无线通信中的网络编码技术

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1、研究与开发研究与开发无线通信中的网络编码技术*王亨友，彭木根，王文博，邬贺铨（北京邮电大学北京100876）摘要网络编码是一种提高网络吞吐量和性能的新技术，预计将成为未来网络的一项关键技术。本文概述了无线网络中的网络编码技术，无线网络被认为是网络编码最可能得到应用的领域之一，网络编码技术使无线媒质的广播属性可以得到充分利用，无线网络和传感器网络为网络编码的应用提供了巨大的机会。本文结合不同无线场景介绍了网络编码的各种编码方法，包括传统的网络编码、物理层网络编码、模拟网络编码以及复数域网络编码，并对未来发展给出了展望。关键词无线网络编码；

2、数字网络编码；物理层网络编码；有限域网络编码；复数域网络编码明了网络的最大吞吐量可以通过使用编码来实现。参考文1引言献[2]发展的卷积码属于非线性网络编码，适用于多源情传统的通信网络中，信息流从源节点发出，各级中间况，但是这种非线性码的复杂度太大。针对单源的多播网节点进行存储转发，最后到达目标节点。网络编码概念的络，Li等人在参考文献[3]深入研究了线性网络编码。线性提出改变了这一观念，赋予了中间节点信息处理和运算的编码是所有最简单的编码方案之一，在线性编码中，节点功能，理论上显著提高了网络的吞吐量。的编码是采用传入数据的线性组合，即，

3、线性编码将一组参考文献[1]首次引入了网络编码概念，用于卫星通信数据看作某一特定基本域上的一个向量，且允许一个节点网络，在参考文献[2]中得到完善的发展，并首次阐述了网在将一个向量传递之前对向量应用线性变换，证明了每一络编码相对于传统的存储转发方式的优势，这就驳斥了之接收机的最大流（上限）可以实现。作者严谨地阐述了这种前的观点，即在中间节点只需作数据复制而没有必要进行多播问题并证明了线性编码足以实现最优的多播容量，即数据处理，参考文献[3,4]证明了网络编码的构造可以分从源节点到每一接收节点的最大流。别通过线性组合和有限域来实现。参考文

4、献[4]中，Koetter等人深入研究了网络容量问题，参考文献[2]和[3]研究了多播网络的网络容量以及涉指出网络编码是实现网络容量的重要组成部分，以Li等及割集的容量，描述了多播网络的可容许编码速率区，证人对于多播网络容量的研究为基础，Koetter等人利用代数方法，将一个给定的网络信息流问题和一个有限域闭包上的代数变量之间建立起直接的连接，来研究网络及其容*国家自然科学基金资助项目（No.61072058），国家科技重大专项资助项目（No.2010ZX03003-003-01）量，将网络编码扩展到任意网络和鲁棒性组网问题。对于56电

5、信科学2010年第10期限定为使用线性网络编码的网络，发现了一个给定网络上量最小化的LP方程；参考文献[11]中，Eryilmaz等人研究的任意连接的可行性之必要和充分条件，还研究了非各态了无线网络的合理性和时延问题；参考文献[12]中Zhang历经链路失败的网络恢复问题，针对多播问题，证明了存等人提出了物理层网络编码；参考文献[13]中Katti等人设在能够提供最大鲁棒性网络的编码方法，且无需先于所讨计了COPE协议；Dimakis等人在参考文献[14]中和论的失败模式调整网络，推导出的结果既适用于无时延网Fragouli等人在参考文

6、献[15]中都做了将网络编码应用于络，也适用于有时延网络。传感器网络的研究；在参考文献[16]中Petrovic等人将网由于参考文献[2]和[3]的工作包含代数的成分，其中前络编码应用于传感器网络中研究非调谐网络，类似的思想者是卷积码，后者是线性编码，因此这种与代数几何建立近期已经被应用于传送网（transportationnetwork）。将无线起连接的概念，就为直接利用已经发展良好的数学学科之网络编码用作信息论工具的研究工作也得到了发展，例强大理论打开了大门。对于那些限定在使用线性码的网如，在参考文献[17]中Gowaikar等人研

7、究了无线擦除网络络，参考文献[4]找到了在一个给定网络上实现任意给定的（wirelesserasurenetwork）的容量，Ratnakar等人在参考文连接，所需要的必要和充分的条件。使用该构架证明了一献[18]中研究了确定性信道上的广播特性，而Avestimehr个网络上的多播连接情形呈现出一种非常特殊的结构，使等人在参考文献[19，20]中研究了普通确定性信道网络中得以多项式时间的验证成为可行，而且，类似于参考文献[3]广播和干扰的问题，在参考文献[21]中，Sagduyu和和[4]的结果都表明，线性编码足以实现任意可行的多播连E

8、phremides研究了跨层设计情况下的网络编码问题。接。Jaggi等人在参考文献[5]证明了编码和解码能够以多本文结构如下：第二部分通过一个简单的双向无线通项式时间实现，参考文献[6]中，Ho等人提出了随