OFDM系统中基于网络编码的协作传输技术

协作通信是一种能够有效对抗信道衰落,增加系统吞吐量的空间分集技术。网络编码技术在平衡网络负载,增强网络健壮性方面有着显著的能力。在频率选择性信道环境下,将网络编码技术联合协作传输用于OFDM系统,并针对协作用户间信道可靠和不可靠两种情况,分别分析了系统的中断概率。仿真显示该策略能够有效提高系统在频率选择性信道下的传输性能。     

感知能力受限的认知无线电系统中的合作检测

为了实现可靠的宽带频谱检测,在感知能力受限的多用户认知无线电系统中使用合作频谱检测。首先对合作检测性能和系统平均传输吞吐量进行建模。在主用户网络可容忍的子频段传输冲突概率受限的前提下,研究多用户合作检测最优化问题,以最大化认知网络的平均传输吞吐量。使用穷举法获得系统的最优合作检测策略,并提出了一个启发式算法以简化计算复杂度。理论分析和数值仿真证明,提出的合作检测策略能有效提高认知无线电系统的频谱检测性能。     

双向四节点中继协作传输策略性能分析

讨论和研究了高频谱效率的双向四节点无线网络中继协作策略.其系统模型为线型放置的4个节点要通过中间2个节点的中继协作来实现2组数据的交换.基于该系统模型,给出了只采用叠加编码技术的双向中继传输策略(SC-relaying)和联合网络编码与叠加编码的双向中继协作传输策略 (JNSC-relaying),并对它们可获得的速率范围和吞吐量性能做了分析和讨论.数值分析结果表明,在可获得的速率范围性能方面,JNSC-relaying策略并没有明显的优势;然而在吞吐量性能方面,JNSC-relaying策略可获得明显的性能改进.     

多中继并行协同分集技术性能分析

协同分集是一种空间分集形式,无线网络中的终端通过分布式传输和信号处理技术共享天线和其它资源,构成一种“虚拟阵列“。协同分集能提高网络吞吐量、降低发射功率和抑制信道衰落效应。分析了多中继并行协同分集方式的性能,分别对前向放大、前向检测和编码协同技术开展研究。仿真结果表明,随着中继节点的增加,分集增益越高,选择方式更灵活,系统传输性能越好。     

无线组播网络中应用网络编码的动态组合重传算法

针对无线组播网络中降低数据包重传次数及对抗信道衰落、建立稳定无线连接的需求,提出了一种基于网络编码的动态组合重传算法。该算法采用动态线性组合编码算法(DLCCA),以提高无线组播网络带宽利用效率。首先,利用发送端向用户发送原始数据包;其次,通过组播网络的控制信道,发送端获取了网络用户的接收状态,对未正确解码的数据包进行编码,并在传输过程中根据网络状态采用动态组合策略来形成网络编码包,从而有效提高了网络的整体吞吐量。与此同时,还进一步提出了低复杂度编码算法,并分析了所提编码算法的性能,获得了相应的理论分析结果。仿真实验表明,与传统的无编码算法和XOR网络编码算法相比,动态组合重传算法可以显著减少30%的数据重传次数,提高了网络吞吐量。     

双向多天线系统下的栅格网络编码

多天线技术作为一种能够有效提高系统传输性能的技术,在无线通信领域得到了广泛的关注.在双向多天线系统中采用网络编码可以使两个源节点的信息交互在两个阶段内完成,而结合栅格编解码可以在保证低误码率的基础上进一步提高网络编码方案的传输速率,达到理论的信道容量的下界.首先介绍了衰落信道下双向多天线系统中结合栅格编码的网络编码传输方案,并给出了采用该方案时系统的最大容量下界.同时对多天线系统中预编码进一步优化能提高系统性能,并给出传输方案的性能仿真结果.     

基于归一化吞吐量的CDMA Ad hoc网络传输范围优化

针对CDMA Ad hoc网络节点传输范围优化问题,提出了基于归一化吞吐量的节点最优传输范围分析模型,推导出了不同扩频码分配机制下的节点最优传输范围。数值结果表明,与基于前向进阶尺度模型获得的最优网络参数相比,基于归一化吞吐量分析模型获得的节点最优传输范围变小而节点最优发送概率增大,进而导致单个节点的传输性能降低而整个网络的传输性能提高。扩频码分配机制影响节点最优传输范围的选取,在基于接收机的扩频码分配机制下,节点最优传输范围较大。     

