聯(lián)合信道網(wǎng)絡(luò)編碼研究綜述*

鐘景川，祁 杰，李保申，陳奮曉，屠晨峰，張 萌*

(1.東南大學(xué)國(guó)家專用集成電路工程中心，南京210096;2.哈維馬德學(xué)院，美國(guó))

聯(lián)合信道網(wǎng)絡(luò)編碼研究綜述*

鐘景川1，祁 杰1，李保申1，陳奮曉2，屠晨峰1，張 萌1*

(1.東南大學(xué)國(guó)家專用集成電路工程中心，南京210096;2.哈維馬德學(xué)院，美國(guó))

網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)可以提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量和傳輸性能，均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)編碼和信道編碼聯(lián)合編碼技術(shù)可以降低節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)處理復(fù)雜度，大幅提升系統(tǒng)整體性能。基于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)編碼模型，在節(jié)點(diǎn)中加入數(shù)據(jù)調(diào)制功能，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)編碼和信道編碼的聯(lián)合編碼，信道編碼則采用各方面性能較好的Turbo碼和LDPC碼。結(jié)果表明，在10-4誤碼率下，聯(lián)合編碼方案的信噪比相比于傳統(tǒng)編碼方案有1.5 dB的節(jié)省。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò);聯(lián)合信道網(wǎng)絡(luò)編碼;Turbo碼;LDPC碼;

網(wǎng)絡(luò)編碼由香港中文大學(xué)Ahlswede，R等人于2000年提出，它是一種基于信息處理轉(zhuǎn)發(fā)思想的新型編碼技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)編碼通過在中間節(jié)點(diǎn)引入數(shù)據(jù)處理和信息加工功能，使中間節(jié)點(diǎn)對(duì)其接收到的信息進(jìn)行線性或非線性的處理，再轉(zhuǎn)發(fā)至后續(xù)節(jié)點(diǎn)。Ahlswede，R等人從信息論的角度，證明了通過這種方式，可以達(dá)到通信網(wǎng)絡(luò)的最大容量［1］。

網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)改變了傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)中信息處理和傳輸?shù)姆绞剑岣吡司W(wǎng)絡(luò)吞吐量、負(fù)載均衡、魯棒性、信息傳輸效率和安全性等。研究發(fā)現(xiàn)，中繼節(jié)點(diǎn)的處理不僅可以獲得分集增益，還可以通過傳遞譯碼輔助信息來對(duì)抗信道衰落和噪聲干擾。因此，在網(wǎng)絡(luò)編碼的大背景下，將信道編譯碼技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)相結(jié)合(聯(lián)合信道網(wǎng)絡(luò)編碼)應(yīng)用于各個(gè)網(wǎng)絡(luò)模型成為當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

本文首先概括了網(wǎng)絡(luò)編碼的基本原理及其優(yōu)缺點(diǎn)，并總結(jié)了一些改進(jìn)方案。在網(wǎng)絡(luò)編碼基礎(chǔ)上，特別討論了信道編碼與網(wǎng)絡(luò)編碼的聯(lián)合編碼技術(shù)(聯(lián)合信道網(wǎng)絡(luò)編碼)，并對(duì)一些具體的實(shí)現(xiàn)方案給予分析與評(píng)價(jià)。最后，展望了聯(lián)合信道網(wǎng)絡(luò)編碼的研究發(fā)展方向。

1 網(wǎng)絡(luò)編碼概述

1.1 網(wǎng)絡(luò)編碼基本原理

在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，中間節(jié)點(diǎn)只進(jìn)行信息的分組存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)中，中間節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理再轉(zhuǎn)發(fā)出去，如圖1所示。

圖1 二源單信宿數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)中，中間節(jié)點(diǎn)T對(duì)原信號(hào)x1和x2進(jìn)行編碼融合后形成數(shù)據(jù)f(x1，x2)，即為y。中間節(jié)點(diǎn)輸入邊和輸出邊之間存在映射:F2m［2］，同時(shí)，目的節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，故在編碼數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)之間也存在一種映射通過這種特定的運(yùn)算之后，再進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸和解碼。

