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无线广播系统的错误控制研究

作　者: 鲁璐
导　师: 李少谦
学　校: 电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 无线广播 错误控制 网络编码 二进制无速率编码
分类号: TN934
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


本文从MAC层错误控制的角度,研究了无线广播系统中的基于网络编码与无速率编码(Rateless Coding)的错误控制方法。本文研究了无线广播系统的两种错误控制方法。研究中采用的错误检测机制假设为,传输的信息包或被正确的接收,或被用户端丢弃。在这种假设条件下,信道模型可以表示为包删除信道。研究的主要内容分别讨论了无线广播系统中基于网络编码的,与基于二进制确定性无速率编码的两种错误控制方法,并以传输效率、误码率性能与吞吐量性能等技术指标比较了本文提出的新方法与已有的方法。针对无线广播系统中的有效网络编码算法,已有研究可证明:相对自动请求重传机制,网络编码方式可有效地提高无线系统的传输效率。而本文则提出了一种新的网络编码算法,以进一步提高系统的传输效率。从降低复杂性的角度,本文对网络编码算法的研究仅限于二进制域中。首先,本文对提出的算法的可达传输界进行了理论证明,证明了所提算法在信息包数量足够多的情况下可以达到理论的传输限。所提算法定义了一系列的编码集合,以存储将被编码结合并重传的原始信息包的编号。其次,本文给出了一种编号分配方法,以产生这些编码集合。其目标是最小化编码集合的数量,从而最小化重传信息包的数量。最后,在无线广播环境中,本文进行的计算机仿真结果显示,本文所提算法具有比自动请求重传和已有网络编码算法更好的系统传输效率。在第四章中,本文主要研究了无线广播系统中基于二进制确定性无速率编码的错误控制方案。在删除信道中,二进制确定性无速率编码具有接近最大码字间隔的性能,因此具有很好的传输效率。从编码冗余量的角度,本文提出将冗余量作为变量,并给出了编码保持最大码字间隔特性的概率表达式,进一步讨论了其性质。本文还给出了一种系统设计方法,可在高的传输效率和低的系统复杂度之间取得折中。在有限反馈信息的辅助下,利用错误矩阵信息,本文提出了改进的二进制无速率编码算法,以提高传输的效率。本文还提出,将信息包按照丢包用户数量的多少进行排序,以进一步提高系统的传输效率。仿真结果显示,本文所提的二进制无速率编码具有比已有的LT编码具有更好的系统性能,特别是在信息包数量并不太多的情况下。改进的二进制无速率编码具有比自动请求重传更好的系统性能,并且,传输性能增益会随着用户数量的增加和增加。在本文的最后,基于对本文主要工作的总结,展望了未来无线广播系统中错误控制方法与技术的发展趋势。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-12
第一章 绪论  12-18
  1.1 研究背景  12-13
  1.2 研究方向和现状  13-15
  1.3 本文研究的主要内容及意义  15-16
  1.4 本文结构与内容安排  16-18
第二章 无线广播系统错误控制问题  18-33
  2.1 系统模型  18-21
    2.1.2 错误矩阵  19-20
    2.1.3 信道转移矩阵  20
    2.1.4 系统传输效率  20-21
  2.2 自动请求重传机制  21-23
  2.3 网络编码基本思想  23-26
    2.3.2 无线广播网络编码(NCWBR)  24-26
  2.4 无速率编码  26-31
    2.4.1 LT 编码算法  26-27
    2.4.2 Ideal soliton 度分布  27
    2.4.3 Robust soliton 度分布  27-28
    2.4.4 LT 解码算法  28-29
    2.4.5 LT 编码仿真结果  29-31
  2.5 本章小结  31-33
第三章 基于网络编码的无线广播传输错误控制机制  33-50
  3.1 随机网络编码  33-37
  3.2 高效网络编码算法  37-40
  3.3 性能分析  40-44
  3.4 性能仿真结果  44-49
    3.4.1 所有用户的丢包概率相同的情况  44-47
    3.4.2 用户的丢包概率不相同的情况  47-49
  3.5 本章小结  49-50
第四章 二进制确定无速率编码研究  50-71
  4.1 研究背景  50-51
  4.2 二进制确定无速率编码编码方式  51-54
  4.3 二进制确定无速率编码冗余设计  54-58
  4.4 在有限反馈条件下改进的系统二进制确定无速率编码  58-63
  4.5 性能仿真结果  63-69
    4.5.1 与LT 编码的性能比较  63-66
    4.5.2 有反馈和无反馈的系统二进制确定无速率编码性能比较  66-68
    4.5.3 与自动请求重传机制性能比较  68-69
  4.6 本章小结  69-71
第五章 结束语  71-74
  5.1 总结  71-72
  5.2 进一步的工作  72-74
致谢  74-75
参考文献  75-78
个人简历  78-79
攻硕期间参加的科研项目及研究成果  79-80

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 广播 > 无线广播
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