基于物理层网络编码的非对称中继系统性能分析

王江洪,谢 红

(哈尔滨工程大学信息与通信工程学院,哈尔滨150001)

1 引 言

网络编码(Network Coding,NC)由香港中文大学的R.Ahlswede、N.Cai、S.-Y.R.Li以及 R.W.Yeung于2000年首次提出[1],因其广播特性适于应用在无线网络中进行信息传输,从而吸引了众多学者进行相关研究,并有了大量的研究成果。典型的网络编码对已知信息采用简单的“异或”操作进行处理。网络编码的优势在于可以使网络以理论上界容量(根据最大流-最小割原理确定)进行数据传输。

N.Cai等在文献[2]中提出了线性网络编码的概念,详细论述了线性范围内达到系统理论容量界的问题,即仅在节点处进行线性网络编码,就可以达到网络的理论上限。Wu Y等在文献[3]中研究了双向中继网络中基于XOR运算的信息交换方法。

物理层网络编码(Physical-layer Network Coding,PNC)[4-6]通过在节点处采用恰当的调制解调技术,使得无线电磁波信号的叠加与数据比特流间建立起映射关系,将由于无线链路广播特性引起的信号间干扰转换为网络编码操作的一部分,从而改善系统性能并有效提升系统的吞吐量。

Louie等在文献[7]中详细论述了物理层网络编码在双向中继网络中的性能,从传输速率和误比特率方面进行了比较和分析。

分层调制(Hierarchical Modulation,HM)[8-10]技术将广播通信信号分为两种不同类型,根据数据不同的优先级给予不同的保护,即将高优先级的数据调制到高保护的比特位,低优先级的数据调制到低保护的比特位。该技术已经应用于数字广播通信系统DVB-T标准中。

在现有基于网络编码的中继网络研究中,均假设网络是对称的,而对于中继位置不对称造成的系统性能下降关注较少。……