摘 要: 將LDPC信道編碼與物理層網(wǎng)絡(luò)編碼結(jié)合起來,通過碼字疊加的原理,提出了一種新的聯(lián)合信道編碼技術(shù)。該技術(shù)通過將中繼節(jié)點(diǎn)處經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)編碼的信號作為冗余碼,與原編碼信號共同組成聯(lián)合編碼信號,有效降低了通信系統(tǒng)的誤比特率,提高了系統(tǒng)傳輸性能。
關(guān)鍵詞: 網(wǎng)絡(luò)編碼;LDPC;校驗(yàn)矩陣H;聯(lián)合信道編碼
網(wǎng)絡(luò)編碼是近幾年提出的一門新興理論[1-2],其基本原理就是傳輸鏈路上的中繼節(jié)點(diǎn)對接收到的信息進(jìn)行處理后再進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā),而目的節(jié)點(diǎn)最終能夠恢復(fù)這些被處理的信息,理論證明網(wǎng)絡(luò)編碼可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)最大流傳輸。在參考文獻(xiàn)[3]和參考文獻(xiàn)[4]中提出了物理層網(wǎng)絡(luò)編碼(PNC),并且證明PNC相對于直接傳輸而言,具有更高的性能增益。
由于在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中信道并不獨(dú)立,參考文獻(xiàn)[2]指出,在隨機(jī)線性編碼理論中,網(wǎng)絡(luò)編碼和信道編碼分離定理不一定成立[5],因此,在無線網(wǎng)絡(luò)中,網(wǎng)絡(luò)編碼與信道編碼往往需要聯(lián)合設(shè)計(jì)[6]。
低密度奇偶校驗(yàn)碼(LDPC)編碼技術(shù)的理論研究表明:1/2碼率的LDPC碼在BPSK調(diào)制下的性能距信息論中的香農(nóng)限僅差0.004 5 dB,是目前最接近香農(nóng)限的糾錯(cuò)碼。LDPC碼的譯碼常見算法是基于迭代運(yùn)算的傳播置信算法(BP譯碼算法),已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在通信技術(shù)的其他方面。
本文通過將以上兩種技術(shù)相結(jié)合,提出一種基于LDPC碼和物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的聯(lián)合信道編碼技術(shù),將其應(yīng)用在無線通信網(wǎng)絡(luò)中,可以有效地降低誤比特率和誤幀率,從而提高系統(tǒng)的傳輸性能。
3 性能仿真
采用計(jì)算機(jī)仿真的方法給出具體的性能比較,主要比較傳統(tǒng)的非協(xié)作編碼方式與本文提出的基于LDPC和網(wǎng)絡(luò)編碼的聯(lián)合信道編碼技術(shù)的性能差異,并最終給出仿真結(jié)果。實(shí)驗(yàn)的仿真平臺(tái)為MATLAB,仿真系統(tǒng)使用BPSK調(diào)制,信道為AWAN信道,BP算法譯碼迭代次數(shù)為20次。
仿真結(jié)果如圖2、圖3所示,在相同的傳輸信道信噪比下,相對于傳統(tǒng)的非協(xié)作編碼方式,基于LDPC和物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的聯(lián)合信道編碼技術(shù)具有更低的誤比特率和誤幀率。并且隨著信道信噪比的不斷改善,聯(lián)合信道編碼技術(shù)相對于傳統(tǒng)編碼技術(shù)有了明顯的性能改善,在BER為10-3時(shí),已經(jīng)有了大于5 dB的性能增益。
經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明,聯(lián)合信道編碼可以有效降低系統(tǒng)的誤比特率,提高系統(tǒng)傳輸性能。
本文提出了一種基于LDPC與物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的聯(lián)合信道編碼技術(shù)。在接收節(jié)點(diǎn),接收器接收來自兩個(gè)用戶的信息包以及從中繼處經(jīng)過聯(lián)合信道編碼的信息包,并且對其進(jìn)行譯碼。從最終的性能仿真結(jié)果來看,相對于傳統(tǒng)的非協(xié)作編碼方式,聯(lián)合信道編碼技術(shù)有效地降低了通信網(wǎng)絡(luò)的誤碼率,能夠提高系統(tǒng)傳輸性能。
參考文獻(xiàn)
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