物理層網(wǎng)絡(luò)編碼系統(tǒng)中不同轉(zhuǎn)發(fā)模式的性能研究

孔媛媛 楊 震 呂 斌 田 峰

(南京郵電大學(xué)寬帶無線通信與傳感網(wǎng)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京 210003)

1 引言

網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)是一種融合了路由和編碼的信息交換技術(shù)，由Ahlswede等人于2000年提出[1]。在網(wǎng)絡(luò)編碼系統(tǒng)中，中間節(jié)點(diǎn)不是簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，而是將收到的信息進(jìn)行線性或者非線性的處理，然后轉(zhuǎn)發(fā)給下游節(jié)點(diǎn)，中間節(jié)點(diǎn)扮演著編碼器或信號(hào)處理器的角色。網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)可以顯著提高系統(tǒng)容量。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)應(yīng)用在無線通信環(huán)境的雙向中繼系統(tǒng)時(shí)，由于無線網(wǎng)絡(luò)的廣播特性，物理鏈路的交匯為網(wǎng)絡(luò)編碼創(chuàng)造了條件，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以利用無線信道的廣播特性偵聽一定量的冗余數(shù)據(jù)包，也為網(wǎng)絡(luò)譯碼創(chuàng)造了條件。因此，網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)特別適合被應(yīng)用于無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中產(chǎn)生了物理層網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)[2]。

物理層網(wǎng)絡(luò)編碼應(yīng)用在雙向中繼系統(tǒng)中，雙向通信的雙方Alice和Bob之間沒有直接鏈路，只能通過中繼節(jié)點(diǎn)Relay進(jìn)行中繼通信。在第1個(gè)時(shí)隙，Alice和Bob同時(shí)向Relay發(fā)送信號(hào)，利用無線環(huán)境下空中自然疊加的原理，中繼節(jié)點(diǎn)Relay接收的信號(hào)是兩側(cè)用戶的信息經(jīng)過信道失真后電磁波的疊加。Relay將疊加后的信號(hào)進(jìn)行一定的處理在第2個(gè)時(shí)隙轉(zhuǎn)發(fā)出去，兩側(cè)用戶接收后根據(jù)自身的發(fā)送碼元推算得到對(duì)方發(fā)送的碼元。物理層網(wǎng)絡(luò)編碼只用了2個(gè)時(shí)隙就完成了一次信息交換，提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐率[3]。

雖然物理層網(wǎng)絡(luò)編碼利用了電磁波空中自然疊加節(jié)省了一個(gè)時(shí)隙，但同時(shí)也產(chǎn)生了諸多問題，比如同步、信道失真的補(bǔ)償和中繼節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)模式選擇等問題。由于無線通信環(huán)境的復(fù)雜性，不同的用戶距離造成不同的時(shí)延，如何能保證Alice和Bob發(fā)送的信號(hào)能同時(shí)到達(dá)Relay，如果兩側(cè)信號(hào)到達(dá)時(shí)延不同如何解決，這都屬于同步問題需要解決的范疇，文獻(xiàn)[4-7]等對(duì)同步問題進(jìn)行了研究。同樣由于無線信道環(huán)境的復(fù)雜性，除了時(shí)延外還存在信道失真，兩側(cè)不同信道的失真給中繼節(jié)點(diǎn)的解碼帶來很大的困難。為此，文獻(xiàn)[8-12]等對(duì)信道失真的補(bǔ)償問題進(jìn)行了研究。另外，中繼節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)模式選擇問題也是研究熱點(diǎn)之一，中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)模式將對(duì)物理層網(wǎng)絡(luò)編碼系統(tǒng)性能帶來很大的影響。為此，研究不同轉(zhuǎn)發(fā)模式對(duì)物理層網(wǎng)絡(luò)編碼系統(tǒng)性能的影響具有重要的意義。在使用物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的雙向中繼系統(tǒng)中，中繼節(jié)點(diǎn)常用的轉(zhuǎn)發(fā)模式一般分兩種：放大轉(zhuǎn)發(fā)(Amplify and Forward，AF)和解碼轉(zhuǎn)發(fā)[13]。放大轉(zhuǎn)發(fā)模式下，中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)接收信號(hào)不做任何其他操作只是簡(jiǎn)單的放大后轉(zhuǎn)發(fā)[14]；解碼轉(zhuǎn)發(fā)模式下，中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行解碼操作后再轉(zhuǎn)發(fā)。根據(jù)解碼算法的不同，解碼轉(zhuǎn)發(fā)模式又分為去噪轉(zhuǎn)發(fā)(Denoise and Forward，DnF)和去噪再編碼轉(zhuǎn)發(fā)(Denoise Encode and Forward，DEF)等。對(duì)于去噪轉(zhuǎn)發(fā)模式，中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行判決去除噪聲后直接轉(zhuǎn)發(fā)[15]；而對(duì)于去噪再編碼轉(zhuǎn)發(fā)模式，中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)接收信號(hào)判決去噪后，再進(jìn)行編碼后轉(zhuǎn)發(fā)[16]。