1.2 網(wǎng)絡(luò)編碼的優(yōu)缺點(diǎn)

網(wǎng)絡(luò)編碼是基于組播技術(shù)而提出的。組播技術(shù)中，源主機(jī)只發(fā)送一份數(shù)據(jù)，組播中的所有接收者都可接收到同樣的數(shù)據(jù)拷貝，但只有組播內(nèi)的主機(jī)可以接收該數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)中的其他主機(jī)則不能接收到。

傳統(tǒng)組播網(wǎng)絡(luò)中，中繼節(jié)點(diǎn)需要分別花費(fèi)2個(gè)時(shí)隙來接收和發(fā)送信息。在網(wǎng)絡(luò)編碼模型中在中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)兩路信息進(jìn)行編碼則只需分別花費(fèi)1個(gè)時(shí)隙即可完成，其信息傳輸速率達(dá)到了組播中的最大流量。

由此可以看出，利用網(wǎng)絡(luò)編碼可以顯著提高網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸速率。通過改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)編碼的編碼算法可以達(dá)到更加優(yōu)異的性能。文獻(xiàn)［3］提出了一種網(wǎng)絡(luò)編碼算法:將線性網(wǎng)絡(luò)編碼和擴(kuò)散算法二者結(jié)合起來，再結(jié)合相應(yīng)的無(wú)線傳感器路由算法，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)吞吐量的提升，同時(shí)通過建立控制參量與網(wǎng)絡(luò)最大流的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)容量自適應(yīng)調(diào)節(jié)。此外，在保證傳感器網(wǎng)絡(luò)一定節(jié)點(diǎn)密度的前提下，還可以運(yùn)用分布式隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼策略來提升網(wǎng)絡(luò)信息流的傳輸速率［4］。除了基于傳感網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)編碼優(yōu)化算法之外，還可以通過利用優(yōu)化吞吐量的路由算法使得網(wǎng)絡(luò)層和物理層的鏈路帶寬需求得到平衡，從而提升吞吐量［5］。另外，可以只對(duì)進(jìn)入中繼節(jié)點(diǎn)的鏈路進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼，而對(duì)進(jìn)入目的節(jié)點(diǎn)的鏈路則采用路由策略，這樣在提高吞吐量的同時(shí)也降低了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度［6］。

網(wǎng)絡(luò)編碼可以有效的利用網(wǎng)絡(luò)中的傳輸鏈路，從而使數(shù)據(jù)可以更廣泛地分布于網(wǎng)絡(luò)中，這樣可以減少擁塞問題，使得網(wǎng)絡(luò)負(fù)載得到了有效的均衡，同時(shí)也降低了網(wǎng)絡(luò)整體的能耗。文獻(xiàn)［7-8］提出了一種針對(duì)簡(jiǎn)單圓形拓?fù)浜途匦瓮負(fù)涞木W(wǎng)絡(luò)編碼算法及其改進(jìn)方案，該方案可以提高廣播數(shù)據(jù)的傳遞效率，然而在丟包情況下的節(jié)點(diǎn)重新廣播率較高。此外，網(wǎng)絡(luò)編碼和分布式流優(yōu)化結(jié)合可以大大提高傳輸效率［9-10］，但是其針對(duì)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)目比較有限。

從網(wǎng)絡(luò)編碼的原理可知，信宿節(jié)點(diǎn)依靠接收到的信息解碼出原信息，因此整個(gè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)信息傳輸鏈路選擇的依賴程度大大降低，這樣就可以有效的應(yīng)對(duì)節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)加入和鏈路失效等問題，網(wǎng)絡(luò)的魯棒性得到了有效的提高。文獻(xiàn)［11］提出了一種使得編碼糾錯(cuò)能力與分組丟失率相匹配的自適應(yīng)糾錯(cuò)機(jī)制，在提高傳輸速率和魯棒性的同時(shí)。此種機(jī)制還可以節(jié)約通信開銷，從而降低了網(wǎng)絡(luò)整體的能耗。文獻(xiàn)［12］提出一種網(wǎng)絡(luò)編碼和分布式源編碼的優(yōu)化算法。在靜態(tài)的傳感器網(wǎng)絡(luò)模型中，該算法在保證系統(tǒng)魯棒性的前提下，使得網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)性和可靠性得到了提高。文獻(xiàn)［13］中建立了一種聯(lián)合編碼節(jié)點(diǎn)數(shù)和鏈路數(shù)的優(yōu)化函數(shù)，為解決編碼復(fù)雜度提出了一種量化方法。

