基于AF-CDC-OFDM的差分网络编码

在多子载波、频率选择性衰落、双向中继转发信道中提出多中继协作的基于AF-CDC-OFDM的差分网络编码方法。通过多个协作中继的分布式循环延时编码及功率放大处理,两路终端发送的差分编码分组可获得完全的协作分集和频率分集增益。两路终端在检测对方的发送信号之前需要消除自干扰信号,为此,提出基于统计相关的自干扰分量估计方法。仿真结果表明,提出的差分网络编码能够获得完全的分集增益性能,对应的自干扰分量相关统计估计算法在慢衰落信道中与干扰分量完全消除的检测性能相比,仅有0.5 dB的信噪比损耗。     

基于规则变量节点度LT码的协作传输

规则变量节点度Luby变换（Luby transform, LT）码能够改善传统LT码编码过程中随机选取邻居节点方式导致的差错平台现象。提出一种新的实现规则变量节点度LT的编码方法,利用数组的赋值和清空操作来实现信息符号度值规则化,降低了现有方法的编码复杂度,并利用对度分布的修正来改善解码瀑布区;将该编码方法应用到协作通信系统中,并分析了误符号率性能。实验结果表明,此方法能节省系统编解码时间,有效降低误符号率差错平台,减少成功解码所需的平均传输开销。     

面向多源多目标协作网络的中继选择方法

在多源多目标无线网络中采用最佳中继协作方法时,多个通信对有可能同时选择同一个节点作为最佳中继来进行协作传输,从而导致最佳中继冲突问题,进而对系统的协作性能产生严重影响。为了解决这一问题,提出了两种低冲突的中继选择方法,并将其扩展至功率可分配场景;同时,还提出了一种支持功率分配的分布式选择方法。仿真结果表明,所提方法在保证系统分集增益不变条件下,相比于已有方法,显著降低了中继冲突情况发生,改善了系统协作效果;并在性能接近于最优方法的前提下,有效降低了中继选择方法的复杂度。     

无线传感器网络中的异步协作通信方案

为了改善多跳传感器网络的性能,提出了一种基于三种空间分集技术的异步协作传输模式.该模式是考虑非同步网络传输,多个传感器通过共享天线,形成虚拟多天线发送/多天线接收(MIMO)的协作通信,并利用空时编码、发射天线选择和信号空间分集三种空间分集技术,有效抵制传输信道的衰落,提高了系统的分集增益.通过蒙特卡罗仿真,结果表明,对比传统的单发单收传输模式和异步空时协作传输模式,该传输模式获得了更高的分集增益,提高了系统的性能,从而节省了网络的能量损耗.     

不均等双向解码转发机会中继通信性能分析

双向中继通信在保证传统单向协同通信空间分集收益的同时提高了频谱利用率。在双向不等速率要求场景下,针对结合解码转发网络编码的双向机会中继通信系统模型,给出了系统通信的近似中断概率闭式表达,并且提出了已知信道瞬时信息条件下的功率优化分配方法。仿真结果分析验证了解码转发双向机会中继通信的中断概率性能,表明在功率优化分配后和中等信噪比条件下,解码转发双向机会中继通信比模拟网络编码方式有2~3 dB的收益。     

空时频分组码的设计和GLRT解码算法

基于多输入多输出(MIMO)天线和正交频分多路复用(OFDM),提出了空时频分组编码方法,发射端的编码和接收端的解码都不需要信道状态信息(CSI)。利用广义似然比检验(GLRT)解码算法,导出了成对符号错误概率(PEP)上限和码的设计准则。分析表明,在频率选择性MIMO信道中,这种码能充分利用空间分集和频率分集,而且只有较低的编解码复杂性。仿真结果证实,在频率选择性MIMO信道中,提出的非相干空时频码相对空时分组码性能有很大提高。     

面向深空通信的中继协作喷泉码设计

针对未来深空超远距离通信无法建立有效的点对点链路及大路径损耗、大传播延时等难题,提出了一种基于中继协作网络模型下的喷泉编码转发方案。与现有的空间传输协议相比,喷泉码能够以较低的编译码复杂度为下行数据分组提供前向纠删保护,降低确认重传的次数,有效减少传输时延。在地球〖CD*2〗火星通信场景下,对中继编码协作转发方案的复杂度和能量开销进行了性能评估,并在理论上分析了中继卫星的位置对系统性能的影响。仿真结果表明,中继喷泉编码协作转发方案可有效节约深空环境下通信系统的能量开销。     

