面向网络编码的星座成形技术研究

发布时间：2020-06-28 13:43

【摘要】：在基于高斯白噪声信道(AWGN)的点到点无线通信系统中,香农论述了信道容量的理论上限——香农限,给出了信道容量的计算公式,并指出当输入信号服从高斯分布时,该香农限可达。对于目前应用的实际无线通信系统(例如:第四代移动通信系统LTE)来说,基于调制星座图所产生的输入信号服从均匀分布,由此所产生的容量损失称为成形损耗。理论研究发现,当调制阶数趋于无穷时,该成形损耗的极限值约为1.53 dB。然而,多点网络下该成形损耗以及相应的解决方法没有展开研究。本文针对双向中继系统中的成形损耗问题提出了物理层成形网络编码(PLSNC)技术方案,通过结合物理层网络编码技术(PLNC)和星座成形技术,有效地解决了双向中继网络下的成形损耗问题,显著提升了AWGN信道下双向中继系统的可达速率。本文首先建立了PLSNC的系统模型,通过在发送端引入成形编码,起到改变发送信号分布的目的。在发射机模块中,重点阐述了基于网络编码的非线性成形编码设计准则和构造过程。在接收机模块中,重点阐述了物理层网络译码算法和成形译码算法,分别推导了对数似然比(LLR)计算公式。本文从差错概率和可达速率两个方面分析了PLSNC系统的性能。在差错概率上,本文从基本概念出发推导了PLSNC系统的差错指数,得到了具体的计算表达式。在可达速率上,本文从互信息公式出发结合PLSNC系统的特点推导了基于星座图的系统可达速率计算表达式。本文根据上述系统模型和理论搭建了软件仿真平台,对PLSNC系统的性能进行了仿真验证。与传统的双向中继系统相比,本文提出的PLSNC系统:在差错概率性能上,误码率(BER)实现了约0.6 dB的成形增益,且获得了较大的差错指数;在可达速率性能上,实现了约2.6 dB成形增益。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN92

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本文编号：2733081