基于BP算法的異步物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的性能研究.pdf

1、物理層網(wǎng)絡(luò)編碼(physical-layernetworkcoding,PNC)是網(wǎng)絡(luò)信息論重要研究方向之一的網(wǎng)絡(luò)編碼在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)物理層應(yīng)用的自然延伸,它充分利用節(jié)點(diǎn)廣播電磁波的加法特性,能夠顯著提升通信系統(tǒng)整體的吞吐量。隨著4G標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)無(wú)線中繼應(yīng)用的開(kāi)放,中繼不再局限于傳統(tǒng)的放大轉(zhuǎn)發(fā)功能,因此物理層網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)在未來(lái)無(wú)線通信領(lǐng)域中的發(fā)展前景十分可觀。本文主要研究物理層網(wǎng)絡(luò)編碼中的多發(fā)射機(jī)傳輸信號(hào)的異步問(wèn)題,主要探討中繼處接收信號(hào)的符號(hào)異

2、步和載波相位異步對(duì)物理層網(wǎng)絡(luò)編碼系統(tǒng)性能的影響。
　　本文對(duì)異步物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的研究是以無(wú)線雙向中繼信道模型為基礎(chǔ)進(jìn)行的。研究了異步物理層網(wǎng)絡(luò)編碼中基于BP算法的中繼譯碼方案的總體架構(gòu)。該架構(gòu)可以有效地應(yīng)對(duì)物理層網(wǎng)絡(luò)編碼中的符號(hào)異步和相位異步。
　　無(wú)信道編碼的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼(unchannel-codedPNC,UPNC)中,充分利用過(guò)采樣接收機(jī)的處理結(jié)果,在中繼處實(shí)現(xiàn)基于BP算法的譯碼過(guò)程。仿真結(jié)果表明BP算法能夠顯著地

3、削減異步導(dǎo)致的不利影響。尤其是在QPSK調(diào)制下的BP-UPNC中,當(dāng)存在半個(gè)符號(hào)偏移時(shí),相位異步造成的誤碼率性能損失可以從6dB左右下降到1dB以內(nèi)?；贐P算法的無(wú)信道編碼的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼中,符號(hào)異步可以使系統(tǒng)因相位異步引起有限的誤碼性能衰減。
　　有信道編碼的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼(channel-codedPNC,CPNC)中,在BP-UPNC的基礎(chǔ)上引入了信道編碼,實(shí)現(xiàn)中繼處的譯碼。本文使用了一種CCSDS標(biāo)準(zhǔn)下深空應(yīng)用的LDPC

4、碼與物理層網(wǎng)絡(luò)編碼進(jìn)行整合,并在權(quán)衡系統(tǒng)性能和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的情況下著重研究了非聯(lián)合的折中方案—XOR-CD方案。通過(guò)仿真可以得到與UPNC中類似的結(jié)論,符號(hào)異步可以改善相位異步造成的誤碼性能衰減。而且由于信道編碼相關(guān)性的引入,使得由符號(hào)、相位異步導(dǎo)致的系統(tǒng)性能變化比無(wú)信道編碼的情況更不敏感。
　　無(wú)論是BP-UPNC中還是XOR-CD方案的BP-CPNC中,若符號(hào)偏差可控,恰當(dāng)?shù)囊敕?hào)偏差會(huì)使物理層網(wǎng)絡(luò)編碼系統(tǒng)對(duì)相位異步具有更好的