改进的空域网络编码协作分集算法
基于空间分集增益的分布式快速空频编码算法

基于空间分集增益的分布式快速空频编码算法常本超;王丹;杨新锋【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2016(039)023【摘要】针对多点协作(CoMP)无线通信系统的下行传输问题,提出一种分布式快速空频编码(DF⁃SFC)的方案。
通过将小区边缘用户分组和分享相邻小区间的子载波获得空间分集增益,有效缓解了载波间干扰(ICI),基于此设计分布式解码器,将用户的解码复杂度降低到相同的非分布式空频编码最佳解码器的50%。
通过将所提方案与Alamouti多点协作和非多点协作方案做比较,对用户与其基站之间相对距离对比研究了可实现的传输速率,并且推断出它的性能上限和下限,用于确立小区边缘用户的阈值,实现在提出的多点协作和非多点协作模式之间切换,以提高整体性能。
仿真结果表明,在服务小区边缘用户方面提出的方案均优于Alamouti多点协作和非多点协作方案。
%Aiming at the downlink transmission problem of the coordinated multi⁃point(CoMP)wireless communicationsys⁃tem,a distributed fast space⁃frequency coding(DF⁃SFC)scheme is presented. The cell⁃edge users are grouped and the sub⁃car⁃riers among neighbor cells are shared to obtain the space subset gain,so as to alleviate the inter⁃carrier interference(ICI). In distributed decoder design based on above step,the user decoding complexity is reduced by 50% of the same non⁃distributed space⁃frequency coding optimal decoder. The proposed scheme is compared with Alamouti multipoint cooperation andnon⁃multi⁃point cooperation schemes. The achievable transmission rate ofthe relative distance among the user and its base station is studied. The performance upper and lower limits are inferred to determine the threshold of the cell edge users,realize the switching be⁃tween the proposed multipoint cooperation mode and non⁃multipoint cooperation mode,and improve the overall performance. The simulation results show that the proposed scheme is superior to the Alamouti multipoint cooperation and non⁃multipoint coo⁃peration schemes in service for the cell edge users.【总页数】5页(P29-33)【作者】常本超;王丹;杨新锋【作者单位】黄河交通学院信息管理中心,河南焦作 454950;黄河交通学院信息工程系,河南焦作 454950;武汉理工大学计算机科学与技术学院,湖北武汉430070; 南阳理工学院计算机与信息工程学院,河南南阳 473004【正文语种】中文【中图分类】TN919.3+1-34;TP391【相关文献】1.基于球形译码的分布式空频编码协同通信系统检测算法 [J], 俞晓帆;赵春明2.分布式空频编码协同通信系统中基于导频辅助的频域信道估计算法 [J], 俞晓帆;王新宇3.分布式空频编码协同通信系统中基于导频转发新时序的信道估计算法 [J], 俞晓帆;赵春明4.分布式空频编码协同通信系统分段ML迭代检测算法 [J], 俞晓帆;赵春明5.一种具有快速译码结构和优化编码增益的全分集空频码 [J], 王欣;傅冰;李颖;魏急波因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
网络编码技术在无线通信领域中的应用

网络编码技术在无线通信领域中的应用作者:张菊梅刁淑玲杨海英王晓东来源:《数字化用户》2013年第04期【摘要】本文通过从物理层角度对无线网络中网络编码与其他应用技术相联合进行分析,如将其与MIMO等相结合,充分利用冗余度,提高系统吞吐量,并根据未来网络的复杂环境阐述了其进一步的研究方向。
