双向中继系统中网络编码-预编码联合设计-秦熠教材

双向中继系统中网络编码-预编码联合设计

秦熠2012.11.212Outline引言研究现状研究动机系统模型网络编码-预编码联合设计仿真比较与讨论总结与展望研究现状3双向中继系统（Two-wayrelay）已成为了讨论的热点之一[1]-[5][1]提出了双向中继系统中物理层网络编码（PNC，Physical-layerNetworkCoding）[2]-[5]研究了双向该系统中PNC的优化问题双向中继系统下的网络编码已被广泛研究[2]-[4]研究了双向中继系统中最优网络编码设计[5]研究了双向中继系统中基于给定网络编码的预编码设计[1]S.Zhang,S.C.Liew,andP.P.Lam.Hottopic:physical-layernetworkcoding[C].MobiCom,Sept.2006:358–365.[2]Koike-AkinoT.,PopovskiP.,TarokhV.Adaptivemodulationandnetworkcodingwithoptimizedprecodingintwo-wayrelaying[C].GlobalTelecommunicationsConference,2009:1-6.[3]Koike-AkinoT.,PopovskiP.,Tarokh.Denoisingmapsandconstellationsforwirelessnetworkcodingintwo–wayrelayingsystems[C].GLOBECOM,2008:1-5.[4]Koike-AkinoT.,PopovskiP.,TarokhV.Optimizedconstellationsfortwo–waywirelessrelayingwithphysicalnetworkcoding[J].IEEEJournalonSelectedAreasinCommunications,2009,27(5):773-787.[5]Koike-Akino,T.Popovski,P.;Tarokh,V.Adaptivenetworkcodingintwo–wayrelayingMIMOsystems[C].GLOBECOM,2010:1-6.研究动机4现有研究的不足最优网络编码设计是基于给定的预编码，不能达到联合最优最优预编码设计是基于给定的网络编码，同样不能达到联合最优一种联合最优的网络编码-预编码设计同时优化网络编码和预编码方案，可以尽可能的达到网络编码-预编码联合最优，使系统性能优于现有的单独优化方案5Outline引言系统模型网络编码-预编码联合设计仿真比较与讨论总结与展望第一时隙，两用户先后向中继发送信息。第二时隙，中继对信号进行网络编码，同时将编码后信号广播给两用户。这里的网络编码主要起合并星座点的作用，在用户可以成功解码的前提下，将距离较近的星座点合并为一组，最终每组对应一个广播星座点广播给两用户。系统模型I67网络编码举例1:天线数：1调制方式:BPSK;信道:落在该范围内的点定义为情况1落在该范围内德点定义为情况2广播ReceivedsignalOwnsignalNeededsignal1111-1-1-11-1-1-11Networkcoding系统模型II系统模型II8网络编码举例2天线数：1;调制方式：QPSK若得到右图9Outline引言系统模型网络编码-预编码联合设计优化目标最优网络编码设计与最优预编码设计网络编码-预编码联合设计仿真比较与讨论总结与展望优化目标10中继第一时隙接收到的信号中继端对接收到的信号检测后进行网络编码为了保证用户端解网络编码的唯一性，对于任意两组不同的用户端信号组合

和

，网络编码

必须满足接收采用匹配接收，并根据网络编码求得所需信息优化目标11对于任意两组不同的用户端信号组合

，定义不同星座点对的距离

表征了两个用户发送信号的不同组合，在中继接收星座图中的距离。该网络编码设计的最优化表达式及其约束条件最优网络编码设计与最优预编码设计12最优网络编码设计初始化内容：对任意的两对信号组计算它们间的距离，定义集合D为所有距离组成的集合。对任意的信号组，定义集合满足：最优网络编码设计与最优预编码设计13最优预编码设计通过Karush–Kuhn–Tucker(KKT)条件计算其中最优网络编码设计与最优预编码设计14以最大化最小中继接收信号距离为目标的网络编码设计以最大化最小中继接收信号距离为目标的预编码设计网络编码预编码相互制约网络编码-预编码联合设计1516Outline引言系统模型网络编码-预编码联合设计仿真比较与讨论总结与展望仿真比较与讨论17仿真参数及对比方案中继端天线数：2用户端天线数：2调制方式：BPSK信道：高斯信道噪声：高斯加性白噪声对比方案：只进行最优网络编码设计联合设计单独优化网络编码两方案88.5%的网络编码不同仿真比较与讨论18仿真参数及对比方案中继端天线数：2用户端天线数：2调制方式：QPSK信道：高斯信道噪声：高斯加性白噪声对比方案：只进行最优网络编码设计联合设计单独优化网络编码两方案41.3%的网络编码不同19Outline引言系统模型网络编码-预编码联合设计仿真比较与讨论总结与展望