無(wú)人機(jī)物理層網(wǎng)絡(luò)編碼研究

楊志民，胡永江，王長(zhǎng)龍

(軍械工程學(xué)院，河北石家莊050003)

0 引言

未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)以網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)為發(fā)展趨勢(shì)已成為定論，無(wú)人機(jī)［1］作為信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中的新秀，以其獨(dú)有的靈活特性和機(jī)動(dòng)優(yōu)勢(shì)，在網(wǎng)絡(luò)化戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮著不可替代的地位。然而，要打贏這場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)，就要求無(wú)人機(jī)能夠提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量和傳輸速率，保證網(wǎng)絡(luò)通信的實(shí)時(shí)性;能夠提高網(wǎng)絡(luò)的抗欺騙能力，保證網(wǎng)絡(luò)的安全性;能夠減少傳輸?shù)恼`碼率，保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性;能夠包容現(xiàn)有軟硬件和協(xié)議，保證網(wǎng)絡(luò)的兼容性。

很多國(guó)家的無(wú)人機(jī)在通信方面都使用擴(kuò)頻技術(shù)［2］，雖然鏈路傳輸?shù)臄?shù)據(jù)具有魯棒性，但是網(wǎng)絡(luò)傳輸速率低，傳輸所需要的時(shí)間長(zhǎng)，不能完全滿足無(wú)人機(jī)對(duì)網(wǎng)絡(luò)化戰(zhàn)爭(zhēng)的需求。本文就是在這個(gè)背景下將無(wú)人機(jī)作為中繼機(jī)進(jìn)行研究，主要闡述將物理層網(wǎng)絡(luò)編碼應(yīng)用到無(wú)人機(jī)通信的技術(shù)。通過(guò)對(duì)近幾年各個(gè)學(xué)者對(duì)物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的研究，提出了無(wú)人機(jī)使用物理層網(wǎng)絡(luò)編碼進(jìn)行通信的原理以及方法技術(shù)，為下一步在理論上對(duì)無(wú)人機(jī)通信方式的創(chuàng)新提供研究基礎(chǔ)。

1 模型的提取

目前，無(wú)人機(jī)的中繼通信模式多種多樣，典型的模式主要包括以下幾種情況。

①地面—無(wú)人機(jī)—地面。A和C代表地面發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，B代表無(wú)人機(jī)，A和C之間需要進(jìn)行通信，但是由于距離很遠(yuǎn)或者收發(fā)者之間的信道條件很差，造成不能直接進(jìn)行通信。為解決這一問(wèn)題，可以將B看成中繼機(jī)［3］，A和C先將信息傳送給B，接著由B進(jìn)行廣播，從而實(shí)現(xiàn)A和C之間的實(shí)時(shí)通信，如圖1所示。

圖1 地面—無(wú)人機(jī)—地面模型

②一點(diǎn)多機(jī)。地面A需要分別和無(wú)人機(jī)C1、C2和C3進(jìn)行互相通信，但是由于距離遠(yuǎn)，發(fā)送功率小，使得它們之間無(wú)法進(jìn)行通信，而無(wú)人機(jī)B正好在它們之間，此時(shí)B就充當(dāng)著中繼機(jī)的作用，方便地面與其他無(wú)人機(jī)進(jìn)行通信，如圖2所示。

圖2 一點(diǎn)多機(jī)模型

③ 串行結(jié)構(gòu)。A、B、D、E和F都是無(wú)人機(jī)，A和F之間要進(jìn)行互相通信，此時(shí)B、D和E這3個(gè)無(wú)人機(jī)都將充當(dāng)中繼機(jī)，如圖3所示。

圖3 串行結(jié)構(gòu)模型

④ 環(huán)形結(jié)構(gòu)。A、B、C、D和E這5架無(wú)人機(jī)之間需要相互通信，此時(shí)，每個(gè)無(wú)人機(jī)既是接收者又是發(fā)射者，都充當(dāng)中繼機(jī)，如圖4所示。

通過(guò)對(duì)以上4個(gè)典型的通信模式進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)它們都有一個(gè)共同的特點(diǎn):2個(gè)點(diǎn)(包括地面和無(wú)人機(jī)或者無(wú)人機(jī)和無(wú)人機(jī))之間需要互相通信，但是由于相距比較遠(yuǎn)或者信號(hào)發(fā)射功率小，需要借助中繼機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)通信。將地面、無(wú)人機(jī)和中繼機(jī)都設(shè)成1個(gè)點(diǎn)，就可以提取出下面的模型，即雙向中繼系統(tǒng)傳輸模型［4］。所謂雙向中繼傳輸，就是2個(gè)源節(jié)點(diǎn)通過(guò)中繼節(jié)點(diǎn)相互交換信息，如圖5所示。