【关健词】网络编码无线通信联合网络编码是网络中为了提高网络吞吐量以及节省更多网络宽带而通过网络中继节点对网络信息流进行的存储或转发基础上实行的编码操作。
网络编码作为无线通信领域中的关键技术之一,对于节省网络空间的消耗以及频谱资源的利用率提升方面显示出了其重要的作用。
随着多径衰落等不利因素的影响下,在无线网络中如何进行网络编码方案的设计是当前我们面临的最具挑战性的一个问题。
一、联合网络编码技术随着无线通信领域的发展以及对网络编码技术的深入研究,对于在网络通信中如何获取更大网络吞吐量以及均衡网络负载和提升宽带利用率等方面网络编码技术无疑都发挥了非常重要的作用。
通过对网络编码技术与无线通信的其它应用技术相融合,对于提升无线网络环境和空间质量起到了重要的作用。
(一)网络编码与信道编译码的联合通过对网络编码技术与信道编译码技术融合获得了最佳的抗噪性能从而确保能够达到最大的信道容量。
联合编码技术利用中继传输中的冗余度来获取到分集增。
联合编码技术在网络能量和资源消耗、提升信道容量以及规避错误编码率方面都显示出了极强的优势,通过联合编码技术的应用,极大的降低了由信道噪声影响下带来的失真问题。
(二)网络编码与协作分集技术的联合协作分集技术是为了克服无线信道衰落问题而通过在多用户环境下,为其天线用户以及协作伙伴同步进行信息发送的服务,协作分集技术是通过对无线网络中继节点的协作,从而形成虚拟的天线系统而获得最大的分集增益率。
另外,在获取协作分集增益最大化效率的基础上,与网络编码技术进行结合还能获得网络编码的增益。
其联合编码技术通过在相互协作传输过程中,对无线网络中的信源节点和终端节点进行相应中继的放置,对于提高网络数据传输速率以及改善无线通信网络的抗衰落性能方面都有较为明显的作用,联合技术的应用极大的提升了无线网络资源效率和增加了无线通信系统容量。
针对解码转发协作分集的分布式伙伴节点选择算法

收稿日期:2008-1-31;最终修改稿收到日期:YYYY-MM-DD。本文得到国家自然科学基金(60673168)和国家 863 高技术研究发展计划(2006AA01Z207, 2008AA01Z203)资助。屈春河,男, 1977 年生,博士研究生,主要从事空时编码、协作通信和网络服务等方面的研究工作,E-mail: Chunhe.Qu@。 杨景,男, 1952 年生,教授、博士生导师,现为 UT 斯达康首席科学家,主要从事网络业务控制和集成体系结构等方面的研究工作, E-mail: James.yang@。张国清,男,1965 年生,副研究员、硕士生导师,主要从事计算机网络和网络科学等方面的研究工作,E-mner Selection Algorithm for Decode-and-Forward Cooperative Diversity
QU Chun-he 1,3 YANG Jing1,2 ZHANG Guo-qing 1
1(Institute of Computing Technology, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China 100190) 2(UTStarcom, Beijing, China 100027) 3(Graduate School of the Chinese Academy of Sciences, Beijing, China 100039)
为此,伙伴节点选择算法需要根据信道状态动态地调 整所选择的伙伴节点。 围绕着上述难点,本文研究了在解码转发协作分 集系统中的伙伴节点选择问题。本文利用平均误比特 率来衡量伙伴节点和目的节点的接收性能,并建立了 伙伴节点选择问题的数学模型,其能够在伙伴节点和 目的节点的平均误比特率分别满足给定约束下,使源 节点和伙伴节点的发射功率之和最小化。该模型不仅 能够开发多用户无线系统所固有的空间分集能力,保 证在无线链路上的传输性能,而且能够进一步提高网 络的通信容量和降低移动节点的能耗。本文还推导了 当 使 用 M-QAM (m-ary quadrature amplitude modulation)时伙伴节点和目的节点在瑞利衰减信道中 的平均误比特率公式。这些公式不仅能够刻画协作分 集系统在多径衰落信道中的性能,而且能够揭示系统 性能与伙伴节点之间的依赖关系。根据数学模型和误 比特率公式,本文提出了一种分布式的和自适应的伙 伴节点选择算法。本文所提出的算法不仅能够在分布 式的无线环境以极小的通信开销选择最优的伙伴节点 参与协作转发,而且能够根据信道状态的变化动态地 调整所选择的伙伴节点。因此,该算法能够适应无线 网络的分布性和动态性,易于在无线网络中实现和部 署。 本文的剩余部分组织如下:第二节提出了在解码 转发协作分集系统中伙伴节点和目的节点的平均误比 特率公式,并建立了伙伴节点选择问题的数学模型; 第三节推导了伙伴节点和目的节点闭合形式的平均误 比特率公式,并基于此提出了一种集中式的算法;第 四节提出一种分布式的选择算法,不仅具有较小的通 信开销,而且能够适应信道状态的变化;第五节对第 四节所提出的伙伴节点选择算法进行了数字仿真,并 给出了仿真结果;第六节总结了全文。