MDPSK判决反馈差分检测联合检测后最大比分集接收

针对MDPSK调制系统提出了采用判决反馈差分检测和检测后最大比合并的联合接收方法.设计了一种结构简单且可实现无限长判决反馈的差分检测器,在慢衰落多径信道中能够得到近似多符号最优检测器的检测性能,相比多符号检测计算量显著降低.分集接收可以有效的对抗多径衰落,采用检测后分集合并方法避免了检测前分集合并所需的同相化函数等复杂计算.仿真结果给出了联合接收方法的良好效果,复杂度分析表明了其易于工程实现.因此,所提算法是一种在慢衰落多径信道中具有低复杂度高性能的联合接收方法.     

基于OFDM系统的空时频分组编码方案

提出了一种空时频分组编码方案,其设计思路是:接收端通过子信道的相关特性确定不相关子载波组,并反馈给发射端;发射端基于反馈信息,利用星座旋转预编码矩阵和空时分组编码技术构建空时频分组编码。该方案只反馈子信道的相关性而无需反馈整个信道信息,可应用于任意数量的发射/接收天线,能获得极高的分集增益和带宽效率,且只有较低的解码复杂度。在瑞利衰落环境下的仿真结果证实了此方案的鲁棒性。     

基于差分编码调制的多址中继网络编码方法

现有多址接入中继信道（multiple-access relay channel,MARC）的网络编码技术多采用非差分调制,相干解调时会产生相位模糊。引用差分调制可克服此问题,但解调性能会损失约2.5 dB。为了弥补此损失,文中提出一种基于差分调制的比特交织编码调制迭代译码（bit-interleaved coded modulation scheme with iterative decoding,BICM-ID）方法。利用外信息转移图分析比较了两种编码（卷积码和低密度校验（low density parity check,LDPC）码）结合差分正交幅度调制（differential quadrature amplitude modulation,DQAM）在格雷和改进集合分割（modified set partitioning, MSP）映射下的性能,并做仿真对比。结果表明,对于差分调制,格雷映射比MSP映射更优。对于格雷映射,卷积码比LDPC码更优,有0.7dB的增益,且复杂度更低。     

OFDM协作网络中基于组合叠加导频的信道估计技术

针对三节点放大转发(amplify-and-forward, AF)的正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)协作中继网络,为了高效获取级联和单跳链路信道状态信息(channel state information, CSI),本文提出基于组合叠加导频的信道估计方案。新方案在源节点和中继节点分别将不同的导频叠加到发送数据上,目的节点利用源导频和中继导频分别完成级联(S→R→D)信道和单跳(R→D)信道的估计。为了消除叠加导频方案中信息符号对于各链路信道估计造成的严重干扰,源导频设计采用发端预处理的数据置零叠加导频(data nulling superimposed pilots, DNSP)方式,并提出了基于协作干扰消除(cooperative interference cancelation, CIC)的中继导频设计方案,新方案一方面借助直达(S→D)链路检测符号来消除中继数据对R→D信道估计的影响,另一方面利用迭代重构来弥补源节点数据失真和提高检测性能。仿真结果表明,新方案在避免训练导频占用带宽开销的同时能获得与传统频分复用(frequency division multiplexing, FDM)导频相近的性能。     

最优线性网络编码的分布式构造方法

针对单源组播网络,在合理的假设条件下,提出了最优线性网络编码(在吞吐率最大的前提下编码代价最小)的分布式构造方法。首先对线性网络编码的机理进行分析,得出了不同组播率下编码方案间的内在联系,导出了一个在线测试组播容量的策略;提出的方法以遗传算法为搜索引擎,结合随机线性网络编码,嵌入了在线测试组播容量的策略。通过合理地设计编码系数的生成规则和进化策略,在获得最大吞吐率前提下达到最小编码信道数的同时,构造出相应的编码方案,且编码系数保存在各节点中,从而可以采用确定性网络编码数据传输策略传输数据。仿真结果表明提出的方法是有效的。     

