基于广播优势的无线网络编码系统性能分析与应用研究

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1、北京邮电大学博士学位论文基于广播优势的无线网络编码系统性能分析与应用研究姓名：宋谱申请学位级别：博士专业：信号与信息处理指导教师：吴伟陵20090501北京邮电大学博士学位论文摘要加带宽等资源配置的前提下，用存储空间来换取系统吞吐率的有效提升。从而有效应对在短时间处理极繁重数据流量的业务需求。现有的基于多信道的无线路由协议选择的多条路径是节点不相交(node．disjoint)或链路不相交(1iIll(．disjoint)，不能有效提高吞吐量，降低时延。为了提高系统频谱利用率，并解决多信道路由同频信道分集的难题，本文提出一种新的具有网络编码意识的多径多信道

2、路由机制M．CCAR(Multi-patll／chaIulelCoInpleteCoding．AwareRouting)：在路径发现阶段，使用一种新的信道不相交(channel．disjoint)的路由发现算法，以获得所有满足最大跳数约束的候选路径并判定网络编码机会。在选路阶段量化网络编码后传输的性能优势，并综合考虑无线信道传输信道差错及干扰的影响，提出一种新的路由判据、WECTT(W，eightedCumulativeCoding．awareETT)，真正实现了支持多信道的具有完全编码意识的多径路由。仿真结果表明该机制在无线多跳网络中，能够有效地增强节点

3、对数据的处理能力，相比于不使用网络编码的多径路由算法，具有10％．20％的系统吞吐量增益。作为一种新型结合流间网络编码的多径多信道路由，可以应用在无线多跳网络中，从而有效提高系统吞吐量。无线传输具有很高的比特出错率和较大的传输时延。因此，在无线网络广播／组播中必须采用合适的策略来提高广播操作的可信赖性。然而在组播环境下实现可靠传输存在诸如重复恢复等难以解决的问题，使用网络编码可以在一定程度上解决这种问题。用网络编码进行组播差错恢复机制一般有两种做法：网络编码结合前向错误纠正(FEC)，如喷泉码+网络编码；或网络编码结合自动重传请求(ARQ)。但是这些方案都

4、存在一些重要缺陷：单纯FEC的差错恢复技术因为不能适应分组丢失的变化，分组丢失少时严重地浪费带宽，分组丢失严重时又不能恢复所有数据，因此很少被使用。现有的各种协议多采用反馈重传的方式保证组播的可靠性。单纯的ARQ技术只能检错，不能纠错，这样在比较恶劣的传输环境中重传效率依然很差。基于这些缺点，本文提出一种新的结合HARQ与网络编码的差错恢复机制，使用联合网络编码与信道译码的软信息合并技术，可以有效地应用于不同的传输信道环境，以保证重传效率，从而增强系统在恶劣环境下的鲁棒性。使用信息截止频率推导该机制的性能上界，最后给出仿真结果和分析。相比于前两种做法，能够

5、更实际地应用于对实时性要求不高的无线单跳组播多播业务。本论文由下列项目资助：国家“973计划”项目(2007CB310604&北京邮电大学博士学位论文摘要2009CB320401)；国家自然科学基金项目(60772108&60702048)以及北京邮电大学博士培养基金支持。关键词：网络编码、组播、广播、截止容量、单播、网络层、路由判据、多信道路由、多径路由III北京邮电大学博士学位论文AbstractWithrapiddevelopmentOfmobilecommunicationandint咖etnetwork，therequirementofbroad

6、bandwirelessaccessisincreasingtomeetthedramaticallygrowingdemandsfor、)l，irelessmultimediaservices．Thenext—generationmobilecomIImnicationsystems(B3G傅G)pr0Videhighdata—mte，supportmoresubsc抽ersandgu雅mteequali妒ofserviCe(QoS)．HenceadvancedteclulologieswillbeappliedintheB3(治Gsystemtopro

7、vide11igher行equencye衔ciencywithinlimitedwirelessbandwidth，amongwhichnetworkcodingsyste】nispromisingtechnology．Ne嘶orkcodingtheo拶isaniInportantbreak-thou曲innetworkcommunicationanddevelopment．Thecoreideaofnetworkcodingisthatthegatewaynodesinne帆orknotonlyf．ocusonsimplestore-and—f．0刑ar

8、d，butalsoencodetheinfomationthatp