无线移动通信中的协作分集技术

号 处 理 方 式 相结 合 ,因此 得 到 了 广 泛 的 关 注 。多 人 多 出
a o n t o k n ec I n b e s ge ne n bi s n mu t- s r e vr n n o s a e t e r a t n a n e e ae a d h c e w r a d t. t a l s i l a tn a mo l i a e n e li u e n i me t t h r h i n e n s a d g n r t o vru l mu t a tn a t n mi e h t al w te t c iv r n mi d v r i . I h s p p r we i to u e h s n w e h oo y i i a l - n e n r s t r t a l s h m o t i a t o a he e t s t ie t a s y n t i a e n r d c t i e tc n lg n
刘 冰
( 解放 军信 息 工程 大 学 ,河 南 郑 州 4 0 0 5 0 2)
・・ 综 述
・
【 摘 要 】介绍 了一种 可用 于蜂 窝网等多种无线 网络 的新型 的协作分 集技术 , 多用 户的环境 中, 在 它允许具有 单天线 的移动终端
采用随机酉矩阵调制的协作分集传输算法

A Co o pe r a t i v e Di v e r s i t y Tr a n s mi s s i o n Al g o r i t h m Us i ng
Ra n do m Uni t a r y M a t r i x M o d u l a t i o n
性合并, 随后再 通过 共轭 处理使得 中继发 送 的信 号仅 占用 2个 时隙 传输 ; 在 目的节 点 , 该算法可以
利 用 复信 号特 性进行 解码 , 实现发 送信 号 实部 和虚部 的独 立解码 , 因而 降低 了解码 复 杂度 。仿真 结 果表 明 , 在 系统 具有 单 中继 节 点 以及 2个 中继 节 点 的 条 件 下 , R U— C D 算 法 分 别 比 MR C - D S TC算
基于网络编码的协作中继技术

计算机 工程 与设 计
COM P UTE ENGI R NEERI NG AN D DES GN I
M a. 0 2 r2 1
第3 3卷
第3 期
Vo . 3 No 3 13 .
基 于 网络 编 码 的 协 作 中 继 技 术
戴 丽妮 。 ,周 婷 ,徐 景 。 (.中 国科 学 院 上 海微 系统 与信 息技 术研 究 所 ,上海 20 5 ;2 海无 线通 信研 究 中心 , 1 0 00 .上 上 海 20 3 ;3 03 5 .中 国科 学 院 无 线传 感 网与通 信 重点 实验 室 ,上 海 20 5 ) 00 0
以提高网络的传输 可靠性 ,而 网络 编码可 以提 高网络 的吞 吐量 ,将 网络编码与协 作 中继相结 合 的传输模 式可 以进一
步提高 网络 的数据传输速率 _ 。 8 伽 在现有 的协作 中继 中使用 网络 编码的传输 方法 中,如 果 出现中继译码错误会造成误码 扩散 ,从而影响 系统 性能 。 为 了克服这一 缺点 ,本文 提 出了一种 基于软信 息 的 网络 编
adfr r ,D )传输协议 。 n wad F o
传输 的所有节点对数 据 的变换操 作 可以保 证最 终所 有接 收
节点正确恢复 出信 源所 发送 的所 有信息 。
在传统 的网络 中,作 为 中继 的节 点 只能对接 收 到的 各
个信号进行分别处 理 和各 自转发 ,这 对 于 网络 资源 有时候 是一种浪费 。网络 编码 技术 打破 了这种 限制 ,它允许 中继 节点对接收到 的信 息进 行 编码 ,并将 接 收到 的多个 数据 包
发来 的数据符号分别进行解调 ,得 到两 路 L R软信 息 。将 L
复数域网络编码并行中继优化算法
【 1 】S e n d o n a r i s A , E r k i p E , A a z h a n g B . U s e r c o o p e r a t i o n d i v e r s i t y - p a r t I I : i r a ・
并行 中继优化方案与 C F NC的 S E P 性能仿真实验结果如
但仍存在一些 问题 :信源 符号需要 2 N 个时隙才 能被 目的节 下 图 2所 示 。 大似然检测算法具有指 数级复杂度。为进一步提 高信 息传输
速率并改善通 信质 量,本 文提 出了复数域网络编码并行 中继 优化算法。
1 复数域 网络编码并行 中继优 化算 法 ( N 。 , N , 1 ) 网络 中的复数域 网络编码并行中继优化方案
的信息传输模型如图 l 所示。
・ r - g .s N R( d B 】
图2 ( 2 , NR, I )
