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2013 年 6 月 Journal on Communications June 2013
第 34 卷第 6 期
通 信 学 报
Vol.34
No. 6
基于协作中继的多元网络乘积码
淦明,李辉,戴旭初
(中国科学技术大学 电子工程与信息科学系,安徽 合肥 230027)
摘 要:相比基于 XOR 的网络编码协作方案,网络乘积编码协作方案是一种更有前景的抗衰落技术,既能明显
地提高误码率性能,又能减少网络中所需要的中继个数。基于协作多址接入场景设计了一种多元网络乘积编码协
作方案,通过深入的理论分析表明所构建的网络乘积码能实现近似高斯权重分布,从而能明显地提高误码纠错率。
仿真结果也验证了该协作方案相比传统网络乘积码能获得更高的误码率性能。
关键词:网络编码;乘积码;权重分布;分布式编码;高码率
中图分类号:TN92 文献标识码:A 文章编号:1000-436X(2013)06-0108-06
Multi-component network product coding for cooperative relaying
GAN Ming, LI Hui, DAI Xu-chu
(Department of Electronic Engineering and Information Science, University of Science and Technology of China, Hefei 230027, China)
Abstract: Network product coding, a promising and anti-fading technology, can not only outperform the conventional
XOR based network coding scheme in bit error rate performance, but also reduce the number of relays required in the
network. A multi-component network product coding scheme was designed for cooperative multiple access scenarios.
Analytical results are developed to show that the constructed network product codes are able to realize asymptotically
Gaussian weight distribution which is desirable to good error-correcting ability. Simulation results are also provided to
demonstrate the performance of the proposed scheme.
Key words: network coding; product coding; weight distribution; distributed encoding; high rate coding
1 引言
在现代无线通信中,协作中继是通过采集和利
用无线网络中离散分布的节点信息,节点终端间共
享彼此之间的天线,形成虚拟 MIMO 系统,达到充
分利用频谱、获得分集增益、实现信息分布式传输
与处理的分集技术。由 Ahlswede
[1]
引入的网络编码
已被成功应用在中继节点上,如文献[2]提到在协作
中继系统中通过充分利用多播传输中信息分组之间
的相关性来获得容量的显著提高,然而基于
XOR 的
网络编码稳健性较差,易错误传播并且难以推广到
多用户场景。因此,近来许多研究工作
[3~5]
的重点转
移到联合设计信道编码和网络编码,文献[5]提出了
一种 LDPC 码和网络编码的联合编码,利用编码图
匹配网络拓扑结构图,从而获得高分集增益,大幅
度地提高了误码率性能。
为了加强错误纠错性能并同时能支持多个用
户,文献[6~10]提出一种网络乘积编码协作方案,
把分布式乘积码应用到协作中继中,它们分别使用
汉明码、BCH 码和 LDPC 码作为子码,通过相互独
立的路径转发乘积码的不同部分到目的端。另外,
文献
[11]提出了中继端转发乘积码的校验软信息到
目的端。然而,这些在目的端构建的全局乘积码的
权重分布远达不到高斯分布。如文献[12~14]指出,
一种码长很长的码字若它权重分布趋近于高斯分
布,则该码字具有良好的误码率性能,文献[15]也
收稿日期:2012-09-05;修回日期:2013-01-10
基金项目:国家自然科学基金资助项目(41074055);国家科技重大专项基金资助项目(2011ZX03003-001-03);
安徽省高校自
然科学基金资助项目(KJ2011A275)
Foundation Items: The National Natural Science Foundation of China(41074055);
The National Science and Technology Major
Project of China
(20
11ZX03003
-
001
-
0
3
)
; Th
e Natural Science Foundation of Anhui Province (KJ2011A275)
doi:10.3969/j.issn.1000-436x.2013.06.013
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