圖4 環(huán)形結(jié)構(gòu)模型

圖5 雙向中繼系統(tǒng)模型

首先2個(gè)源節(jié)點(diǎn)A和C分別或同時(shí)向中繼節(jié)點(diǎn)B發(fā)送信息(這個(gè)過(guò)程稱為上行鏈路)，然后中繼節(jié)點(diǎn)B給2個(gè)目的節(jié)點(diǎn)A和C(也就是源節(jié)點(diǎn))廣播信息(這個(gè)過(guò)程稱為下行鏈路)。A和B之間的信道設(shè)置為信道1，B和C之間的信道設(shè)置為信道2，信道的距離和類型不同，中繼節(jié)點(diǎn)處理信號(hào)的方式也就不同。因此，這個(gè)雙向中繼系統(tǒng)傳輸模型非常符合無(wú)人機(jī)之間的通信模型，下面將采用這個(gè)模型代替無(wú)人機(jī)通信模型進(jìn)行研究。

2 物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的原理

傳統(tǒng)的雙向中繼系統(tǒng)通信方式如圖6所示。在第1時(shí)隙，源節(jié)點(diǎn)A將信息bac傳給中繼節(jié)點(diǎn)B;在第2個(gè)時(shí)隙，源節(jié)點(diǎn)C將信息bca傳給中繼節(jié)點(diǎn)B;在第3個(gè)時(shí)隙中繼節(jié)點(diǎn)B將信息bac傳給目的節(jié)點(diǎn)C;在第4時(shí)隙中繼節(jié)點(diǎn)B將信息bca傳給目的節(jié)點(diǎn)A，經(jīng)過(guò)4個(gè)時(shí)隙節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)C才完成一次信息交換。

圖6 傳統(tǒng)信息傳輸模式

雖然傳統(tǒng)的信息傳輸模式誤碼率很低，但卻造成其吞吐量不能達(dá)到香農(nóng)提出的“最大流、最小割”定理［5］的上界，其接入容量、吞吐量和頻譜利用率嚴(yán)重受限。為了解決上述問(wèn)題，R.Alshwede等在2000年提出網(wǎng)絡(luò)編碼［6］的概念。網(wǎng)絡(luò)編碼是指允許中繼節(jié)點(diǎn)同時(shí)向多個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送多個(gè)信息流的某種組合信息，同時(shí)每個(gè)接收節(jié)點(diǎn)可以利用這種組合信息和自身已存儲(chǔ)信息進(jìn)行各種處理，得到所需目標(biāo)信息的一種通信方式。如圖7所示，在第1時(shí)隙，源節(jié)點(diǎn)A將信息bac傳給中繼節(jié)點(diǎn)B;在第2個(gè)時(shí)隙，源節(jié)點(diǎn)C將信息bca傳給中繼節(jié)點(diǎn)B，中繼節(jié)點(diǎn)B對(duì)接收到的信息進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼(如進(jìn)行模2和運(yùn)算得到bac⊕bca);在第3個(gè)時(shí)隙將處理之后的信息進(jìn)行廣播，節(jié)點(diǎn)A(節(jié)點(diǎn)C)依靠自身存儲(chǔ)的信息將節(jié)點(diǎn)C(節(jié)點(diǎn)A)的信息恢復(fù)出來(lái)，即完成了一次信息交換。網(wǎng)絡(luò)編碼的通信模式和傳統(tǒng)的通信模式相比，減少了一個(gè)時(shí)隙，其網(wǎng)絡(luò)吞吐量提高了33%。由此可見，網(wǎng)絡(luò)編碼充分利用了數(shù)據(jù)包之間的關(guān)聯(lián)性，提高了網(wǎng)絡(luò)的吞吐能力。

