双向中继系统中改进16QAM调制物理层网络编码的性能研究

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1、硕士学位论文双向中继系统中改进16QAM调制物理层网络编码的性能研究RESEARCHONPERFORMANCEOFPHYSICALLAYERNETWORKCODINGUNDERIMPROVED16QAMMODULATIONINTWO-WAYRELAYINGSYSTEM周发淼哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TN911学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文双向中继系统中改进16QAM调制物理层网络编码的性能研究硕士研究生：周发淼导师：王钢教授申请学位：工程硕士学科：电子与通信工程

2、所在单位：电子与信息工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN911U.D.C:621.3DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHONPERFORMANCEOFPHYSICALLAYERNETWORKCODINGUNDERIMPROVED16QAMMODULATIONINTWO-WAYRELAYINGSYSTEMCandidate：ZhouFamiaoSupervisor：Prof.WangGangAc

3、ademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectronicsandCommunicationEngineeringAffiliation：SchoolofElectronicsandInfor-mationEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要面对如今迅速发展和广泛应用的无线通信

4、技术，如何更大程度的加快信息传输速率、保证数据信息传输更加可靠成为了如今急需解决的一个难题。物理层网络编码（Physical-LayerNetworkCoding，PNC）技术为解决上述问题提供了重要思路，因其能够大幅度的提升网络吞吐量，所以迅速成为了诸多学者的研究热点。本文主要对双向中继信道模型中的16QAM调制下的PNC技术，进行了详尽的分析研究。为解决中继处的译码问题，给出了改进方案，尤其是提出了应用嵌套格码（NestedLattice）的思想对整个中继通信过程的编译码方案进行重新设计，从而提升系统的误码性能。本文

5、首先以最基本的中继通信模型——双向中继信道（TWRC）模型为例，对传统多跳传输机制、直接网络编码机制以及物理层网络编码机制进行分析，并重点分析了PNC技术的基本理论、中继映射关系及其通信过程。然后又进一步介绍了最大后验概率（MAP）信号估计方法，以及中继节点处的接收判决方案，用于后续对PNC性能进行分析。最后详尽的分析了网格码和嵌套格码的基本理论，定义了模Lattice加性噪声（MLAN）信道，并分析其信道容量。然后对基于BPSK调制的PNC通信过程进行了描述，并分析此时中继处的映射解调方案，推导出其理论误码率公式，并与

6、多跳及NC机制进行对比仿真。又针对16QAM调制下两路信号在中继处产生码字重叠的问题，研究如何将16QAM加以改进来使其顺利地应用于PNC技术中。提出最直接的解决方案，设计中继节点处映射解调方案、根据MAP接收机制计算判决门限、理论推导出误码率公式并进行误码率仿真分析。此方案相比于原16QAM调制PNC方案误码性能有所提升。最后本文分析了基于嵌套格码的等效MLAN信道的编解码过程，并考虑了双向中继信道中基于NestedLattice码的PNC方案的传输过程，以及采用计算转发（Compute-and-Forward）中继策

7、略为通信速率带来的性能提升，然后设计了NestedLattice码和PNC技术联合方案的具体通信过程，对16QAM调制的星座图进行了重新设计，并对此方案进行仿真分析，验证了能够进一步改善误码性能。关键词：物理层网络编码；双向中继信道；NestedLattice码；计算转发-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractInthefaceofrapidlydevelopingandwidelyusedwirelesscommunicationtechnol-ogies,howtoacceleratetheinforma

8、tiontransmissionratetoagreaterextentandensuremorereliabledatatransmissionhasbecomeaproblemthatneedstobesolvedurgently.TheproposedPhysical-LayerNetworkCoding(PN