗余度来获得分集增益,提高信道容量、降低能耗、减少编码错误几率。(4)与协作分集技术的结合。协作分集技术[3],专指在多用户环境中,每个独立的天线用户在完成自身信息发送的同时也为其协作用户发送信息,通过各个网络中继节点之间的协作,使所有的独立用户信息传输联合转化成虚拟的天线系统,从而获得更大的分集增益,提高无线信道抗衰落能力。网络编码通过与协作分集技术结合可以同时获得分集增益和网络编码增益。数据在协作分集传输过程中,通过在信源节点和信宿节点放置中继节点可进一步优化传输速率,提高系统抗衰落性能,增大系统容量。
  三、结语
  网络编码在无线网络中的应用是一个新兴的研究领域,网络编码在无线网络信息传输中的高传输速率、超普适性、鲁棒性、可靠性、安全性等方面的优势有待于进一步深入研究,由于无线通信网络传输的不稳定性,在传输过程中容易丢失数据包,网络编码技术作为一种协作通信的模式,与其他信息处理技术相结合可以更好的改善无线网络存在的不足之处,发挥其优势,为通信事业贡献力量。总之,网络编码技术在无线网络中的应用具有极为广阔的发展前景。
  参考文献
  [1]李合菊,胡尊广.基于网络编码在无线网络通信技术中的研究与应用[J].软件,2012(7):104-105+108.
  [2]李颖,王静.网络编码在无线通信网络中的应用[J].中兴通讯技术,2009(1):37-41.
  [3]刘珊珊,曹型兵,邓小科,等.无线通信网络中的联合网络编码技术[J].数字技术与应用,2011(12):52-53.
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