中继协作无线网络中基于随机线性网络编码的传输方案研究

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网络编码融合了编码和路由的思想,通过允许中间节点对来自不同链路的信息进行编码组合再转发,一次转发重传使多个信宿节点受益,减少了重传次数,进而提高传输有效性。中继协作技术通过多个节点相互协作,能有效克服无线信道衰落,提高传输效率。在无线传输中,基于网络编码的中继协作传输通过充分发挥网络编码技术与中继协作技术的优势提高网络吞吐量。本文针对单中继协作、多中继协作网络场景,研究了网络编码在无线中继协作传输中的应用。首先,针对随机线性网络编码在多中继协作传输中的应用。为进一步提升多中继协作无线网络传输效率,提出一种能有效减少反馈信息的基于随机线性网络编码的动态规划方案(dynamic programming scheduling based on network coding with less feedback,DPNC-LF),以最小化重传次数为目标,综合考虑各中继节点的有效信息量与链路传输可靠性,实现多中继协同转发。针对整个传输过程,自适应地选取状态转移路径,确定最优转发节点。通过理论分析与仿真验证了所提方案的有效性。仿真结果表明,与传统基于随机或顺序调度的方案相比,所提方案在降低对反馈信息依赖和减少反馈开销的同时,能显著提升平均吞吐量,减少重传次数。其次,针对单源单中继网络场景不同反馈条件下基于网络编码的传输方案进行性能分析研究,提出了完全反馈调度算法(complete feedback scheduling algorithm,CFSA)、有限反馈调度算法(limited feedback scheduling algorithm,LFSA)与无反馈的调度算法(no feedback scheduling algorithm,NFSA)。并对所提调度方案的传输性能进行讨论,分析对比不同场景各反馈方式下调度方案的优缺点和适用场景。仿真结果表明CFSA方案、LFSA方案与NFSA方案都能有效改善重传性能,其中CFSA方案与LFSA方案传输效率相接近且明显优于NFSA方案。但NFSA方案反馈开销与计算复杂度相对较低。
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