基于网络编码的大规模无线网络容量分析

初步研究结果表明，网络编码也可以提高无线网络的容量。然而针对无线网络环境，特别是大规模的无线网络，如传感器网络、自组织网络，网络编码所能提供的性能增益仍然是一个尚待回答的基础性问题。针对此问题，本课题拟采用P.R.Kumar定义的网络信息论框架，基于其网络容量的定义，分析网络编码对大规模无线网络容量所带来的影响。具体包括：通过数据拷贝和稀疏割相结合的方法，以及构造Steiner生成树的方法，研究无线网络编码的基本容量，即探索不同网络拓扑结构、几何特性和负载模型下的容量；研究无线网络编码与信道编码、MIMO等技术相结合带来的网络容量增益；分析网络编码下具有移动性的无线网络最佳吞吐量-时延-折中。本课题的预期研究结果可加深对无线网络编码本质的理解，为促进无线网络编码的广泛应用提供理论依据。

本项目在网络信息理论的框架下，对基于网络编码的大规模无线网络容量进行分析，为促进无线网络编码在无线网络中的广泛应用提供理论依据。具体研究内容可分以下两个层次：.第一层次：网络编码下的无线网络基本容量研究。研究大规模无线网络中节点分布符合不同形状分布时的网络容量问题，揭示节点分布形状影响无线网络容量的内在机理。在节点配置有向天线、节点具有移动性以及业务具有时延约束等条件下，研究网络编码下混合无线网络的容量问题，给出混合无线网络的多播、单播容量以及移动多播容量的渐进表达式，揭示有向天线角度、时延限制和网络中基站数量与无线网络之间的内在联系，分别分析无线网络吞吐量—时延折中、移动性对网络容量-时延折中的内在机理，探索网络吞吐量—时延的最佳折中、节点移动速度对网络容量-时延折中的最佳增强方法；.第二层次：增强网络编码下无线网络容量研究。在移动性分集、信道编码等方法的增强条件下，从网络吞吐量、中断容量等方面出发，研究网络编码下的双向单中继、双向多中继、多源多中继多目的广播等无线网络容量问题，揭示影响网络中断容量、吞吐量性能的内在机理，针对衰落信道降低无线网络容量的问题，探索利用机会通信、信道编码以及反馈重传等方法进一步提高无线网络容量的途径和方法，针对载波频率误差和时间同步误差降低无线网络容量的问题，研究能够克服其影响的网络编码与信道编码联合优化设计方法。