本文在假設(shè)系統(tǒng)同步和信道失真得以補(bǔ)償?shù)那闆r下，研究了中繼節(jié)點(diǎn)不同轉(zhuǎn)發(fā)模式下的系統(tǒng)抗噪聲性能。針對(duì)采用正交相移鍵控(QPSK)調(diào)制的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼系統(tǒng)，對(duì)放大轉(zhuǎn)發(fā)，去噪轉(zhuǎn)發(fā)和去噪再編碼轉(zhuǎn)發(fā)的三種轉(zhuǎn)發(fā)模式進(jìn)行了分析和比較。首先研究其信號(hào)星座圖特性，給出了編碼方法的星座圖對(duì)應(yīng)關(guān)系；然后推導(dǎo)了三種轉(zhuǎn)發(fā)模式在高斯白噪聲信道環(huán)境下的誤碼率計(jì)算公式；最后仿真驗(yàn)證了推導(dǎo)的誤碼率公式的正確性，并根據(jù)誤碼率和誤比特率分析比較了三種轉(zhuǎn)發(fā)模式的優(yōu)劣。

本文的內(nèi)容安排如下：第一部分為引言，第二部分給出了物理層網(wǎng)絡(luò)編碼系統(tǒng)的系統(tǒng)模型，分析了物理層網(wǎng)絡(luò)編碼中雙向通信的基本原理；第三部分研究了中繼節(jié)點(diǎn)的三種轉(zhuǎn)發(fā)模式，對(duì)每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)模式，分析了信號(hào)星座圖，研究了中繼節(jié)點(diǎn)的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼算法和用戶節(jié)點(diǎn)的解碼算法；第四部分推導(dǎo)了三種轉(zhuǎn)發(fā)模式的誤碼率公式；第五部分對(duì)物理層網(wǎng)絡(luò)編碼系統(tǒng)進(jìn)行了MATLAB仿真，結(jié)果表明仿真的誤碼率曲線和理論推導(dǎo)的誤碼率公式曲線完全重合，驗(yàn)證了公式推導(dǎo)的正確性，進(jìn)行了三種轉(zhuǎn)發(fā)模式的抗噪聲性能分析和比較；第六部分為總結(jié)。

2 系統(tǒng)模型

yA=hAfAsA+nA

(1)

yB=hBfBsB+nB

(2)

假設(shè)Alice和Bob端進(jìn)行信道估計(jì)[17]后，采用相應(yīng)的同步策略[4-7]和功率控制[8-12]，能保證Alice和Bob發(fā)送的信號(hào)同步Relay到達(dá)且功率一致，即有‖hAfA‖=‖hBfB‖=H，則Relay的接收信號(hào)為兩側(cè)電磁波的疊加，表示為：

圖1 物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的雙向中繼系統(tǒng)模型Fig.1 The two-way relay system with physical layer network coding

yA+yB=HsA+HsB+nA+nB

(3)