2 聯(lián)合信道網(wǎng)絡(luò)編碼

在無(wú)線信道傳輸中，信道編碼方案必不可少，中繼系統(tǒng)也不例外。一般情況下，信道編碼與網(wǎng)絡(luò)編碼均獨(dú)立進(jìn)行操作，通過信道編碼方案引入一定的冗余信息來提高系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃?，通過網(wǎng)絡(luò)編碼方案來提高系統(tǒng)的吞吐量和分集增益。一些簡(jiǎn)單的聯(lián)合解決方案只是降低中繼節(jié)點(diǎn)的處理復(fù)雜度，并沒有帶來系統(tǒng)性能的明顯提升，如傳統(tǒng)的異或網(wǎng)絡(luò)編碼［14］。

Turbo碼和LDPC碼具有優(yōu)異的性能，因此這兩種信道編譯碼方案與網(wǎng)絡(luò)編碼的聯(lián)合得到了較多的關(guān)注和研究［15-18］。文獻(xiàn)［19］則采用了卷積碼與網(wǎng)絡(luò)編碼聯(lián)合。本文提到的聯(lián)合信道網(wǎng)絡(luò)編碼方案在中繼節(jié)點(diǎn)處只傳送編碼信息的校驗(yàn)比特，即冗余信息。

這種基于聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)編碼與信道編碼的系統(tǒng)方案，即使限定了傳輸次數(shù)，也可以獲得較高的分集增益并且提高吞吐量［15］。中繼系統(tǒng)還可以通過其特殊的傳輸結(jié)構(gòu)獲得更多的冗余信息，一些探索性的研究［20-22］中提到了通過中繼節(jié)點(diǎn)的處理以傳送冗余信息，在接收端處進(jìn)行聯(lián)合譯碼，可以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

2.1 聯(lián)合Turbo碼與網(wǎng)絡(luò)編碼

基于采用二元單信宿網(wǎng)絡(luò)模型實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)編碼，兩個(gè)源節(jié)點(diǎn)通過中繼節(jié)點(diǎn)來交換信息，Ui表示第i個(gè)源節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)包，其中i=1，2。在兩個(gè)源節(jié)點(diǎn)處都使用了相同的Turbo編碼器，將兩個(gè)節(jié)點(diǎn)向中繼節(jié)點(diǎn)傳送的信息進(jìn)行譯碼后先進(jìn)行異或編碼操作，再進(jìn)行重新的Turbo編碼，將得到的冗余信息發(fā)送到基站即接收節(jié)點(diǎn)，并在基站實(shí)現(xiàn)信息的譯碼，如圖2所示。由于兩個(gè)源節(jié)點(diǎn)傳送的信息可能存在相關(guān)性，在中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行異或操作后得到的信息可能會(huì)出現(xiàn)很多連續(xù)相同的碼字，這樣顯然不利于信道傳輸以及最后的譯碼。因此，在第二個(gè)源節(jié)點(diǎn)的信息進(jìn)行Turbo編碼前將原來的信息先進(jìn)行交織。這樣，中繼節(jié)點(diǎn)編碼所需的兩組信息中，一組為直接的Turbo編碼，一組為交織后的Turbo編碼。最后譯碼操作時(shí)再對(duì)其進(jìn)行解交織操作。

