谢伟浩
长讯通信服务有限公司 广东省广州市 510091
摘要：在现代化网络技术与数字化信息技术全面发展的背景下，网络编码技术的水平也得到了提升。本文首先对无线协作通信系统的物理层网络编码的理论进行了分析，探究了协作通信和网络编码理论，以及其中存在的问题；随后，在此基础上，重点研究了无线协作通信系统的物理层网络编码的关键技术，旨在为关注这一领域的人士提供一些可行性较高的参考意见，推动网络编码工作持续稳定发展。
关键词：无线协作通信系统；物理层网络编码；用户选择
引言
随着我国国民经济的发展以及人民生活水平的提高，社会各界对于我国网络通信技术，特别是无线协作通信系统的物理层网络编码等方面越来越关注。目前，以蓝牙、移动蜂窝网络以及WIFI技术为依托的现代化无线通信技术，已经深入到人们日常工作和生活的各个领域之中。但是无线网络在使用过程中，会受到多种不同干扰因素的影响，如何优化无线协作通信系统的物理层网络编码显得尤为重要。
一、无线协作通信系统的物理层网络编码理论
（一）协作通信和网络编码理论
从理论上讲，若在发送端和接收端可以配置多根天线，就可以获取无限大的空间分析增益。但是在实际的操作环节中，用户使用的通讯设备尺寸和规格都较小，所以在单一通信设备上配置多条天线无法实现。此种硬件设备导航的局限性激发了无线通信当中协作通信概念的产生。在实际的应用环节中，协作通信核心思想主要是应用分布式的天线，而非物理上位于同一地方的多条天线进行分布通信。协作通信模式可以协助发送端进行信号转发，并且还能在任意独立设备当中，配置相应的天线设备[1]。通过对协作通信理论进行研究可以看出，在上个世纪七十年代才开始该项技术的研究，但是随着科学技术的发展，该项技术目前已经成为了行业研究热点，根据中继操作方式的不同，可以将其分为模拟中继转发和数字中继转发等两种模式，具体情况如下图所示：
图 1 中继转发模式示意图
（二）协作通信和网络编码基本问题
协作通信系统在实际的应用环节中，会面临着一系列的问题与挑战，其中，最为常见的问题时模拟网络编码中的噪声放大问题。模拟网络编码会因为不存在差错扩散、满分集增益以及简单容易实现等特征，在无线协作通信系统当中，得到广泛地应用。但与此同时，在不进行多用户检测以及噪声控制的情况下，会出现多用户干扰和中继处噪音过大等问题。此类为题会在某种程度上，对系统的性能产生影响。除此之外，传统的数字网络编码当中，还存在着检测模糊的问题。传统网络编码模式当中，不同信号源的信号，会根据异或规则，被映射成为网络编码信号。但是，在非正式的网络系统当中，会因为多对一映射，出现检测模糊的问题，使得系统无法在既定的条件下，达到满分集。为了降低错误扩散对于信宿端造成的影响，相关领域的研究人员要对单源单宿中继系统当中，进一步提出选择-转发以及链路自适应转发等有效发展策略，确保无线协作通信系统的物理层网络编码关键技术可以被合理地应用。
二、无线协作通信系统的物理层网络编码的关键技术
（一）基于多基站协作网络化的编码传输技术
基于多基站协作网络化的编码传输技术，主要的应用模式为系统空间分集传输方法。在实际的应用环节中，可以将SIMO和MISO系统作为演示对象，对无线协作通信系统的物理层网络编码的分集接收与发送等概念进行介绍。以分集接收工作为例，在实际操作阶段，工作人员要考虑到操作环节的实际情况。在发端具有1副天线、收端具有N副天线的情况下（如图2），系统当中的发送和接收关系可以表示为：y=hs+n。其中，s表示的是BPSK调制信号源符号，h表示的是系统当中冲激响应向量；h表示的是噪声。通过对该公式转化，可以得出系统的平均差错概率，进而实现SIMO系统接受分集增益[2]。
图 2 基于多基站协作网络编码示意图
对于基于多基站的协作网络化编码技术来说，空间复用传输方法系统模型主要考虑的模式为收发端均配有多副发射天线的情况。在此种条件下，为了更直观地对多路复用传输机理进行分析，工作人员要提出基于多基站协作网络化编码技术的可分解性，之后利用空分复用理论当中的关键技术，完成网络编码的操作。
（二）多天线双向中继天线选择技术
在无线协作通信系统的物理层网络编码之中，多天线双向中继天线选择技术在使用时，需要考虑到收发端的不同情况。当发送端应用单天线进行发射时，可以用公式n*=arg max（||hn||22）表示，在此种情况下，可以应用链路质量较好的信道所对应的天线进行发送。针对应用MIMO接收机空分复用系统的无线协作通信系统的物理层网络编码项目而言，设计团队在进行技术分析时，要结合发送端和接收端分别有M副和N副天线的情况，其中M≥N。此时，发送端应用的天线需要从M副天线当中进行挑选，数量为N。
例如，多天线的广播系统当中，有一个发送端和两个接收端。发送端有M≥2副天线，且每个接收端都有1副天线。虽然基于最大值和最小值优化的天线选择方法，可以提升无线协作通信系统的物理层网络编码的质量，但是，在同时包含了传输和接收端的传输工作中，系统能够发挥出的性能还需要被进一步分析和深入研究。
（三）基于MIMO-Y信道用户选择技术
基于MIMO-Y信道用户的选择技术，是无线协作通信系统的物理层网络编码中的又一项重要应用技术。该项技术在实际的应用环节中，需要考虑到MIMO-Y信道的构成情况。一般来说，该信道主要是由四个协作点构成的中继协作网络。其中，有三个源节点和一个半双工中继节点，具体情况如下图所示：
图 3 MIMO-Y信道组成示意图
无线协作通信系统的物理层网络编码中的信道用户选择技术应用环节，信息交互是一种广义多流的双向交互模式，任意一个源节点都需要同系统中的其他所有节点进行双向操作。网络系统当中的信道是准静态模式，需要使每一个源节点同时向外发送预留编码处理信息。
总结
综上所述，对于现代化网络通信的建设和管理工作来说，无线协作通信系统的物理层网络编码技术在其中具有十分重要的影响。因此，相关领域的工作人员需要在日常的建设和管理工作中，持续对该领域的发展模式和管理需求进行研究。将基础多基站协作网路化的编码传输技术、多天线双向中继天线选择技术和基于MIMO-Y信道用户选择技术等进行综合应用，提升无线协作通信系统的物理层网络编码水平。
参考文献
[1]陈文，韦莎.无线协作网络的物理层网络编码研究进展[J].数据采集与处理，2016，31（03）：415-428+623.
[2]宋欢.基于自由光/电磁传播环境的无线物理层网络编码研究[D].上海交通大学，2013.
论文作者:谢伟浩
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第16期
论文发表时间:2018/11/12
标签：网络论文; 天线论文; 通信系统论文; 物理层论文; 技术论文; 信道论文; 系统论文; 《建筑学研究前沿》2018年第16期论文;