摘  要： 將LDPC信道編碼與物理層網(wǎng)絡(luò)編碼結(jié)合起來，通過碼字疊加的原理，提出了一種新的聯(lián)合信道編碼技術(shù)。該技術(shù)通過將中繼節(jié)點處經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)編碼的信號作為冗余碼，與原編碼信號共同組成聯(lián)合編碼信號，有效降低了通信系統(tǒng)的誤比特率，提高了系統(tǒng)傳輸性能。
關(guān)鍵詞： 網(wǎng)絡(luò)編碼；LDPC；校驗矩陣H；聯(lián)合信道編碼

    網(wǎng)絡(luò)編碼是近幾年提出的一門新興理論[1-2]，其基本原理就是傳輸鏈路上的中繼節(jié)點對接收到的信息進行處理后再進行轉(zhuǎn)發(fā)，而目的節(jié)點最終能夠恢復(fù)這些被處理的信息，理論證明網(wǎng)絡(luò)編碼可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)最大流傳輸。在參考文獻[3]和參考文獻[4]中提出了物理層網(wǎng)絡(luò)編碼（PNC），并且證明PNC相對于直接傳輸而言，具有更高的性能增益。
    由于在實際網(wǎng)絡(luò)中信道并不獨立，參考文獻[2]指出，在隨機線性編碼理論中，網(wǎng)絡(luò)編碼和信道編碼分離定理不一定成立[5]，因此，在無線網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)編碼與信道編碼往往需要聯(lián)合設(shè)計[6]。
低密度奇偶校驗碼（LDPC）編碼技術(shù)的理論研究表明：1/2碼率的LDPC碼在BPSK調(diào)制下的性能距信息論中的香農(nóng)限僅差0.004 5 dB，是目前最接近香農(nóng)限的糾錯碼。LDPC碼的譯碼常見算法是基于迭代運算的傳播置信算法（BP譯碼算法），已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在通信技術(shù)的其他方面。
本文通過將以上兩種技術(shù)相結(jié)合，提出一種基于LDPC碼和物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的聯(lián)合信道編碼技術(shù)，將其應(yīng)用在無線通信網(wǎng)絡(luò)中，可以有效地降低誤比特率和誤幀率，從而提高系統(tǒng)的傳輸性能。



3 性能仿真
    采用計算機仿真的方法給出具體的性能比較，主要比較傳統(tǒng)的非協(xié)作編碼方式與本文提出的基于LDPC和網(wǎng)絡(luò)編碼的聯(lián)合信道編碼技術(shù)的性能差異，并最終給出仿真結(jié)果。實驗的仿真平臺為MATLAB，仿真系統(tǒng)使用BPSK調(diào)制，信道為AWAN信道，BP算法譯碼迭代次數(shù)為20次。
    仿真結(jié)果如圖2、圖3所示，在相同的傳輸信道信噪比下，相對于傳統(tǒng)的非協(xié)作編碼方式，基于LDPC和物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的聯(lián)合信道編碼技術(shù)具有更低的誤比特率和誤幀率。并且隨著信道信噪比的不斷改善，聯(lián)合信道編碼技術(shù)相對于傳統(tǒng)編碼技術(shù)有了明顯的性能改善，在BER為10-3時，已經(jīng)有了大于5 dB的性能增益。
經(jīng)過實驗證明，聯(lián)合信道編碼可以有效降低系統(tǒng)的誤比特率，提高系統(tǒng)傳輸性能。

    本文提出了一種基于LDPC與物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的聯(lián)合信道編碼技術(shù)。在接收節(jié)點，接收器接收來自兩個用戶的信息包以及從中繼處經(jīng)過聯(lián)合信道編碼的信息包，并且對其進行譯碼。從最終的性能仿真結(jié)果來看，相對于傳統(tǒng)的非協(xié)作編碼方式，聯(lián)合信道編碼技術(shù)有效地降低了通信網(wǎng)絡(luò)的誤碼率，能夠提高系統(tǒng)傳輸性能。
參考文獻
[1] 郝琨.網(wǎng)絡(luò)編碼關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用研究[D].天津：天津大學(xué)，2011.
[2] LI S Y R， SUN Q T， Shao Ziyu. Linear network coding： theory and algorithms[J]. Proceedings of the IEEE， 2011，99（3）：372-387.
[3] YEUNG R W， LI S Y R， CAI N，et al. Network coding Theory（1st ed）[M]. Now Publishers， 2005.
[4] Yu Hanghong， Zhang Jun. Physical-layer network coding in wireless multi access relay channel[C]. Applied Informatics and Communication. Springer Berlin Heidelberg， 2011， 227（1）：312-320.
[5] SONG L， YEUNG R W， CAI N. A separation theorem for single-source network coding[J]. IEEE Transactions On Inform Theory， 2006，52（5）：1861-1871.
[6] Zhou Lianchi， Xiu Chundi. A joint design of physical layer network coding and channel coding for wireless networks[J]. Computer Science and Electronics Engineering （ICCSEE）， 2012 International Conference， 2012（3）：312-316.