圖2 聯(lián)合Turbo碼—網(wǎng)絡(luò)編碼機(jī)制

優(yōu)缺點(diǎn)分析:將聯(lián)合信道網(wǎng)絡(luò)編碼、網(wǎng)絡(luò)編碼和直傳方案進(jìn)行比較可以發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合信道網(wǎng)絡(luò)編碼方案可以獲得更好的誤碼率性能。由于在中繼節(jié)點(diǎn)向基站轉(zhuǎn)發(fā)信息只需花費(fèi)一個(gè)時(shí)隙，系統(tǒng)可以獲得更高的吞吐量。并且中繼節(jié)點(diǎn)向基站發(fā)送不同的信息，可以獲得充分的分集增益。將Turbo編碼與網(wǎng)絡(luò)編碼結(jié)合可以獲得很高的誤碼率性能，在10-4誤碼率下，此種方案的信噪比比傳統(tǒng)異或編碼方案有1.5 dB的節(jié)省，比直傳鏈路有5.3 dB的節(jié)省。而且聯(lián)合信道網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)中，中繼節(jié)點(diǎn)只發(fā)送比特編碼的冗余信息，而傳統(tǒng)異或網(wǎng)絡(luò)編碼方案需要傳送異或后完整的信息。因此相比于傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)編碼，聯(lián)合信道Turbo編碼網(wǎng)絡(luò)編碼無(wú)論從誤碼率、吞吐量還是能耗開銷方面都是一種比較優(yōu)越的方案。

但是此種網(wǎng)絡(luò)編碼方案也有一定的缺點(diǎn):(1)在中繼節(jié)點(diǎn)處采用網(wǎng)絡(luò)編碼和信道編碼技術(shù)，需要額外的編譯碼設(shè)備，增加了中繼節(jié)點(diǎn)處理的復(fù)雜度。(2)信道條件會(huì)存在衰落和路徑損耗的問題，在信道衰落條件有變化的情況下，通過中繼節(jié)點(diǎn)傳遞的冗余信息對(duì)譯碼的幫助很小。所以在特定的信道系統(tǒng)下，聯(lián)合信道網(wǎng)絡(luò)編碼有其局限性。

文獻(xiàn)［23］提出了一種分布式Turbo碼其網(wǎng)絡(luò)模型。首先信源節(jié)點(diǎn)直接向中繼節(jié)點(diǎn)和終端廣播一個(gè)遞歸卷積碼。中繼節(jié)點(diǎn)在譯碼后、交織、重新編碼，然后發(fā)送給終端。由于終端收到了兩個(gè)并行碼字，這就構(gòu)成了一個(gè)Turbo碼，終端利用兩個(gè)碼字進(jìn)行迭代譯碼。結(jié)果證明，即使利用簡(jiǎn)單的分量碼也可獲得可觀的編碼增益和分集增益。在此基礎(chǔ)上，文獻(xiàn)［24］中提出了軟中繼的分布式Turbo碼，中繼在譯碼之后不做判決，可以在高信噪比時(shí)獲得良好的效果。在文獻(xiàn)［25］提出了一種分布式Turbo編碼方法，將N長(zhǎng)的碼C分成兩部分C1與C2碼長(zhǎng)分別為N1和N2，信源通過廣播形式發(fā)送C1信息到中繼節(jié)點(diǎn)與終端，中繼節(jié)點(diǎn)在接收到C1碼字后通過譯碼可以得到碼字C2，再通過信道編碼對(duì)C2進(jìn)行編碼后向終端傳送C2信息。因此終端將會(huì)收到經(jīng)過不同信道的兩組信息，一個(gè)來自信源，一個(gè)來自中繼。終端將兩組合并，然后進(jìn)行最后的譯碼。

2.2 聯(lián)合LDPC碼網(wǎng)絡(luò)編碼

聯(lián)合LDPC碼網(wǎng)絡(luò)編碼與聯(lián)合Turbo碼網(wǎng)絡(luò)編碼類似，兩個(gè)信源節(jié)點(diǎn)分別向中繼節(jié)點(diǎn)與基站傳送信息。中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到的信息進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼后再進(jìn)行重新的LDPC編碼，并將編碼后的信息傳送到基站進(jìn)行譯碼。具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

