面向无线携能网络的分布式编码协作通信机制研究

Emerging wireless cooperative communication network has great potential application value, effective transmission mechanism and low complexity error-correcting coding algorithm is the core support technology of many applications. With the development of wireless energy transfer technology, the current cooperative communication mechanism is not sufficient to meet the needs of the future. In order to improve the energy efficiency and communication performance, this study intends to establish the distributed coded cooperation communication model based on wireless energy transfer, through Markov Decision Process to choose the transmission for optimization energy, and design the corresponding encoding, modulation and decoding algorithm, guaranteed to the receiver's error correction capability, and reduce the computational complexity by low-density encoding.It will reduce the energy consumption, prolong the network life cycle, improve the performance of the system from different levels. Finally, we will integrate stage research results, design an intelligent, adjustable with the change of environment state transmission mechanism and its implementation algorithm, which is suitable for the characteristic of wireless energy and information communication network technology and the background of engineering application. We will also do modeling analysis and evaluation for the performance of the algorithm.

新兴的无线协同通信网络蕴藏着巨大的潜在应用价值，有效的、低复杂度的传输机制和纠错码算法是众多应用的核心支撑技术。随着无线能量传输技术发展，当前的协同通信机制不足以满足未来的需要。为了提高能量有效性和通信性能，本研究拟建立基于无线能量传输的分布式码协同通信模型，通过马尔科夫决定过程选择能量最优化传输决策；并设计相应的编码、调制和译码算法，保证接收端的纠错能力，并利用低密度编码降低计算复杂度。从不同层面降低能量开销，延长网络生命周期，提高系统性能。最后，我们将集成阶段性研究成果，设计一种智能的、可随环境状态变化动态调节的、适合无线能量和信息传输通信网络技术特点和工程应用背景的传输机制及其实现算法，并对算法的性能进行建模分析和评价。

随着4G的成熟以及5G的部署，国内外对无线通信质量和能耗的研究愈加重视。新型的无线协同通信网络蕴藏着巨大的潜在应用价值，有效的、低复杂度的传输机制和纠错码算法是众多应用的核心支撑技术。为了达到更高的能量传输有效性和更好的信息传输质量，本项目究建了立基于无线能量传输的分布式码协同通信模型，通过马尔科夫决定过程选择能量最优化传输决策。针对多源节点-多中继网络场景，项目研究了基于Network coding和Physical network coding的传输策略；为了更加有效地提高频谱效率，设计了相应的编码、调制和译码算法，保证接收端的纠错能力，并利用信道编码降低计算复杂度。项目通过研究软判决和硬判决两类纠错码，有效地提高了译码器的纠错能力。针对非对称信道，项目还研究了极化码编译码方案，通过对极化信道的分配优化设计来使得减低误码率。此外，还将信道编码技术和高阶调制技术相结合，并将两者联合设计，进一步提高信息传输速率。本项目从不同层面降低了能量开销，延长了网络生命周期，提高了系统性能。此外，我们集成了阶段性研究成果，设计了一种智能的、可随环境状态变化动态调节的、适合无线能量和信息传输通信网络技术特点和工程应用背景的传输机制及其实现算法，并对算法的性能进行了建模分析和评价。已发表国际高水平论文19篇，其中期刊论文13篇，会议论文6篇，参加学术会议10余次，申请国家发明专利2项，完成了研究目标中制定的研究内容。