【摘 要】
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近年来无线通信技术得到了飞速发展,由最初的模拟通信技术到大规模应用的5G通信技术,推动着整个社会的高速发展,人们对于无线通信的性能要求也更为严苛。这就需要无线通信具有更安全、快捷的数据传输,更低的误码率以及更高的频带利用率等等。在实际的无线通信应用场景中具有很多复杂的不确定开放性因素,这些因素导致通信传输的可靠性受到极大的挑战,于是采用中继协作完成信息交换成为了最为常用的通信方式。在2000年,R
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近年来无线通信技术得到了飞速发展,由最初的模拟通信技术到大规模应用的5G通信技术,推动着整个社会的高速发展,人们对于无线通信的性能要求也更为严苛。这就需要无线通信具有更安全、快捷的数据传输,更低的误码率以及更高的频带利用率等等。在实际的无线通信应用场景中具有很多复杂的不确定开放性因素,这些因素导致通信传输的可靠性受到极大的挑战,于是采用中继协作完成信息交换成为了最为常用的通信方式。在2000年,R.Alshwede博士等人提出了网络编码的概念;S.Zhang于2006年在网络编码思想的基础上建立了物理层网络编码概念,后来将此概念结合无线通信技术进行应用。自此以后,由于网络编码和物理层网络编码能够在无线通信中能够有效地增加系统信道容量以及提升信息传输速率,从而广受关注。本文以无线双向单中继信道为基础模型,将频移键控（Frequency-shift keying,FSK）调制技术、低密度奇偶校验码（Low Density Parity Check,LDPC）的编译码技术与物理层网络编码技术进行结合,并设计了多种联合系统。本文的主要工作可归纳为以下方面:首先,介绍了网络编码和物理层网络编码的相关背景知识,目前国内外的研究现状以及基本原理。通过对比分析无线双向单中继系统的三种信息传输方式,展现出了物理层网络编码的高吞吐率的性能优势。介绍了LDPC码的基础理论以及编译码原理,为后文的系统设计提供理论支撑。接着,设计了基于2FSK调制技术的物理层网络编码系统,即2FSK-PNC系统,并设计了该系统的中继检测方案。为了提升系统信息传输的可靠性,同时也为了优化2FSK-PNC系统的性能,引入LDPC码作为信道编码,设计了2FSK-LDPC-PNC系统,并给出中继映射方案。该方案利用了对数似然比域置信传播算法完成译码、中继映射。仿真表明2FSK-LDPC-PNC系统在引入LDPC码后获得更好的误码率性能。最后,将调制方式扩展到高阶FSK调制。本文以4FSK调制为例设计了4FSK-PNC系统,并给出了相应的中继映射方案。在高阶FSK调制的PNC系统中引入LDPC码后发现,根据高阶FSK调制特性设计了硬判决位翻转译码算法,完成了中继译码映射,并得到了较好的性能。
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