网络编码理论及其应用的研究_2

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1、第六章物理层网络编码81和N在GF(2)域上的数字比特编码(异或)调制结果。QPSK信号实际上是两个BPSK3信号的叠加。表6.1中，()I表示s∈{0,1}N节点发送信号的同相信息比特，a∈−{1,1}jjj表示()I()I()Qs的BPSK调制信号，as=21−。s∈{0,1}表示N节点发送信号的正交信jjjjj息比特，表示()Q()Qb∈−{1,1}s的BPSK调制信号，bs=2−1。正交信息比特与同相jjjj信息比特具有相同的调制/解调映射关系。表6.1物理层网络编码QPSK同相调制/解调映射节点N的解调映射2节点N和N的调制映射13输入输出节点N

2、的调制映射2输入输出输入输出()I()I()Issaaaa+sa13131322111120-101-11011101-101100-1-1-20-16.2基于MPSK的物理层网络编码算法为进一步提高信息传输速率，提高信道容量，考虑采用MPSK(8M≥)调制的物理层网络编码。先讨论采用8PSK调制的情况，接着讨论通用的MPSK物理层网络编码，给出MPSK调制物理层网络编码的通用算法。6.2.1基于8PSK的物理层网络编码8PSK调制信号s()ta=+cos()ωtbsin()ωt具有8种不同取值，对应于节点N和Niii13不同的发送信息，其信号星座如图6.

3、2(a)所示。物理层网络编码采用8PSK调制/解调，节点N和N在时隙1将8PSK调制信号s()t和s()t发送到中继节点N，考13132虑到信号时间同步，载频和相位同步，中继节点N同时收到两个调制信号s()t和21s()t，将调制信号在不解调的情况下直接进行加和操作得到和信号s()tst+()，和313信号星座如图6.2(b)。图6.2(b)中8PSK和信号星座图具有33个节点，其中具有多个重合节点。由于和信号比8PSK信号的平均载波幅度要大，如果直接发送8PSK和信号，节点N将2消耗更多的能量。82西安电子科技大学博士学位论文：网络编码理论及其应用的研究

4、(a)8PSK信号星座图(b)8PSK和信号星座图图6.28PSK信号及和信号星座图中继节点N采用星座映射，将图6.2(b)中8PSK和信号星座映射到对应的图26.2(a)中8PSK信号星座，其中和信号星座具有相同信息的节点映射到8PSK信号星座中表示同一信息的节点，中继节点将映射后的8PSK星座上的信号调制发送出去。例如8PSK和信号星座图中有4个节点表示信息111，将其映射到8PSK信号星座上的111节点。节点N对信息111进行8PSK调制，然后发送出去。接收节2点N(或N)收到调制信号后，先对信号进行解调得到信息111，与节点已有信息进13行编码(异

5、或)操作，得到节点N(或N)的信息，实现节点N和N之间的信息互换。31136.2.2基于MPSK的物理层网络编码考虑MPSK调制/解调，得到MPSK信号及其和信号星座图。中继节点N对收2到的两个MPSK调制信号s()t和s()t直接进行加和操作，得到和信号s()tst+()。1313第六章物理层网络编码83采用星座映射，将MPSK和信号星座图上的节点映射到MPSK信号星座图中表示相同信息的节点，实现多对一映射，有效地减小了中继节点信号发射功率，降低能量消耗，提高传输效率。确保信号时间同步，载频和相位同步。下面给出MPSK物理层网络编码具体操作，实现框图如图

6、6.3所示：(1)节点N和N对信息S,S进行MPSK调制，将调制信号s()t和s()t在时隙1131313同时发送到中继节点N；2(2)中继节点N同时收到两个MPSK调制信号s()t和s()t，直接对调制信号进213行加和操作得到和信号s()tst+()，根据MPSK和信号星座图与MPSK信号13星座图之间的映射关系，将和信号映射到MPSK信号s()t；2(3)中继节点N在时隙2将MPSK信号s()t发送到接收节点N和N；2213(4)节点N(或N)收到MPSK调制信号后进行MPSK解调，得到SS⊕信息，1313与已有信息S(或S)进行译码(异或)操作，得

7、到节点N(或N)的信息S(或13313S)。1MPSK和信号星座与MPSK信号星座之间的映射关系：将MPSK和信号星座图中具有相同信息的节点映射到MPSK信号星座中表示同一信息的节点，存在和信号星座图中多个节点映射到MPSK信号星座图中同一个节点的情况。下面解释采用MPSK调制物理层网络编码的正确性。对于MPSK和信号星座中一个已知节点，在e′MPSK星座中存在一对或者多对节点(,)ee，其和信号kmn对应于节点e′。其中任意一对节点(,ee)，它们的比特信息具有相同的XOR值，kmn该XOR值等于节点e′对应的解调信息比特。采用星座映射，MPSK和信号星

8、座中k具有相同信息的节点映射到MPSK信号星座中表示同一信息的节点