码率码长自适应极化码的中继协作传输研究

发布时间：2020-04-15 19:45

【摘要】：为满足高质量多媒体业务的传输需求,迫切需要传输效率更高的无线网络。未来无线网络不仅要有高容量和高可靠性,还应有高移动速率和高频谱利用率。协作传输是可获取分集增益的虚拟多输入多输出(MIMO)技术,极化码是理论上可达香农限的编码技术,它们都能有效提高传输链路的可靠性和有效性。本文基于这两种通信技术,针对极化码码长不能自适应问题,提出了相应的删余图样选择策略,并将码率码长自适应极化码用于协作传输,针对不同协作协议下的极化码协作传输问题,给出了相应的极化码编码协作方案。全文主要内容及创新点总结如下:(1)本文分别介绍了中继协作传输理论基础和极化码编译码理论。首先介绍了中继传输的模型、中继选择及功率分配,着重分析了放大转发(AF)协作协议、译码转发(DF)协作协议。然后,介绍了极化码的信道极化理论,编码方法,分析了极化码的两类译码方式:连续删除(SC)译码和置信传播(BP)译码,最后,分析比较了几种极化码的构造算法:蒙特卡洛罗算法,密度进化算法和高斯近似算法。(2)最初由极化理论得到的极化码码长被限定为二的次幂,为了获得码长自适应的极化码,本文针对现有删余极化码的不足,提出了一种基于极化的反馈代价删余的删余图样选取方案。该方案以极化效果保留为目的,选择次优子信道作为代价位,并以此代价位对应的输出位作为删余图样,再通过反馈调整代价位的值来获得缩短极化码。仿真结果表明:在不同信道、不同码率条件下,由本文建议方法生成的缩短极化码性能均优于位反转置换算法生成的缩短极化码和末尾直接删余生成的缩短极化码。在加性高斯白噪声信道(AWGN)信道下,当误块率为10-3时,由本文方法生成的码率为0.5的缩短Polar码相比于位反转置换算法可获得0.5dB的增益,编码性能有较大提升。(3)码率码长自适应极化码应用于协作传输,可以根据不同的协作协议调整码率码长自适应极化码的编译码策略。为了进一步提高协作系统的频谱效率,本文在编码协作(CC)条件下,基于删余极化码提出了一种协作编码方法。该方法运用删余极化码编码理论,将信息分割为变长码字N1和N2,通过源节点S和中继节点R分别传递码字N1和码字N2,完成协作传输的目的,最终,在目的节点D,通过互补信息组合后完成译码得到信息。仿真结果表明:相比于未协作,在相同功耗条件下,采用删余极化码CC协作可获更优的性能;在相同性能条件下,可节省系统整体功耗。相比于AF协作和DF协作,CC协作性能在加性高斯信道AWGN中更胜一筹,而在瑞利衰落信道中,DF协作和AF协作更优。
【图文】：

场景,中继,协作模型,源节点

点是接收信息的对象。在协作传输中，用户既是源节点，也可以是其它用户的中继节点，抑逡逑或是目的节点。然后，根据中继节点的数量，可将模型分为单中继协作模型和多中继协作模逡逑型。图２．１是两种简单的单中继模型和多中继模型的应用场景。逡逑Ｉ邋Ｗ邋ｙ逦Ｄ逦ｓ逦协作设备Ｄ逡逑（ａ）单中继场景逦（ｂ）双中继场景逡逑图２．１两种协作场景逡逑图２．１邋（ａ）是单中继协作模型场景，一个用户作为源节点Ｓ，一个用户作为中继节点Ｒ，逡逑６逡逑

示意图,协作模型,中继

Ｓ广播信号给中继节点Ｒ和目的节点Ｄ，在阶段／／，中继节点Ｒ将接收到的源节点Ｓ的信息逡逑经过某种协作协议处理后发送给目的节点Ｄ。注意，在阶段／／，源节点Ｓ可发送信息给目的逡逑节点Ｄ，也可不发，具体取决于中继节点Ｒ的协作策略。图２．１邋（ｂ）所示的是多中继模型中逡逑的一种没有直达链路的双中继协作传输场景，，它仍然可分为两个阶段：阶段／和阶段／／，在逡逑阶段／，源节点Ｓ广播信号给中继节点Ｒ１和Ｒ２，在阶段／／，中继节点Ｒ１和Ｒ２将接收到的逡逑源节点Ｓ的信息经过某种协作协议处理后发送给目的节点Ｄ。逡逑２．１．１单中继协作模型逡逑单中继模型又称为三节点模型。三节点即是源节点，中继节点，目的节点各一个，是最逡逑简单的协作模型。在这种模型下，中继可采用ＡＦ协议，ＤＦ协议和ＣＣ协议等中继传输协议。逡逑图２．２是三节点中继协作传输模型的示意图。逡逑＾邋ｉ逡逑ｓ逦Ｄ逡逑图２．２单中继三节点协作模型逡逑图２．２中的和七（／Ｊ＝Ｓ，Ｒ，Ｄ）分别表示信道衰落系数和信道距离。各衰落系数相互独逡逑立且服从零均值，方差为的高斯分布；成比例关系，ｐ是路径损耗因子。信道逡逑中的噪声《／＞７．服从零均值、（Ｔ２方差的复高斯分布。这种模型是最简单的协作模型，当中继采逡逑用ＣＣ协议时
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN911.22

【参考文献】