基于网络编码的无线网络吞吐量分析和优化论文

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1、圉论文题目基于网络编码的无线网络吞吐量作者姓名学科专业导师姓名完成时间朱近厦救捷二00^年六月中旧科学技术犬学硕十论文摘要捅费本论文主要研究了在基于网络编码的无线网络环境中，吞吐量以及功率效率的优化模型。第～，本文独立提出了一种新颖的无线网络编码实现方案，它可以很好地利用无线广播的特性，便于高速硬件电路实现，具有潜在的安全保密性。第二，论文建立和分析了基于网络编码的无线网络的吞吐量优化模型，推广了在有线网络环境的研究成果，同时指出了在现有的研究成果中梯度投影算法的缺陷。该梯度投影算法一方面使用r范数来代替r范

2、数从而近似求解max(．)函数的梯度(也就是导我)的解析表达式，另～方面对梯度投影矩阵近似，对所述的吞吐量优化模型近似求解。注意的是，由于基于网络编码的无线网络的最优吞吐量与无线网络节点能否协同发射功率有密切关系；因此，对网络节点的吞吐量的优化必然牵涉到对网络节点的功率的优化，本论文探讨的算法也正好说明这⋯点。第三，本文对所独立提出的无线网络编码方案可编程器件实现进行了简单的讨论和有益的尝试，希望对于在无线网络中实现网络编码起剑抛砖引玉的作用。作者在本论文中的主要创新点在以‘F三个方面：彳1．作者独立提出了一

3、种新颖的、适合写无线网络环境的非线性网络编码方案，讨论了在该编码方案中如何选择编码参数；所述的编码方案具有安全特性，协议开销小的特点；2．作者研究了基于网络编码的无线网络的优化模犁和一种近似算法；该近似算法为了应朋梯度投影方法，用r范数来代替r范数从而近似求解max(·)函数的梯度(也就是一-—玢导羞移的解析表达式1；然而，经过深入分析，作者也同时指出了该梯度投影算法的内在缺陷：用F范数来代替F范数，虽然能够近似rmx(·)函数，但却不能近似估计lmX(·)函数的梯度(一阶导数)；而不幸的是，准确的梯度的估计

4、恰恰才是梯度投影算法的基础。冈此，在模型的建立上，这个优化问题已经很完整和成熟，但是如何优化该模型，仍然是一个开放的问题。3．本论文探讨了在高速现场可编程器件上实现所述非线性网络编码，包括GF(2III)的乘法和幂运算；本论文同时模拟了使用XOR编码．在两个节点和一个中继节点之间变换数据的场景。关键词：无线网络，网络编码，吞吐黄，能岢效率，优化●这部分的研究成果部分基rYufangXi等人的研究成果，在此注明第1Il页臾53贞巾Iq科学技术大学硕十论文AbstractThedissertationmainly

5、studiestheoptimizationmodelandanapproximatesolutioninrespecttothroughput／powerefficiencyinthewirelessnetwork—codingscenario．First，thedissertationindependentlyproposesanovelnon—linearwirelessnetworkcodingscheme．Theproposedschemeischaracterizedinfullyembracin

6、gthebroadcastcharacteristicsinwirelesscommunications，facilitatinghardwareimplementation,andgivingriseinrealizationofnetworkcodesinsecuringwirelessnetworks．Second,thankstotherecentpublicationsbyYufangXi，anapproximatedgradient-projectionalgorithmisrecentlypro

7、posedtomodelthroughput／powerbehaviorsinnetwork-coding-basedwirelessnetworks；itappearsthatthroughputanalysisandoptimizationinanetwork-coding-basedwirelessnetworkisbecomingfeasible．However，basedonadeepanalysisoftheproposedalgorithmproposedbyYufangXi，thedisser

8、tationisthefirstresearchworkpointingoutthat．thepriorproposedgradient—projectionalgorithminwhichanr—noITllistobeusedtoapproximateanr·norminorderforananalyticalgradient(e．g．derivative)ofthemax(’)function