图l 复数域 网络编码 并行 中继优化 方案 该方案包含两个 时隙: 时隙 l , N 个信源 同时 向N 个 中 继节点和 目的节点 D传输信息 ; 时隙 2 , 每个 中继节点将检测 到的 N 个信源 符号进 行编码操作, N 个中继节点将编码后 的 符号 同时发送 给 D,D对 接收到的符号进行 联合 最大似然检
当NR = 1 时, 并行 中继优化方案与 C F NC具有相 同的传输
时延 , D在两个 时隙内接收到每个信源节点发送的 1 个 符号, 传输 时延为 2 : 当N R > 1时, C F NC与并行 中继优化方案 的时延
差△= ( 2 N - l - i ) > 0 ( 1 ≤i ≤N ) , 一般 情况下 N R > 1 , 所以△> 0 , 当 N 增加 时, △随进一步增大。
【国家自然科学基金】_合作分集_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802
科研热词 中断概率 跨层设计 无线电中继通信 合作分集 认知无线电 覆盖范围 检测时间 检测性能 合作通信 合作检测 协作分集 分布式多用户 传输码率
推荐指数 3 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
科研热词 mimo 频谱感知 随机波束成形 资源分配 贝尔实验室分层码 认知无线电 自适应调制与编码 空时分组码 混和自动请求重传 比特分配 正交频分多址接入 正交频分复用 检测概率 无线通信 子载波分配 天线选择 多输入多输出 多用户分集 反馈 协作编码 协作mimo 功率分配 信道量化 信道反馈 信令开销 vblast-stbc解码 relay-stbc-harq ofdm
科研热词 多用户分集 非再生中继 遗传算法 误码率 解码转发 网络编码 秘密分享 比例公平调度 比例公平 正交频分复用 椭圆曲线 机会波束形成 服务质量 有限反馈 最大比合并 无线mesh网络 子载波分配 多重代理签名 多跳网络 块对角化 合作分集 合作中继 发送分集 协作通信 协作分集 协作传输 功率分配 代理签名 中继技术 中继信道 中断率 mimo系统 mimo
2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
科研热词 频谱检测 随机酉矩阵 认知水声通信 空移键控调制 最大比合并 天线选择 发射分集 压缩感知 协作网络 分布式计算 分布式空时编码 信号星座图
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
协作通信
浅谈协作通信学院:专业班级:姓名:学号:指导老师:A CB X Y Y 1 X 1 广播 多址源节点 目的节点 中继节点 基本中继信道摘要:为了提高移动通信系统的性能,通常需要在发射端进行分集。
而移动通信中的发射分集一般需要在发射端使用多根天线,但许多无线设备因受尺寸或硬件复杂度的限制,一般只有单根天线。
为此,专家提出了一种新的解决方法———协作通信。
该方法使用带有一根天线的移动台,在多用户环境中可以共享其他移动用户的天线,这样可产生多根虚拟发射天线,进而得到相应的分集增益,改善移动通信系统的性能。
关键词:协作通信,移动通信,发射分集1协作通信技术的提出及其研究缘由协作通信技术的起源可以追溯到Cover 和El Gamal 在1979年关于中继信道的研究工作——可以通过随机编码方案得到通信信道容量的下界。
他们研究了离散无记忆、加性白高斯噪声(AWGN)中继信道模型的信道容量,其中的所有节点工作在相同的频段上,从而将系统划分成一个广播信道和一个多址信道。
研究表明信道的容量大于源节点与目的节点间信道的容量。
他们首次提到了协作通信的模型。
之后的协作通信的研究基本都以此为基础。
协作通信源于中继信道,但有所不同。
具体区别如下表1.1所示: 表1.1 中继信道技术和协作通信技术的区别 中继信道技术 协作通信技术分析AWGN 信道的容量 应用于衰落信道中,主要目的是为了对抗多径衰落中继节点的唯一目的就是帮助源节点发送信息 整个系统的资源固定,各个用户即可充当中继节点帮助源节点发送信息,又可作为源节点发送自己的信息协作通信技术得以发展主要有以下几方面的因素:基于多天线(MIMO)系统空时信号处理的空间分集技术得到了广泛的研究;移动通信系统实现大带宽传输:设计一个大带宽系统(新系统),通过不同系统间的协作来构造具有更大传输带宽的系统(现网演进),有多余的网络资源;随着未来无线宽带通信系统可用频段的增高,视距传播环境会大大增加天线间的相关性。
浅谈协作通信网络中的合作编码技术
能 和协 作效 能 。
选距 离源 节 点更 近 的节 点 。 近 年 来 , c alR S my l Mih e o a 等研 究 了 时 变瑞 利 衰 落信 道 下 , 于 链 基 路信道状态信息 C I S 的自适应协作 T r o u b 编译码方案, 相关研究表明 , 时
2. 全双工与半双工通信方式下的合作编 码
1合 作编 码 技 术 .
