项目名称: 物理层网络编码在无线多址接入系统中的应用

项目编号: No.61501390

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 路璐

作者单位: 香港中文大学深圳研究院

项目金额: 23万元

中文摘要: 本项目为物理层网络编码(PNC)研究开辟一个新领域:PNC在非中继网络中的应用。在无线中继网络中,PNC允许多个源节点同时发送信息,从而将吞吐量提高100% [1]。PNC接收机基于重叠信号计算出一个网络编码数据包。在中继系统中,PNC接收机将网络编码数据包转发至其他节点。而在非中继系统中,PNC接收机则是最终目的地:其目标是得到各个源节点同时发送的每个源信息。一个重要的问题是,PNC解码器得到的网络编码数据包在非中继网络中是否仍然有用?.本项目提出一个新的系统,网络编码多址接入(NCMA),将PNC解码器与多用户解码器(MUD)相结合,来提高网络的吞吐量。我们基于软件无线电平台快速开发的NCMA原型机证实,PNC解码器获得的网络编码数据包是有用的,并且可以提高系统的吞吐量。受到初期研究成果的鼓励,我们将开展基础理论研究以解释观察到的实验现象,并根据理论研究的结果拓展新的NCMA系统设计。

中文关键词: 物理层网络编码;无线多址接入系统;网络编码多址接入;无线系统原型机;软件无线电

英文摘要: This project aims to investigate a new frontier for physical-layer network coding (PNC): its role and utility in non-relay networks. PNC was originally proposed by the Co-I (Prof. Soung Chang Liew)’s research group in a Mobicom 2006 paper [1]. By exploiting network coding at the physical layer, PNC could boost throughput in wireless relay networks by 100% [1]. Most, if not all, prior studies of PNC focused on its use in relay networks. To increase throughput, PNC allows several sources in a wireless network to transmit simultaneously. The PNC receiver then derives a network-coded packet (e.g., bit-wise XOR of the source packets) from the overlapping signals. In the relay setting, the PNC receiver is a relay, and it just forwards the network-coded packet to other nodes. In the non-relay setting, however, the PNC receiver is the final destination: its ultimate target is not the network-coded packet, but the individual messages from the concurrent transmitters. An interesting question is whether the network-coded packets as derived by PNC decoding are still useful? ..In this proposal, we present a system architecture, named network-coded multiple access (NCMA), in which PNC decoding is combined with traditional multiuser decoding (MUD) to boost throughput in multiple-access wireless networks. Our quick prototype of NCMA on the software-defined radio platform has yielded evidence that the network-coded packets obtained by PNC decoding can be leveraged to increase system throughput, even in the non-relay setting. Encouraged by the preliminary findings, this proposal puts forth a full-scale three-year research plan. The plan includes two interrelated components: (1) Comprehensive system prototypes and experimentation. (2) Fundamental theoretical analyses to explain our experimental observations and to feed ideas for further enhancements to the system prototypes.

英文关键词: physical-layer network coding;wireless multiple access system;network-coded multiple access;wireless system prototypes;software-defined radio

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