優(yōu)缺點(diǎn)分析:由于網(wǎng)絡(luò)編碼在中繼節(jié)點(diǎn)處需要額外的一套或者兩套譯碼器，這就會(huì)增加中繼節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜度。LDPC碼可以采用部分并行譯碼，從而在譯碼復(fù)雜度和吞吐量上取得一個(gè)折中，并且其誤碼率性能與Turbo碼相近。聯(lián)合LDPC信道網(wǎng)絡(luò)編碼相比直傳或者直接異或網(wǎng)絡(luò)編碼方案取得更好的誤碼率性能以及更高的吞吐量，同時(shí)可以減少中繼節(jié)點(diǎn)的譯碼復(fù)雜度，提高網(wǎng)絡(luò)編碼性能。

圖3 聯(lián)合LDPC碼網(wǎng)絡(luò)編碼結(jié)構(gòu)

在文獻(xiàn)［26］中提出一種LDPC乘積碼。該方案中，兩個(gè)信源節(jié)點(diǎn)用LDPC乘積碼的方式向基站和中繼節(jié)點(diǎn)傳送數(shù)據(jù)包，需要注意的是這種乘積碼的方式僅僅只做了行向量的編碼。中繼節(jié)點(diǎn)在接收到兩個(gè)信源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包后進(jìn)行譯碼操作，并把譯碼后的信息分為上下兩個(gè)矩陣排列起來。然后合并為一個(gè)矩陣，并對(duì)這個(gè)矩陣做列向量的編碼。最后把在中繼節(jié)點(diǎn)獲得的編碼冗余信息傳送給基站?；驹侔褟膬蓚€(gè)信源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)得到的三個(gè)數(shù)據(jù)包組合起來再通過譯碼即可得到兩個(gè)信源的信息。

該方案中，中繼節(jié)點(diǎn)接收到兩個(gè)信源的信息并解碼，再將兩個(gè)信源信息進(jìn)行LDPC乘積碼編碼。因此該方案亦可看作是雙層LDPC編碼方案。在中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編碼后，僅僅只向基站傳送編碼得到的冗余信息，基站得到兩個(gè)信源節(jié)點(diǎn)與基站傳來的冗余信息后再進(jìn)行譯碼。

優(yōu)缺點(diǎn)分析:LDPC乘積碼方案不再使用傳統(tǒng)的異或網(wǎng)絡(luò)編碼思想，取而代之的是乘積碼網(wǎng)絡(luò)編碼。相比而言，異或網(wǎng)絡(luò)編碼存在一定的局限性，它不能應(yīng)用于多源單中繼單基站的網(wǎng)絡(luò)模型中。乘積碼的網(wǎng)絡(luò)編碼不僅可以保證網(wǎng)絡(luò)編碼增益還可以防止信道的突發(fā)錯(cuò)誤，因?yàn)樵谛邢蛄窟B續(xù)出現(xiàn)錯(cuò)誤的情況下可以通過列向量的譯碼實(shí)現(xiàn)恢復(fù)。即使中繼節(jié)點(diǎn)只傳冗余信息數(shù)據(jù)包，系統(tǒng)的吞吐量仍不會(huì)降低。因此，乘積碼在雙源節(jié)點(diǎn)或者三源節(jié)點(diǎn)的情況下實(shí)用性較強(qiáng)。然而在多源節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)中，乘積碼方案使得中繼節(jié)點(diǎn)需要更多的譯碼設(shè)備，從而使其復(fù)雜度更高，所以在源節(jié)點(diǎn)較多的情況下乘積碼不具備實(shí)用性。

3 聯(lián)合信道碼網(wǎng)絡(luò)編碼發(fā)展方向

聯(lián)合信道網(wǎng)絡(luò)編碼已經(jīng)表現(xiàn)出其相比于單獨(dú)使用網(wǎng)絡(luò)編碼的優(yōu)越性，它不僅可以提高編碼增益和吞吐量，還可以改善系統(tǒng)的誤碼率性能。在軟判決譯碼的情況下，比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)編碼少用一套譯碼器，降低了中繼節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜度。本文認(rèn)為聯(lián)合信道網(wǎng)絡(luò)編碼的研究發(fā)展方向主要為:

(1)應(yīng)用于更多的網(wǎng)絡(luò)模型。前面所介紹的聯(lián)合信道網(wǎng)絡(luò)編碼方案都是在特定的網(wǎng)絡(luò)模型下提出的，無(wú)法靈活地轉(zhuǎn)換到其他網(wǎng)絡(luò)模型。實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)信息廣播路徑復(fù)雜，只應(yīng)用于特定的網(wǎng)絡(luò)模型顯然不能夠滿足當(dāng)今無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。

