双向中继网络中Turbo码的外信息转移图辅助设计

论文摘要

中继协作通信技术可以带来空间分集增益,因而受到了广泛的关注。在中继网络中使用物理层网络编码,可以在不损失分集增益的前提下有效地改善中继网络的传输速率和吞吐量,是目前学术界的研究热点之一。无线双向中继信道是研究无线通信网络的基本模型之一,可以看作是组成无线多跳网络的重要单元。Turbo码由于具有逼近Shannon极限的性能,将其运用于中继协作通信系统可以获得良好的编码增益,而从进一步提高系统性能。基于上述考虑,本文着重讨论Turbo码与物理层网络编码在无线双向信道模型上的联合设计及其优化设计方法。本文介绍了一种运用于双向中继网络的两用户低复杂度Turbo译码-物理层网络编码方案。在中继节点,通过简化的联合等效trellis图,将两个源节点的Turbo码等效为一个新的并行级联码,并使用该并行结构的Turbo译码器直接获得网络编码信息。为了获得更优的系统性能,运用外信息转移图的分析方法对中继节点的物理层网络编码结合Turbo译码的处理做了大量的仿真实验分析,总结出一系列设计规律。结果显示,源节点采用相同的递归系统卷积码作为分量码时,选用更多的寄存器数目和选用本原多项式码都能够获得更优的性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 传统协作分集
• 1.2.1 放大转发模式
• 1.2.2 译码转发模式
• 1.2.3 编码协作模式
• 1.3 网络编码概述
• 1.4 基于网络编码的协作通信
• 1.5 本文的研究工作及内容安排
• 第二章 Two-Way 中继信道和物理层网络编码
• 2.1 无线Two-Way 中继信道模型
• 2.2 无线Two-Way 中继信道的传输方案
• 2.2.1 传统的四时隙传输方案
• 2.2.2 直接网络编码的三时隙传输方案
• 2.2.3 物理层网络编码的两时隙传输方案
• 2.2.4 性能比较
• 2.3 物理层网络编码和信道编码的联合设计
• 2.4 本章小结
• 第三章 物理层网络编码与 Turbo 码的联合设计
• 3.1 Turbo 码
• 3.1.1 Turbo 编码器
• 3.1.2 Turbo 原理
• 3.1.3 Turbo 码的译码
• 3.2 物理层网络编码与Turbo 码的联合设计
• 3.2.1 系统模型
• 3.2.2 中继的联合等效Turbo 码
• 3.2.3 联合译码的物理层网络编码
• 3.3 简化算法
• 3.3.1 对称状态
• 3.3.2 构造简化的联合等效trellis 图
• 3.3.3 算法复杂度
• 3.4 本章小结
• 第四章 Turbo 译码-物理层网络编码的 EXIT chart 分析
• 4.1 外信息转移图
• 4.1.1 分量码的转移特征
• 4.1.2 Monte Carlo 简化算法
• 4.2 Turbo 译码-物理层网络编码的EXIT chart 分析
• 4.2.1 简化trellis 图算法的外信息转移分析
• 4.2.2 交织器长度对性能的影响
• 4.2.3 寄存器长度对性能的影响
• 4.2.4 Turbo 码多项式对性能的影响
• 4.2.5 阈值分析
• 4.3 分析总结
• 第五章 结束语
• 致谢
• 参考文献