信道网络编码的联合迭代译码设计

在研究无线网络中物理层网络编码技术的基础上,提出了一种新型的适用于多址中继信道的信道 网络编码的联合迭代译码设计方案,即卷积Turbo码（convolutional turbo codes, CTC）与网络编码的联合迭代译码设计方案。方案中考虑到中继可能存在不能正确译码信源信息的情况,信宿可以有选择地选择合适的先验信息进行译码。仿真结果表明该方案具有较强的纠错性能,同时随着中继点和信宿端的接收天线NR和ND的增多,系统的纠错性能也随之增强,从而表明本文提出的方案广泛适用于多址中继信道环境中。     

多址接入中继系统中LDPC乘积码的优化设计

针对两个用户、一个中继节点、一个基站的多址接入中继系统提出了一种基于低密度奇偶校验（low density parity check,LDPC）乘积编码的网络编码方案。为了进一步提升系统性能,方案中采用了一种基于外信息转移（extrinsic information transfer, EXIT）图的LDPC乘积码度分布优化算法。该算法主要是对中继节点的LDPC乘积编码进行优化设计,同时可预测LDPC乘积码的迭代译码性能。性能分析与仿真结果表明：优化的网络编码方案进一步改善了传输网络的误码率性能,利用EXIT曲线图实现了迭代译码性能的近似估计。     

航班运行风险网络的传播与控制改进

为探究航班运行风险的产生、传播与控制过程, 首先统计华北区域航班运行数据共计76个风险节点。然后，采用偏秩相关系数构建风险网络, 再使用社团模块探测算法与三角最大滤波法验证网络适用性。并且, 提出一种适用于航班运行风险分析的SEIR(susceptible-infected-exposed-recovered)模型。根据动力学传播结果, 聚类定位网络传播中关键节点。最后, 采用前置预防与战术处置两类控制方案。计算结果表明，仅控制5个节点后, 感染峰值可降低18.44%, 峰值时间推后两个周期, 起降等重要操纵节点被感染次数平均下降11.74%。该方案在感染峰值、感染周期、重要节点感染3个方面的抑制效果均占优。以上结果证实, 所提方案可有效用于航班运行风险问题分析。     

基于四天线的并行空时分组编码方案

空时编码是一种结合信道编码和分集技术的新型的编码和信号处理方法,可以不需增加带宽而大幅度的提高无线通信系统的信道容量和传输速率,从而提供远高于传统单天线系统的频带利用率,空时分组码以其译码的简单性获得人们的广泛关注。为提高空时分组码的码元速率,在现有的空时分组编码方案的基础上,结合并行传输策略,提出了基于四天线的并行空时分组编码方案。与传统的空时分组编码方案相比,该方案能够在保证误码性能的同时提高码元速率,从而进一步提高了系统的性能。仿真结果验证了所提出的编码方案所具有的良好性能。     

不完美反馈下基于立即可解网络编码的多播重传机制

为进一步降低不完美反馈下无线多播网络的传输时延, 提出一种不完美反馈下基于立即可解网络编码的时延最小化重传方案。在综合考虑各接收端接收状态和传输链路丢包率的情况, 构造优先发送集, 并根据部分可观测马尔可夫决策过程计算优先发送集合中各接收端的置信状态。同时, 优化编码包生成算法, 简化立即可解网络编码图模型, 以快速生成重传编码包。仿真结果表明，本方案相比于传统方案, 能够有效降低解码时延和完成时延, 尤其是在接收端和数据包数较多的情况下优势更为突出。     

多址访问中继信道下多边LDPC码

为逼近解码前传半双工多址访问中继信道容量,提出一种多边低密度奇偶校验(low density parity check, LDPC)码校验点联合编码（parity jointly coded multi-edge type LDPC codes, PJCMET-LDPC）结构及其度分布优化方法。该结构视中继校验比特为PJCME-TLDPC码的一部分,目的端利用从信源和中继接收的消息联合译码获得所有信源信息。为了分析该编码算法的渐进性能,推导了基于消息错误概率的多边外信息转移图噪声门限分析方法。在此基础上,提出PJCMET LDPC码度分布优化方法。实验仿真表明,与SCC LDPC码和NCC -LDPC码相比,PJCMET-LDPC码可以获得更大的编码增益。