圖7 網(wǎng)絡(luò)編碼模式

但是網(wǎng)絡(luò)編碼要在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中得以應(yīng)用，除了要考慮無(wú)線信道環(huán)境的廣播所帶來(lái)的干擾、信道衰落所帶來(lái)的損失以及噪聲干擾外，同時(shí)要兼顧現(xiàn)有已存的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)軟硬件設(shè)備和傳輸協(xié)議，這就要求必須在中繼節(jié)點(diǎn)處的物理層實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)編碼［7］。物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的原理是中繼節(jié)點(diǎn)通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)恼{(diào)制/解調(diào)技術(shù)，將互相疊加的電磁波信號(hào)映射為相應(yīng)的數(shù)字比特流，然后進(jìn)行異或處理(即進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)編碼)，使得所有多徑、多播干擾變成網(wǎng)絡(luò)編碼算法操作的一部分，充分利用干擾來(lái)提高通信系統(tǒng)的性能，而不是成為通信的負(fù)面因素。上行鏈路流程圖(即第1個(gè)時(shí)隙)如圖8所示:A節(jié)點(diǎn)的信號(hào)a和C節(jié)點(diǎn)的信號(hào)c在f(·)函數(shù)作用下由網(wǎng)絡(luò)層映射到物理層分別得到a'和c'，接著將2個(gè)信號(hào)同時(shí)傳輸?shù)街欣^節(jié)點(diǎn)B進(jìn)行處理得到b'=a'Θc'。b'經(jīng)過(guò)h(·)函數(shù)作用后由物理層映射到網(wǎng)絡(luò)層得到b，此時(shí)第1個(gè)時(shí)隙(即上行鏈路)才完成。需要注意的是f(·)函數(shù)和h(·)函數(shù)的選取需要滿足一定的條件，具體參考文獻(xiàn)［7］。在第2個(gè)時(shí)隙(即下行鏈路)和直接網(wǎng)絡(luò)編碼的第3個(gè)時(shí)隙相同，這里就不再贅述。

圖8 上行鏈路流程

物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的簡(jiǎn)化模式如圖9所示，完成一次信息交換只需要2個(gè)時(shí)隙，相對(duì)于傳統(tǒng)信息傳輸模式和網(wǎng)絡(luò)編碼模式其吞吐量分別提高了100%和50%。此外，物理層網(wǎng)絡(luò)編碼利用中繼節(jié)點(diǎn)計(jì)算能力和調(diào)制/解調(diào)技術(shù)，能夠進(jìn)一步提高無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率、頻譜利用率、安全性、可靠性、魯棒性和分集增益，可以徹底解決廣播特性帶來(lái)的不安全性、干擾特性和不可靠性。因此，將物理層網(wǎng)絡(luò)編碼應(yīng)用在無(wú)人機(jī)的通信方面能夠滿足網(wǎng)絡(luò)化戰(zhàn)爭(zhēng)下對(duì)無(wú)人機(jī)的軍事需求。

圖9 物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的簡(jiǎn)化模式

3 物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的分類和技術(shù)

根據(jù)編碼域的大小將物理層網(wǎng)絡(luò)編碼分為有限域上的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼和無(wú)限域上的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼［8］。在無(wú)人機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)中，由于要將無(wú)線電磁波信號(hào)的疊加映射到伽羅華域(GF(2))上的數(shù)據(jù)比特流運(yùn)算，使得干擾變成網(wǎng)絡(luò)編碼中算法操作的一部分，因此本文研究的編碼域是有限域，即研究有限域上的無(wú)人機(jī)物理層網(wǎng)絡(luò)編碼。

網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)爭(zhēng)環(huán)境復(fù)雜，為了便于研究，假設(shè)無(wú)人機(jī)的傳輸過(guò)程工作在半雙工模式，即一個(gè)節(jié)點(diǎn)不能同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收信號(hào)，另外假設(shè)A和C之間無(wú)直傳鏈路，它們之間只能通過(guò)中繼節(jié)點(diǎn)B進(jìn)行通信。由于信道1和信道2的信道條件［9］以及信號(hào)的傳輸方式不同，將無(wú)人機(jī)物理層網(wǎng)絡(luò)編碼分為3種情況。

3.1 同種信道同步傳輸

條件是:2個(gè)源節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率相等，采用相同的調(diào)制方式，信號(hào)發(fā)射完全同步，2個(gè)源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)的距離相等，信道為加性高斯白噪聲信道，噪聲方差為σ2，雙邊功率譜密度為N0/2。

3.1.1 物理層網(wǎng)絡(luò)編碼與調(diào)制技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)

文獻(xiàn)［7］于2006年第一次提出物理層網(wǎng)絡(luò)編碼后就開始對(duì)雙向中繼物理層網(wǎng)絡(luò)編碼進(jìn)行研究。他將物理層網(wǎng)絡(luò)編碼和調(diào)制相結(jié)合，在源節(jié)點(diǎn)通過(guò)QPSK調(diào)制將信號(hào)由網(wǎng)絡(luò)層映射到物理層，在中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到的混合信號(hào)進(jìn)行解調(diào)映射后再重新調(diào)制，從而完成上行鏈路。在下行鏈路中，中繼節(jié)點(diǎn)將處理之后的信號(hào)廣播出去，目的節(jié)點(diǎn)通過(guò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，依靠緩存自身的信號(hào)恢復(fù)出源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。將QPSK調(diào)制推廣到8進(jìn)制相移鍵控(8PSK)以及多進(jìn)制相移鍵控(MPSK)，系統(tǒng)的性能會(huì)隨之改變。仿真結(jié)果表明，隨著信噪比的提高，相位鍵控的進(jìn)制越高，得到的信道容量就越接近香農(nóng)邊界［10］。