對(duì)于在第1個(gè)時(shí)隙接收到的疊加信號(hào)，Relay需要對(duì)其進(jìn)行物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的轉(zhuǎn)發(fā)操作，可以使用三種轉(zhuǎn)發(fā)模式：放大轉(zhuǎn)發(fā)、去噪轉(zhuǎn)發(fā)和去噪再編碼轉(zhuǎn)發(fā)，三種不同的轉(zhuǎn)發(fā)模式將在第三節(jié)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

3 中繼節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)模式

在物理層網(wǎng)絡(luò)編碼系統(tǒng)中，在第1個(gè)時(shí)隙，中繼節(jié)點(diǎn)Relay接收到的信號(hào)是Alice和Bob端同時(shí)發(fā)送的兩路QPSK信號(hào)(QPSK信號(hào)的星座圖如圖2(a)所示)的疊加。在不存在信道失真和噪聲的情況下，兩路QPSK信號(hào)的疊加稱之為2+QPSK信號(hào)，2+QPSK信號(hào)的星座圖如圖2(b)所示。存在高斯白噪聲的情況下，例如每比特信噪比為15 dB時(shí)，Relay接收信號(hào)的星座圖如圖2(c)所示。

Relay需要對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)操作，可以使用三種轉(zhuǎn)發(fā)模式：放大轉(zhuǎn)發(fā)、去噪轉(zhuǎn)發(fā)和去噪再編碼轉(zhuǎn)發(fā)。放大轉(zhuǎn)發(fā)模式下，中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)接收信號(hào)不做任何其他操作只是簡(jiǎn)單的放大后轉(zhuǎn)發(fā)；去噪轉(zhuǎn)發(fā)模式下，中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行判決去除噪聲后轉(zhuǎn)發(fā)；去噪再編碼轉(zhuǎn)發(fā)模式下，中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)接收信號(hào)判決去噪后再進(jìn)行編碼后轉(zhuǎn)發(fā)。本節(jié)將對(duì)三種轉(zhuǎn)發(fā)模式進(jìn)行詳細(xì)介紹，通過轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)的星座圖分析和對(duì)比來探討不同轉(zhuǎn)發(fā)模式的優(yōu)缺點(diǎn)。

圖2 三種信號(hào)的星座圖Fig.2 Constellation diagrams for three signals

3.1 放大轉(zhuǎn)發(fā)模式(AF)

放大轉(zhuǎn)發(fā)模式下，Relay對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行直接放大轉(zhuǎn)發(fā)，放大目的是為了補(bǔ)償傳輸過程中的功率損耗,令放大系數(shù)為α。放大轉(zhuǎn)發(fā)的信號(hào)可以表示為：

zAF=αHsA+αHsB+αnA+αnB

(4)

當(dāng)放大系數(shù)α的選擇滿足αH=1時(shí)，則有

zAF=sA+sB+αnA+αnB

(5)

放大轉(zhuǎn)發(fā)模式下，當(dāng)每比特信噪比為15 dB時(shí)，Relay轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)的星座圖如圖3(a)所示。

在放大轉(zhuǎn)發(fā)模式下，Alice得到：

(6)

Alice已知自己的發(fā)送信號(hào)sA，對(duì)vA進(jìn)行解碼，解碼算法采用直接相減算法，得到：

(7)

同樣，在放大轉(zhuǎn)發(fā)模式下，Bob得到：

(8)

Bob端已知自己的發(fā)送信號(hào)sB，對(duì)vB進(jìn)行解碼，解碼算法采用直接相減算法，得到：

(9)

3.2 去噪轉(zhuǎn)發(fā)模式(DnF)

在放大轉(zhuǎn)發(fā)模式中，Relay不僅對(duì)有用信號(hào)進(jìn)行了放大轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)對(duì)噪聲進(jìn)行了放大轉(zhuǎn)發(fā)，Relay轉(zhuǎn)發(fā)出去的信號(hào)包含了一部分噪聲功率，既浪費(fèi)功率又影響性能，而去噪轉(zhuǎn)發(fā)模式能有效解決這一問題。去噪轉(zhuǎn)發(fā)是在Relay端對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行去噪判決后再轉(zhuǎn)發(fā)，在去噪轉(zhuǎn)發(fā)模式下，Relay轉(zhuǎn)發(fā)的信號(hào)zDnF可以表示為：

zDnF=sA+sB

(10)

