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在通信的应用中,我们总是假设存在一个可靠的网络链接。但组成网络的物理系统经常受到信号失真和链路或节点失败等问题的影响,要进行可靠的信息传输,就必须采用一系列的网络容错措施。网络编码是基于网络信息流提出的一种编码思想,它通过允许网络节点对输入数据进行编码后再转发,可以使得组播容量达到最大流上限,具有节省网络带宽资源、平衡链路负载、提高系统容错性和数据的鲁棒性等优点。有关网络编码容错性的研究已经引起了学术界的高度重视,成为目前网络理论和信息理论领域的研究热点之一。
本文以提高组播网络容量、简化编码复杂度、简化卷积码译码器复杂性为目的,重点研究运用卷积码对链路中的噪声干扰进行数据恢复的问题,提出了一种基于网络编码的卷积码纠错方法 NCBCE(Network Coding Method Based on Convolutional Error-Correcting Codes),并设计实现了相应的算法。
本文主要完成以下几个方面的研究工作:
(1)在学习和研究网络编码和卷积码编码原理基础上,研究相关领域的研究现状,分析了网络编码和卷积码编码存在的问题。
(2)提出了一种基于网络编码的卷积码纠错方法NCBCE。该方法在源点和汇点进行网络编码,忽略中间节点的编码,通过对卷积码子树进行分解,简化编码矩阵的维度,从而简化了卷积码编码器的复杂性。
(3)在对网络拓扑进行子树分解的基础上,提出使用一种简单的卷积码代数译码方法,该方法具有实现简单、计算量小、延时短、译码速度快等优点。
(4)设计实现了相应的算法,并设计仿真实验对NCBCE纠错方法的性能进行分析。实验结果表明,该方法具有稳定性较好、易于实现、编解码复杂性较小、速度快等特点,比分组码纠错方法的性能好。
本文中提出的NCBCE纠错方法对网络编码和卷积纠错码的优点进行了有机的结合,可以提高现有网络的吞吐量和可靠性,在纠错方法的理论研究方面有重要的理论意义和学术价值。