物理层网络编码无线通信系统数据链路层的设计与实现

发布时间：2019-09-05 08:48

【摘要】：物理层网络编码(Physical-layer Network Coding,PNC)应用于无线网络,允许多路通信同时进行,可以产生比传统网络编码更高的吞吐量。PNC已发展成一个广泛的网络编码子领域,并在诸多应用场景中得到关注和研究。软件定义无线电,是以数字信号处理理论为基础,在通用的硬件平台上,将尽可能多的功能以软件的形式来实现的一种无线电技术,已广泛应用于无线通信的研究,甚至在商用无线网络中也开始逐渐地部署。目前,PNC的研究主要集中在物理层方面,对于数据链路层的研究相对较少。为了实现可靠的实时PNC(Real-time PNC,RPNC)应用,必须考虑数据链路层的设计。本文首先介绍了RPNC物理层关键技术,然后以双向中继网络为模型,重点关注RPNC无线通信系统数据链路层的设计与实现。具体地,针对RPNC系统中Beacon模式和Burst模式MAC协议开销大、系统吞吐量低的缺点,提出了一种低开销XOR模式MAC协议以调度节点的传输。XOR模式MAC协议用下行链路异或分组同步节点的传输。此外,在传统端到端TO-ARQ(Terminal-Only ARQ,TO-ARQ)的基础上,为RPNC设计了中继协作TR-ARQ(Terminal-Relay ARQ,TR-ARQ),以确保可靠的分组传送。TR-ARQ在中继解码XOR分组出错时,立即发送NACK请求端节点重传相应数据分组。相比于TO-ARQ,TR-ARQ通过中继节点的协作能尽快推进发送窗口的左边界。本文使用USRP/GNU Radio软件定义无线电平台搭建了双向中继网络RPNC系统。RPNC系统以OFDM PNC为原型,数据链路层实施新的设计以支持真实TCP/IP应用。文中RPNC实现了两终端节点通过中继实时传输图片文件。本文通过实验对比分析了RPNC系统在XOR、Beacon以及Burst三种不同模式MAC协议下的吞吐量,结果验证了XOR模式MAC协议具有更高系统吞吐量,更能满足实时性的要求。同时,本文通过实验对比了TR-ARQ和TO-ARQ的RPNC系统吞吐量和时延性能,结果表明RPNC采用TR-ARQ具有较低的时延,并且能明显改善系统的吞吐量。
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN92

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 李繁;;网络编码技术原理及应用[J];成都纺织高等专科学校学报;2012年01期

2 姜邱;;基于网络编码的无线网络技术探讨[J];黑龙江科技信息;2012年19期

3 杨蕊;;网络编码在无线网络中的应用及发展趋势[J];科技创业月刊;2013年05期

4 付琳;付志雄;;网络编码理论与研究方向[J];通信与信息技术;2007年01期

5 崔凯;王丽;;网络编码技术及其在通信网络中的应用[J];黑龙江科技信息;2007年04期

6 付琳;付志雄;;网络编码研究[J];科技资讯;2007年07期

7 付琳;周亮;李少谦;;网络编码的研究进展[J];电信科学;2007年05期

8 陶少国;黄佳庆;杨宗凯;乔文博;熊志强;;网络编码研究综述[J];小型微型计算机系统;2008年04期

9 覃团发;廖素芸;罗会平;;无线Mesh网络中网络编码的文件共享模型[J];电讯技术;2008年05期

10 王静;赵林森;刘向阳;王新梅;;无线网络中一类多播网络的网络编码[J];计算机科学;2008年09期

相关会议论文 前10条

1 ;全国第十六届信息论学术年会暨全国第二届网络编码学术研讨会征文通知[A];中国电子学会第十五届信息论学术年会暨第一届全国网络编码学术年会论文集（上册）[C];2008年