去噪轉(zhuǎn)發(fā)是對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行去噪判決，具體去噪判決算法見算法1，其中，R{·}代表取實(shí)部，I{·}代表取虛部。

算法1:去噪轉(zhuǎn)發(fā)算法(1)Relay對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行放大得到zAF;(2) 如果R{zAF}>1,則R{zDnF}=2;如果R{zAF}<-1,則R{zDnF}=-2;否則R{zDnF}=0;(3)如果I{zAF}>1,則I{zDnF}=2;如果I{zAF}<-1,則I{zDnF}=-2;否則I{zDnF}=0;(4)zDnF=R{zDnF}+I{zDnF}j。

去噪轉(zhuǎn)發(fā)模式下，Relay轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)的星座圖如圖3(b)所示。跟放大轉(zhuǎn)發(fā)模式(圖3(a))相比，去噪轉(zhuǎn)發(fā)模式在Relay端增加了判決去除噪聲模塊，轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)是9點(diǎn)的2+QPSK信號(hào)，不會(huì)放大和轉(zhuǎn)發(fā)噪聲。

在第2時(shí)隙，Relay轉(zhuǎn)發(fā)的信號(hào)zDF經(jīng)過下行信道A到達(dá)Alice，同時(shí)經(jīng)過下行信道B到達(dá)Bob。Alice接收到的信號(hào)為：

(11)

Alice已知自己的發(fā)送信號(hào)sA，對(duì)vA進(jìn)行解碼，解碼算法采用直接相減算法，得到：

(12)

同樣，在放大轉(zhuǎn)發(fā)模式下，Bob接收到信號(hào)為：

(13)

Bob端已知自己的發(fā)送信號(hào)sB，對(duì)vB進(jìn)行解碼，解碼算法采用直接相減算法，得到：

(14)

圖3 三種轉(zhuǎn)發(fā)模式的信號(hào)星座圖Fig.3 Constellation diagrams for signal with three forwarding modes

3.3 去噪再編碼轉(zhuǎn)發(fā)(DEF)

去噪轉(zhuǎn)發(fā)模式下，Relay轉(zhuǎn)發(fā)的信號(hào)是兩路QPSK混合信號(hào)2+QPSK信號(hào)，我們參考文獻(xiàn)[16]的編碼算法并對(duì)其進(jìn)行重新的星座圖解釋和詳細(xì)的算法分析，這是一種去噪再編碼轉(zhuǎn)發(fā)的模式，稱之為DEF模式。去噪再編碼轉(zhuǎn)發(fā)模式是2+QPSK信號(hào)再編碼轉(zhuǎn)化為QPSK信號(hào)，信號(hào)星座圖由9點(diǎn)2+QPSK星座圖轉(zhuǎn)化為4點(diǎn)QPSK星座圖，具體編碼算法見算法2，其中，R{·}代表取實(shí)部，I{·}代表取虛部，‖·‖代表取絕對(duì)值。

算法2:2+QPSK信號(hào)轉(zhuǎn)化為QPSK信號(hào)的編碼算法(1)Relay對(duì)接收信號(hào)利用算法1得到zDF;(2)如果‖R{zDF}‖>1則R{zDEF}=1,否則R{zDEF}=-1;(3)如果‖I{zDF}‖>1則I{zDEF}=1,否則I{zDEF}=-1;(4)zDEF=R{zDEF}+I{zDEF}j。

2+QPSK信號(hào)(圖3(b))轉(zhuǎn)化為QPSK信號(hào)(圖3(c))的編碼算法2可以在星座圖上進(jìn)行直觀的解釋。圖3(b)中2+QPSK星座圖上的9個(gè)點(diǎn)可以分為四組。圖3(b)中第①組的四個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)化為QPSK星座圖(圖3(c))中的①點(diǎn)“1+j”，圖3(b)中第②組的一個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)化為QPSK星座圖(圖3(c))的②點(diǎn)“-1-j”，圖3(b)中第③組的兩個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)化為QPSK星座圖(圖3(c))的③點(diǎn)“1-j”, 圖3(b)中第④組的兩個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)化為QPSK星座圖(圖3(c))的④點(diǎn)“-1+j”。第①組代表Alice和Bob發(fā)送的QPSK信號(hào)實(shí)部和虛部都相同，第②組代表Alice和Bob發(fā)送的QPSK信號(hào)實(shí)部和虛部都不同，第③組代表Alice和Bob發(fā)送的QPSK信號(hào)實(shí)部相同虛部不同，第④組代表Alice和Bob發(fā)送的QPSK信號(hào)實(shí)部不同虛部相同，具體見表1所示。