(2)聯(lián)合信道網(wǎng)絡(luò)編碼中網(wǎng)絡(luò)編碼算法和方案的研究。當(dāng)前大多數(shù)應(yīng)用的異或網(wǎng)絡(luò)編碼雖有其優(yōu)越性，但是局限性也非常大，例如對(duì)于多源的多址接入網(wǎng)絡(luò)，異或網(wǎng)絡(luò)編碼顯然是不適用的。而文獻(xiàn)［27］提出的乘積碼網(wǎng)絡(luò)編碼不失為一個(gè)新研究方向，更有效的網(wǎng)絡(luò)編碼算法可以增加聯(lián)合信道網(wǎng)絡(luò)編碼在實(shí)際工程應(yīng)用的靈活性。

(3)聯(lián)合信道網(wǎng)絡(luò)編碼中信道編碼方案的選擇與優(yōu)化。不同的信道編碼方案有著不同的誤碼率和譯碼復(fù)雜度。如何根據(jù)性能指標(biāo)選擇合適的信道編碼方案，以及在不損失系統(tǒng)系能情況下，如何有效地改進(jìn)編譯碼算法復(fù)雜度都是值得進(jìn)一步研究的問題?，F(xiàn)有的信道編碼方案都是基于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸與處理思想而提出與改進(jìn)的。因此，在聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)編碼背景下，信道編碼的算法優(yōu)化問題值得進(jìn)一步研究。當(dāng)前，LDPC碼與Turbo碼都是性能接近香農(nóng)極限的好碼。RA碼是一種基于Turbo碼的簡(jiǎn)單編碼結(jié)構(gòu)和LDPC碼迭代譯碼算法的一種信道編碼。本文認(rèn)為，將RA碼應(yīng)用于聯(lián)合信道網(wǎng)絡(luò)編碼中，可使中繼節(jié)點(diǎn)的編譯碼復(fù)雜度相比于文中提到的幾種方案都有改善，也可使中繼節(jié)點(diǎn)復(fù)雜度更低。

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鐘景川(1989- )重慶市人，漢族，東南大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院在讀碩士，研究方向基帶數(shù)字通信技術(shù)，zhong_ ayy@163.com;

李保申(1989- )山東菏澤人，漢族，東南大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院在讀碩士，研究方向基帶數(shù)字通信技術(shù)，libaoshen888@163.com;

張 萌(1964- )，男，研究員，主要從事數(shù)字信號(hào)處理，基帶通信技術(shù)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，zmeng@seu. edu.cn。

Review of Joint Coding of Channel Coding and Network Coding*

ZHONG Jingchuan1，QI Jie1，LI Baoshen1，CHEN Fenxiao2，TU Chenfeng1，ZHANG Meng1*
(1.National ASIC System Engineering Research Center，Southeast University，Nanjing 210096，China;2.Harvey Mudd College，USA)

Network coding technology can not only improve the throughput and transmission efficiency of the network system，but also make the load more balanced.By employing the joint coding of network coding and channel coding in the Wireless Sensor Network，it can reduce the complexity of data processing in the node and hugely promote the performance of the whole system.Based on the traditional netwok coding model，joint coding can be realized by employing the modulation in the node.Turbo codes and LDPC codes are among those best performing codes and they have some unique advantages so are preferred in the system.The result shows that under the same circumstance of bit error rate 10-4，the signal to noise ratio can be saved by 1.5 dB.

wireless sensor network;joint coding of channel coding and network coding;Turbo codes;LDPC codes

10.3969/j.issn.1005－9490.2014.02.038

TP393

A

1005－9490(2014)02－0345－05

項(xiàng)目來源:國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(61176031);國(guó)家重大專項(xiàng)項(xiàng)目(2010ZX03006-003-02);省自然科學(xué)重點(diǎn)基金項(xiàng)目(BK2011018)

2013-03-04修改日期:2014-01-08

EEACC:6150P