融入网络编码的无线协作组播单元的“吞吐量－可靠性”分析与关键编码设计技术研究

在协作通信的中继节点融入网络编码可在已有的分集基础上提高系统的吞吐量。目前对融入网络编码的协作通信技术的研究主要侧重于单源或单宿的通信模型。由于单源或单宿的融入网络编码的无线协作网络模型难以满足日益复杂的无线网络环境要求，本课题着重研究融入网络编码的两源、两宿的无线协作组播单元。从性能分析和性能优化两方面着手，重点对组播单元进行"吞吐量－可靠性"的信息论准则分析。在此基础上、研究最优代数预编码以同时获得分集增益和最大编码增益；研究基于软信息的网络与信道联合编码以最大限度地逼近系统容量。最后，用"吞吐量－可靠性"信息论准则来综合评估编码设计的性能。由于组播单元的可扩张性，这为研究更复杂的融入网络编码的多源、多宿、多中继网络模型奠定了基础。本课题的研究对于丰富网络信息论，研究无线网络的容量极限，提高组播网络的系统性能和吞吐量都具有重要意义。

本课题首先研究了中继网络的吞吐量-可靠性分析(TRT)。成功利用TRT刻画了信噪比、传输速率和可靠性之间的关系。在此基础上研究了多用户中继网络中中继节点的网络编码设计。通过计算-转发（CPF）网络编码设计，使网络的传输速率达到最大化。得到了Fincke-Pohst算法实现了低复杂度网络编码设计方法。并且通过二进制网络编码设计，使系统获得满分集。由于MIMO中继节点的预编码可以实现中继网络的干扰消除和提高速率，我们近一步研究了MIMO中继网络的预编码，通过源节点和中继节点的联合预编码设计，提升整个系统的性能。信道编码和网络编码的联合设计是提升中继网络性能的有力手段，为此，我们设计了低复杂度非二进制LDPC的解码算法，使它可以和网络编码联合设计，通过联合缩短和穿刺设计，近一步降低了解码的复杂度。..通过本课题的资助，发表标注本课题资助的IEEE期刊论文31篇，发表EI 检索的IEEE国际会议论文30篇。公开专利18项。相关研究点后续获得国家自然科学基金中法合作项目和国家973课题的资助。项目执行期间举办国际会议5次，特邀国内外报告7次，其中一次是IEEE国际会议的大会报告。