在第2時(shí)隙，Relay轉(zhuǎn)發(fā)的信號(hào)zDEF經(jīng)過下行信道A到達(dá)Alice，同時(shí)經(jīng)過下行信道B到達(dá)Bob。Alice接收到的信號(hào)為：

(15)

(16)

(17)

同樣， Bob接收到的信號(hào)為：

(18)

表1 2+QPSK信號(hào)轉(zhuǎn)化為QPSK信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

(19)

(20)

4 三種轉(zhuǎn)發(fā)模式的誤碼率性能

為了分析高斯白噪聲信道下三種轉(zhuǎn)發(fā)模式的誤碼率性能，本文根據(jù)已有的正交振幅調(diào)制(QAM)誤碼率公式[18]推導(dǎo)出2+QPSK的誤碼率公式。下面，首先介紹QPSK和QAM調(diào)制對(duì)應(yīng)的誤碼率公式。假設(shè)四條信道的噪聲功率一樣均為N0=σ2。

(21)

對(duì)于M-QAM信號(hào),M為QAM調(diào)制的點(diǎn)數(shù)，dmin為QAM調(diào)制的最小距離，噪聲功率為N0。根據(jù)文獻(xiàn)[18]，M-QAM的誤碼率公式為：

(22)

兩路QPSK信號(hào)經(jīng)過物理層網(wǎng)絡(luò)編碼后形成的信號(hào)為2+QPSK信號(hào)，其星座圖如圖2(b)所示。2+QPSK的星座圖跟矩形QAM的星座圖很像，因此2+QPSK信號(hào)可以看作是9個(gè)點(diǎn)的矩形9-QAM信號(hào)，M=9,dmin=2A。利用M-QAM的誤碼率公式(22)，我們推導(dǎo)出2+QPSK信號(hào)的誤碼率：

(23)

4.1 放大轉(zhuǎn)發(fā)模式(AF)的誤碼率

在放大轉(zhuǎn)發(fā)模式下，第1個(gè)時(shí)隙Relay接收到的信號(hào)是兩路QPSK信號(hào)疊加，兩側(cè)信道的白噪聲也進(jìn)行了疊加，在第2個(gè)時(shí)隙，下行鏈路Relay將信號(hào)直接轉(zhuǎn)發(fā)出去，Alice和Bob接收到的信號(hào)分別如式(6)和式(8)所示。Alice和Bob的接收信號(hào)中包含三路噪聲信號(hào)，因此噪聲總功率為3σ2，帶入式(23)得到放大轉(zhuǎn)發(fā)模式下，Alice端和Bob端的誤碼率為：

(24)

4.2 去噪轉(zhuǎn)發(fā)模式(DnF)的誤碼率

在去噪轉(zhuǎn)發(fā)模式下，Relay的接收信號(hào)如式(3)所示。由于兩側(cè)噪聲是不相關(guān)的，疊加后的噪聲功率為兩側(cè)噪聲功率之和，因而噪聲總功率為2σ2，代入式(23)得到上行鏈路Relay去噪判決過程的誤碼率：

(25)

去噪后的信號(hào)在第2時(shí)隙經(jīng)過下行鏈路信道到達(dá)Alice或Bob(見式(11)(13))，2+QPSK信號(hào)疊加了一路噪聲，噪聲總功率為σ2，代入式(23)得到下行鏈路的誤碼率為：

(26)

(27)

4.3 去噪再編碼轉(zhuǎn)發(fā)模式(DEF)的誤碼率

(28)

(29)