井下移动无线网络吞吐量优化策略研究

井下移动无线网络是应用于无人机车驾驶系统的通信网络,提高其接入吞吐量是亟待解决的问题。针对井下多机车场景,文章提出了一种能使系统吞吐量最大化的接入控制策略。首先建立多轨旁接入点(access point,AP)多轨直道环境下的机车接入数学模型,然后通过理论推导得到系统吞吐量效用函数,提出基于此效用函数的机车接入控制策略,利用效用函数和机车接入控制策略保证了数据的多包接收以及吞吐量的最优化。仿真结果显示所提出的接入策略优化效果与传统策略相比有较大提高,其吞吐量提高50%以上。     

无线网状网络的COPE优化方案

COPE协议成功地把网络编码应用于实际之中,但COPE协议对节点编码数据包的要求限制了系统吞吐量的提升。针对该问题,在COPE的基础上提出了优化的ECOPE协议。通过对网络中常见的一种拓扑结构进行分析,降低节点编码数据包的限制,使输出队列中的数据包被编码的可能性增大,增加节点编码的数据包个数,减少网络中成功发送1个数据包需要的传输次数,从而提高网络的吞吐量。通过改变节点输出队列的长度,找出输出队列与数据包传输消耗的关系,减少发送数据包消耗传输次数。仿真结果与理论分析相符合。     

基于协作的高可靠性水声传感器网络MAC协议

为了对抗衰落,提高传输的可靠性,从而提高网络吞吐量,提出了一种用于提高水下通信可靠性的协作多址接入层(MAC)协议.该协议利用物理层的信噪比信息,设计协作竞争机制、协作节点参与及调度机制.该机制既保证了网络在恶劣信道环境下的可靠通信,又能避免良好信道环境下的协作资源过度消耗.仿真实验分析了提高水下通信可靠性的协作MAC(URC-MAC)的实际性能随设计参数值的变化趋势,并与基于时隙的实地捕获多址接入协议(SFAMA)进行了比较.结果表明:URC-MAC能提高网络的吞吐量.     

编码DS-SFH/BFSK/ALOHA分组网络在衰落环境下的性能

为了研究采用瑞德 -索洛蒙 ( RS)编码和扩频技术的无线通信网抗衰落能力 ,对 RS编码的 DS- SFH/SSMA分组交换网络在多径衰落下的性能进行了精确估计 ,比较了不同系统在多径衰落下的吞吐量性能。将扩频技术应用到无线数据网中提高了网络的抗衰落能力。研究表明在总的扩频比一定的情况下 ,通过适当的选择扩频因子和跳频点数可优化系统性能 ;应用 RS编码技术 ,系统的吞吐率得到了很大的改善 ,在一定的负荷范围内 ,采用编码的系统至少获得了 6d B的增益。     

基于信道冲击成型自适应机制的 WSN大数据采集算法

为解决无线传感网采集算法普遍存在的节点故障率高、链路抖动严重及抗噪性能较低等不足,提出了一种基于信道冲击成型自适应机制的无线传感网大数据采集算法。首先,根据无线传感网节点信号具有的分区及偏移特性设计了信道冲击成型方法,并基于编码率-信噪比-信号发射强度增益等参量构建能量密度与信道衰落匹配过滤方式,提高信号发射过程中能量密度;随后,通过传输信号与信道噪声具有的正交特性建立自适应抽样机制,根据垂直信号与噪声信号互相干涉中产生的正交效应进行匹配滤波,并针对节点采取了载波过滤的方式进行遍历过滤,降低了网络信号拥塞现象的发生。仿真实验表明:与当前常见的拉普拉斯抗噪传输算法(Laplasse Anti-Noise Transmission Algorithm,ANT-L机制)以及傅氏信号解析抗噪传输算法(Fourier Noise Analysis Algorithm for Noise Immunity,NI-FNA机制)相比,本文算法具有更高的数据吞吐性能,有效地降低了网络链路抖动现象,取得更低的传输误码率。     

基于二次置换多项式的滑动窗口网络编码算法

网络编码(NC)是对两个或多个数据分组进行组合的一种技术,能够较好地提高网络体系的数据传输.二次置换多项式(QPP)提供了良好的数据分组优化组合功能,可以提高编码效率.该文利用二次置换多项式结合滑动窗口技术,提出了一种新的网络编码算法(QPPSW-NC),该算法能够独立解码接收到的数据分组,并控制每个滑动窗口的解码复杂性,从而恢复原始数据.使用网络仿真软件NS2对QPPSW-NC算法进行了性能分析,并从网络吞吐量、编码开销、数据包传输时延、能源消耗和能源效率等参数进行性能评估.仿真结果表明,该文提出的QPPSW-NC算法能达到较好的数据吞吐量和编码效率.     

