物理层网络编码在无线多址接入系统中的应用

基本信息
批准号:61501390
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:23.00
负责人:路璐
学科分类:
依托单位:香港中文大学深圳研究院
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:刘绍强,时龙,张明龙,王滔滔,潘浩源
关键词:
物理层网络编码网络编码多址接入无线多址接入系统无线系统原型机软件无线电
结项摘要

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.

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。

项目摘要

本项目为物理层网络编码(PNC)的研究开辟了一个新领域:PNC在非中继网络中的应用。我们提出了一个新的系统,网络编码多址接入(NCMA),将物理层网络编码(PNC)解码器与多用户解码器(MUD)相结合,来提高网络的吞吐量。我们通过基于软件无线电平台开发的NCMA原型机证实,PNC解码器获得的网络编码数据包是可用的,并且可以提高系统的吞吐量。..我们成功地解决了NCMA系统的一些关键和实际问题,特别是同步的难题。更重要的是,我们在软件定义无线电设备上成功地开发了一个支持TCP / IP网络协议的NCMA原型机系统。该方面的科研成果在许多国际顶级期刊和会议上发表(例如 SCI 1区期刊IEEE JSAC)。..综上所述,本项目的执行过程非常顺利。具体来说,我们不仅成功完成了最初制定的NCMA系统研究科研目标,而且还将研究内容进一步拓展到了移动UAV的NCMA系统上。我们在国际顶级期刊和会议(大多数是IEEE组织)发表了16篇学术论文。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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