多向中繼通信中的網路編碼算法設計以及性能研究

《多向中繼通信中的網路編碼算法設計以及性能研究》是依託北京交通大學，由王方剛擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：多向中繼通信中的網路編碼算法設計以及性能研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王方剛
• 依託單位：北京交通大學

項目摘要

網路編碼作為本世紀新興技術，已成為多個學科領域的研究熱點。目前對雙向和多向中繼網路編碼的研究主要針對用戶對稱傳輸的問題，而實際通信系統普遍存在多用戶同時進行非對稱傳輸的情況，該情況下網路編碼設計尚不明確。本課題擬研究兼容對稱和非對稱傳輸的通用多向中繼通信中的網路編碼算法設計。首先建立兼容兩種傳輸的通用多向中繼通信模型，在該模型基礎上進一步分析多向中繼信道容量，作為後續設計基於網路編碼傳輸方案的指導思想和有效性評估手段。然後以傳輸有效性和公平性等為最佳化目標，以實際系統中發射功率上限等為約束，建立網路編碼、中繼技術、多天線技術，功率分配以及多用戶調度等關鍵技術的聯合最佳化模型，從全局最最佳化的角度提出多技術聯合設計機制，探索兼容對稱和非對稱傳輸的通用多向中繼通信中的網路編碼算法以及有效的傳輸方案設計。本課題將為豐富網路編碼理論提供思路，為網路編碼技術的標準化進程與實際套用提供理論支持。

結題摘要

網路編碼作為本世紀新興技術，已成為多個學科領域的研究熱點。雙向和多向中繼通信作為物理層網路編碼的典型套用場景，受到廣泛關注。本項目針對目前多向中繼通信的通用性及實用性問題，研究了兼容對稱和非對稱傳輸的通用多向中繼通信中的網路編碼算法設計及其在蜂窩通信系統中的套用：建立了兼容兩種傳輸的通用多向中繼通信模型，有效實現了任意業務需求的數學表述；在該模型基礎上進一步分析多向中繼信道容量，提出了單數據軌道和雙數據軌道的嚴格容量自由度；提出了最小均方誤差和最大傳輸速率兩個準則的等效機制，利用中繼預編碼和用戶接收濾波的聯合最佳化，採用疊代算法，設計了有效的多向中繼方案；提出了迫零準則下最大傳輸速率的閉合表達式，降低了上述疊代算法的複雜度；提出了基於最小均方誤差和最大總體速率的分散式中繼方案，並能夠套用於蜂窩中繼系統，提升現有網路的吞吐量；提出了一種蜂窩網路中通用的多雙向中繼結構，設計了多天線中繼及多基站、多用戶的收發信機結構，通過有效的功率分配獲得近似最優的吞吐量性能；分析了不同場景下單向、雙向中繼的吞吐量性能，表明雙向中繼在某些特殊場景下性能不及單向中繼通信，基於該結論，提出一種單向、雙向中繼混合設計方案，該混合方案可以有效根據所需傳輸場景設計合理方案。本項目建立了網路編碼、中繼技術、多天線技術，功率分配以及多用戶調度等關鍵技術的聯合最佳化模型，從全局最最佳化的角度提出多技術聯合設計機制，提出了兼容對稱和非對稱傳輸的通用多向中繼通信中的網路編碼算法以及有效的傳輸方案設計。本課題為豐富網路編碼理論提供思路，為網路編碼技術的標準化進程與實際套用提供理論支持。