2 ;全国第十六届信息论学术年会暨全国第二届网络编码学术研讨会征文通知[A];中国电子学会第十五届信息论学术年会暨第一届全国网络编码学术年会论文集（下册）[C];2008年

3 沈丽丽;侯春萍;杨家琛;;网络编码在无线网络中的信息交换[A];无线传感器网及网络信息处理技术——2006年通信理论与信号处理年会论文集[C];2006年

4 黄佳庆;李挥;;网络编码理论研究进展[A];中国电子学会第十五届信息论学术年会暨第一届全国网络编码学术年会论文集（下册）[C];2008年

5 李令雄;龙冬阳;;一个非多播网络上网络编码可解性的证明[A];中国电子学会第十五届信息论学术年会暨第一届全国网络编码学术年会论文集（下册）[C];2008年

6 李世唐;郑宝玉;;基于机会式网络编码的两用户协作[A];2009年通信理论与信号处理学术年会论文集[C];2009年

7 付子义;宋昀;;网络编码技术研究[A];武汉(南方九省)电工理论学会第22届学术年会、河南省电工技术学会年会论文集[C];2010年

8 邓波;;基于网络编码的移动通信技术[A];《IT时代周刊》论文专版（第300期）[C];2014年

9 王伟;岳殿武;;协作中继网中的复数域网络编码[A];2009年中国高校通信类院系学术研讨会论文集[C];2009年

10 黄佳庆;王亮;张惕远;程文青;;有环网络中卷积网络编码的码构造算法[A];2008通信理论与技术新发展——第十三届全国青年通信学术会议论文集（下）[C];2008年

相关重要报纸文章 前2条

1 ;网络编码将引发下一代网络革命[N];网络世界;2007年

2 Patrick Nelson　编译 刘贝贝;TCP/IP将死？[N];计算机世界;2014年

相关博士学位论文 前10条

1 周志恒;无线网络中基于网络编码的数据恢复与重传机制及其算法[D];电子科技大学;2014年

2 海龙;无线网络中流间网络编码的研究[D];大连理工大学;2015年

3 梁天;协作中继通信系统中的资源分配及物理层网络编码问题研究[D];东南大学;2016年

4 宁兆龙;无线Mesh网络中面向网络编码的调度机制研究[D];东北大学;2014年

5 韩莉;面向无线网络的网络编码技术研究[D];南京理工大学;2016年

6 王俊义;编码分组网络的效用最大化及网络编码在应用方面的研究[D];北京邮电大学;2008年

7 宋谱;基于广播优势的无线网络编码系统性能分析与应用研究[D];北京邮电大学;2009年

8 黄辰;基于网络编码的无线网络通信机制研究[D];华中科技大学;2010年

9 王宁;网络编码在无线通信中的应用研究[D];北京邮电大学;2009年

10 郝琨;网络编码关键技术及其应用研究[D];天津大学;2010年

相关硕士学位论文 前10条

1 陈盼盼;物理层网络编码在多中继协作通信系统中的性能研究[D];西南交通大学;2015年

2 杨璐;基于译码转发中继的物理层网络编码方案设计[D];西南交通大学;2015年

3 段曼曼;基于网络编码的无线网络可靠传输技术研究[D];西南交通大学;2015年

4 张绘;无线网络的网络编码节点优化技术[D];西南交通大学;2015年

5 王应松;SINR下基于物理层网络编码的无线网络容量研究[D];曲阜师范大学;2015年

6 朱畅;基于网络编码的无线传感网数据传输技术研究[D];苏州大学;2015年

7 徐千慧;高阶调制下物理层网络编码中继映射方案设计与性能分析[D];哈尔滨工业大学;2015年

8 邢杰;基于网络编码的无线体域网容错性研究[D];广西大学;2015年

9 吴端;基于网络编码及神经网络的传感器数据收集及融合[D];电子科技大学;2015年

10 唐思腾;网络编码协作中继通信系统资源分配的研究[D];贵州大学;2015年

，

本文编号：2532098