近年来, 以协作分集为代表的多用户合作通信技术成为分布式无线通 信的研究重点。 多用户合作分集是一种使各用户共享天线, 通过不同的合作 方式以及相应的信号处理来获得空间分集增益的新型通信体制, 它能够实现 所谓“ 虚拟天线阵列 Av 的功能 , f v) 极大地改善无线通信系统抗衰落的性 能 , 高 资源 效 率 和 系统 容 量 。 提 基于 协 作分集 技术 的协作 通信 可 以采用 编码 技术 进一 步提升 系统 眭能 。 在检测转发协作策略的基础之上 , 结合编码思想, 协作( 中继) 可 或 节. 以根据检测结果决定是否参与协作, 这有力地保障了协作通信 的有效 陛, 避 免 了 错误 检测 条 件下 的 差错 传播 。 总而 言之 , 合作 编 码机 制 是信道 编 码 思想 和协 作通 信思 想 有机 融合 的产 物 。 首先, 源节点数据经过纠错编码后再发送 , 可以有效提高 中继节点及 目标节 点正 确 接收 数据 的概 率 。 其次, 为了避免在 中继节点能错误解码条件 下对协作通信的干扰和破 坏, 在中继节点处通常应对解码数据进行错误校验( 例如通过循环冗余校验) , 只在中继节点正确解码的条件下启动协作通信机制。 由于 中继节点的参与, 通 过合理 选择 协 作节 点 以确保有 效 的协 作 , 并在 中继 节 |处 采用 与源 节点 编 码 方 式和手 段 相互 呼 应 、 补 充 的纠错 编 码手 段 和方 式 , 作编 码 可 以在 互为 协 充分利用协作空间分集增益的基础上 , 获取额外的编码增益 , 取得更好的协 作通信性能。
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改进的空域网络编码协作分集算法
摘要:论文介绍了改进的空域网络编码协作分集算法,分析其在网络吞吐量、分集增益和检测复杂度方面的性能,并对符号错误概率进行计算机仿真。
关键词:协作分集空域网络编码
1 前言
基于网络编码的协作分集技术[1]的核心思想是在信道编码的基础上允许中继节点对经过它的数据进行解码和重编码,从而进一步压缩信息以获得编码增益。
为进一步提高信息传输速率并改善通信质量,本文提出了改进的空域网络编码(SFNC)协作分集算法。
2 改进的SFNC协作分集算法
图1给出了改进的16-QAM星座图,每个信号点都有特定的相位和幅度,代表4比特的数据符号0000~1111,星座各点的振幅分别为。
各信号点的最小相位差较大,容许较大的相位抖动。
图2给出了(2,1,1)网络中SFNC协作分集方案。
信源S1和S2在时隙1将编码后的信息和发送给中继节点R和目的节点D,R对和进行检测得到和,并在时隙2将编码符号发送给D,容易得到SFNC的吞吐量为1/2 sym/S/TS。
当信道无传输错误时,D在时隙1可检测得到信息x1和x2,在时隙2通过对接收到的符号进行异或操作能够分别得到x1和x2的另一个检测值。
因此SFNC协作分集算法获得2阶分集增益。
3 分析与总结
从网络吞吐量、分集增益、检测复杂度和符号错误概率(SEP)方面对SFNC 协作分集算法进行性能分析。
1)网络吞吐量和分集增益
该算法采用最大似然多用户检测,可以获得1/2 sym/S/TS的吞吐量,并实现完全分集,得到NR+1阶的分集增益。
2)检测复杂度
该方案中,NS个信源在前NR个时隙内连续向中继节点发送符号,中继节点Rj在每个时隙对信源发来的NS个符号进行最大似然检测,检测复杂度为2NS。
连续NR个时隙进行检测,其检测复杂度为NR·2NS。
每个信源在2NR个时隙内向目的节点D发送NR个符号,经过2NR个时隙,目的节点将检测到NSNR 个符号,其检测复杂度为2NSNR 。
3)SEP仿真性能曲线
从星座图映射的角度进行分析:该方案在信源节点将NS个星座映射到目的节点上较大的星座,在中继节点将NSNR个星座映射到目的节点上更大的星座。
在具有NS个固定信源节点的情况下,随着中继节点数目NR的增加,基于SFNC 算法的发送符号的最小距离dmin减小,编码增益减小,SEP增大;在具有NR 个固定中继节点的情况下,随着信源数目NS的增加,基于SFNC算法的接收符号之间的dmin将减小,达到同样的映射需要损耗编码增益,SEP增大。
基于SFNC 的协作分集算法获得较高的编码增益,SEP较低。
总结:基于SFNC的协作分集算法的优越性:能够达到sym/S/TS的高吞吐量,在NS和NR增大时更明显,同时能够获得NR+1阶分集增益,其SEP较低,且检测复杂度并未增加。
参考文献:
[1]Y. Chen,S. Kishore,and J. Li,“Wireless diversity through network coding” in Proc. Wireless Communications and Networking Conference,vol. 3,Apr. 3–6,2006,pp. 1681–1686.。