Throughput Gain of Random Wireless Networks with Physical-Layer Network Coding

This study analyzes the impact of Physical-layer Network Coding (PNC) on the throughput of a large random wireless network,including one-dimensional and two-dimensional networks.Three different transmission schemes,(1) a traditional flow-based scheme,(2) a network coding scheme,and (3) the PNC scheme are compared to show that the PNC scheme improves wireless network throughput by a constant factor without changing the scaling law compared to the traditional flow-based and network coding schemes.Furthermore,PNC can reduce the effect of interference for the one-dimensional networks,and has a tighter throughput bound for the two-dimensional network.     

一种多信道感知的无线网络编码方法研究

为了适应无线网络广播传输速率限制,针对现有多信道无线网络存在的吞吐率性能优化问题.本文以OFDMA中继网络作为应用实践背景,深入研究与分析了其满足于无线信道广播速率的网络编码方法.首先,以优化吞吐率性能作为第一要素,设计出一种支持编码感知的无线信道调度策略的全局方法;其次,证明了在其全局方法下网络编码感知的无线信道调度问题是NP难的且不存在PTAS解决方案;最后,设计出一种新型的启发式网络编码算法,即I-TPO.通过模拟实验与测试表明,I-TPO不仅有效优化了网络吞吐率性能,而且具有较低的时间与计算复杂度.     

一种新的无线mesh网络编码算法

针对网络编码可以在很大程度上提高网络吞吐量,但会增加网络的复杂性这一问题,构造了一个特殊的无线mesh网络拓扑结构,提出一个新的编码算法。该算法通过构造一个虚拟源节点,利用在无线组播网络中,仅需对进入中继节点的链路进行编码,进入目标节点的链路,直接路由选择就能达到网络编码所能够达到的容量。从而允许与目的节点相连接的中继节点收到数据包后直接路由选择。与传统的基于机会的网络编码COPE算法相比,该算法有效地减少了原始数据包传输的次数,从而提高了以网络编码增益来衡量的网络吞吐量。仿真试验验证了该算法的有效性。     

一种新的无线mesh网络编码算法

针对网络编码可以在很大程度上提高网络吞吐量,但会增加网络的复杂性这一问题,构造了一个特殊的无线mesh网络拓扑结构,提出一个新的编码算法.该算法通过构造一个虚拟源节点,利用在无线组播网络中,仅需对进入中继节点的链路进行编码,进入目标节点的链路,直接路由选择就能达到网络编码所能够达到的容量.从而允许与目的节点相连接的中继节点收到数据包后直接路由选择.与传统的基于机会的网络编码COPE算法相比,该算法有效地减少了原始数据包传输的次数,从而提高了以网络编码增益来衡量的网络吞吐量.仿真试验验证了该算法的有效性.     

NDN协议下的网络编码传输性能研究

当前的信息爆炸时代使得海量数据集中出现,数据传输速率呈指数级增长,数据命名网络（named data networking, NDN）中特有的大数据量的计算与存储方式,传统的互联网体系架构已经无法满足大数据量网络的性能需求.本文在NDN网络中引入网络编码技术,拟解决NDN传输协议下的网络传输性能问题,着重探讨了时延以及吞吐量两个网络性能参数.实验结果表明网络编码机制下能够实现多播路由无法达到的吞吐量,而且将多播路由下的网络时延减小了将近50%,改进网络性能,节省了网络传输资源,满足当前处理大数据业务的要求.      

基于物理干扰模型的分布式传输调度算法

传统上对无线多跳网络中传输调度问题的研究是基于协议干扰模型的。该模型对问题的分析比较简单,通常会使调度算法的性能较差。该文提出了一种基于物理干扰模型的分布式调度算法来提高网络吞吐量。物理干扰模型反映了接收节点的信干噪比(SINR),是对现实场景中干扰的一种更精确的抽象。该文将传输调度问题建模为整数线性规划(ILP)问题,然后将其松弛为一般的线性规划(LP)问题,提出一种分布式算法来求解LP问题的最优解,进而计算传输调度问题的最优解。在该分布式算法中,每个节点只需要本地的信道信息便可以计算出最优的传输概率,从而实现最优调度。仿真结果表明:该算法可以很快收敛到最优解,并且吞吐量性能与中心式算法接近。