5 仿真結(jié)果

經(jīng)過仿真得到了三種轉(zhuǎn)發(fā)模式的誤碼率曲線如圖4所示，經(jīng)對(duì)比跟推導(dǎo)計(jì)算的誤碼率公式曲線重合，驗(yàn)證了誤碼率推導(dǎo)式(24)、式(27)和式(29)的正確性。由圖4可知，當(dāng)rb<-5 dB時(shí)，AF性能最好，DEF性能次之，DnF性能最差；當(dāng)-5 dB0 dB時(shí)，DEF性能最好，DnF性能次之,AF性能最差。

經(jīng)過仿真得到三種轉(zhuǎn)發(fā)模式的誤比特率曲線如圖5所示，從仿真誤比特率曲線可以看出，當(dāng)rb<-5 dB時(shí)，三種轉(zhuǎn)發(fā)模式的誤比特率均為50%系統(tǒng)無法運(yùn)行，當(dāng)-5 dB0 dB時(shí)，DEF性能最好，DnF性能次之，AF性能最差。

圖4 三種轉(zhuǎn)發(fā)模式下物理層網(wǎng)絡(luò)編碼系統(tǒng)的誤碼率性能Fig.4 SER of PLNC system with three forward modes

圖5 三種轉(zhuǎn)發(fā)模式下物理層網(wǎng)絡(luò)編碼系統(tǒng)的誤比特率性能Fig.5 BER of PLNC system with three forward modes

一般的通信環(huán)境下，要保證正常通信需要足夠低的誤碼率。放大轉(zhuǎn)發(fā)模式將噪聲同時(shí)放大轉(zhuǎn)發(fā)影響了系統(tǒng)性能，去噪轉(zhuǎn)發(fā)和去噪再編碼兩種模式在中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行去噪后再轉(zhuǎn)發(fā)，在信噪比較好的環(huán)境下，系統(tǒng)性能會(huì)提高。由于有效通信環(huán)境信噪比通常滿足rb>0 dB，因此去噪再編碼轉(zhuǎn)發(fā)模式是物理層網(wǎng)絡(luò)編碼系統(tǒng)中最優(yōu)的轉(zhuǎn)發(fā)模式。

6 結(jié)論

在無線雙向中繼系統(tǒng)中，中繼節(jié)點(diǎn)使用物理層網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)可以帶來網(wǎng)絡(luò)吞吐率的提高。物理層網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)中很多問題值得研究，比如同步、信道失真補(bǔ)償和中繼節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)方式等問題。本文主要研究中繼節(jié)點(diǎn)不同的轉(zhuǎn)發(fā)方式對(duì)于系統(tǒng)性能的影響。我們分別研究了放大轉(zhuǎn)發(fā)、去噪轉(zhuǎn)發(fā)和去噪再編碼轉(zhuǎn)發(fā)三種轉(zhuǎn)發(fā)方式在物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的應(yīng)用。在QPSK調(diào)制方式下，對(duì)三種轉(zhuǎn)發(fā)方式的星座圖和編碼對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行了深入分析，推導(dǎo)了三種轉(zhuǎn)發(fā)方式的誤碼率公式，并仿真驗(yàn)證了公式的正確性，系統(tǒng)誤碼率和誤比特率性能都說明去噪再編碼轉(zhuǎn)發(fā)模式是物理層網(wǎng)絡(luò)編碼系統(tǒng)中最優(yōu)的轉(zhuǎn)發(fā)模式。但是在物理層網(wǎng)絡(luò)編碼系統(tǒng)的某些結(jié)構(gòu)下，放大轉(zhuǎn)發(fā)和去噪轉(zhuǎn)發(fā)模式也需要使用，比如在中繼節(jié)點(diǎn)無法進(jìn)行正確解碼時(shí)或解碼全部放在用戶端等情形下，中繼節(jié)點(diǎn)都只能采用放大轉(zhuǎn)發(fā)或去噪轉(zhuǎn)發(fā)的模式，因此本文中三種轉(zhuǎn)發(fā)模式的性能分析對(duì)物理層網(wǎng)絡(luò)編碼研究有一定的指導(dǎo)意義。