3.1.2 物理層網(wǎng)絡(luò)編碼、調(diào)制和信道編碼結(jié)合技術(shù)

將物理層網(wǎng)絡(luò)編碼和調(diào)制技術(shù)結(jié)合起來(lái)雖然對(duì)信道容量有很大地提升，但是對(duì)系統(tǒng)的誤碼率并沒有很大地改善，因此，有些學(xué)者就考慮將信道編碼融入進(jìn)去。

文獻(xiàn)［11］最早提出將信道編碼和XOR網(wǎng)絡(luò)編碼聯(lián)合研究，他們提出了一種Turbo網(wǎng)絡(luò)編碼，研究發(fā)現(xiàn)這種機(jī)制可以大大地改進(jìn)物理層網(wǎng)絡(luò)編碼在無(wú)線系統(tǒng)中的可靠性。接著陳志成［12］等提出了基于QAM的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼與信道編碼聯(lián)合設(shè)計(jì)的方案，該方案巧妙地引入一種去噪映射方法，同時(shí)利用卷積碼和異或網(wǎng)絡(luò)編碼的線性性質(zhì)，使得中繼節(jié)點(diǎn)的解調(diào)和譯碼的復(fù)雜度減少50%，而且使得信道容量大大提高，但是誤碼率并沒有顯著地降低。彭汐單［13］基于Turbo碼提出了一種聯(lián)合信道與物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的實(shí)施機(jī)制，提出的機(jī)制和Turbo碼多用戶檢測(cè)器組成的自適應(yīng)機(jī)制與傳統(tǒng)的機(jī)制相比至少能夠獲得1.58倍的增益，不僅減少了譯碼復(fù)雜度，而且在高信噪比情況下獲得良好的性能。顧云［14］則提出了一種結(jié)合LDPC信道編碼的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼方案。LDPC碼是一種容量能夠逼近香農(nóng)限的編碼方式。由于其簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)定義，利于硬件實(shí)現(xiàn)并行譯碼算法，且當(dāng)碼長(zhǎng)足夠長(zhǎng)時(shí)，具有比Turbo碼更優(yōu)良的性能。在中繼節(jié)點(diǎn)采用LDPC和積譯碼算法［15］，極大地降低了誤碼率。

在同種信道同步傳輸條件下對(duì)物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的研究很多，不論是在傳輸速率方面還是在網(wǎng)絡(luò)吞吐量方面和傳統(tǒng)的通信方式相比都有極大地提高，這滿足了信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中對(duì)無(wú)人機(jī)的需要，保證無(wú)人機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信的實(shí)時(shí)性。但是上述條件比較苛刻，在實(shí)際環(huán)境中難以實(shí)現(xiàn)。

3.2 同種信道異步傳輸

條件是:2個(gè)源節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率相等，但是信號(hào)不同步，包括載波頻率不同步以及相位偏移和符號(hào)不同步，信道均為加性高斯白噪聲信道，噪聲方差為σ2，雙邊功率譜密度為N0/2，2個(gè)節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)的距離相同。

從文獻(xiàn)［7，16，17］可以得出:符號(hào)偏移和載波相位偏移會(huì)直接導(dǎo)致整個(gè)通信系統(tǒng)性能下降。對(duì)于BPSK調(diào)制方式，由于符號(hào)偏移和載波相位偏移導(dǎo)致誤比特率(BER)在最壞的情況下會(huì)下降3 dB;對(duì)于QPSK調(diào)制方式，若載波相位偏移π/4，在沒有信道編碼時(shí)，BER在最壞情況下會(huì)有6 dB的損失。雖然國(guó)內(nèi)外有很多學(xué)者都在研究異步問(wèn)題，但是成果卻不多。

3.2.1 物理層網(wǎng)絡(luò)編碼與調(diào)制技術(shù)的結(jié)合

香港中文大學(xué)的張勝利教授根據(jù)如圖10所示的模型，在中繼節(jié)點(diǎn)首先對(duì)接收到的信號(hào)采用過(guò)采樣的方式獲取信息，通過(guò)信任擴(kuò)散(Belief Propagation，BP)［18］算法對(duì)信息進(jìn)行迭代，從2個(gè)信號(hào)的和信號(hào)中得到網(wǎng)絡(luò)編碼的信息［19］。研究結(jié)果顯示，隨著相位偏移的增加，信息傳輸?shù)恼`碼率越來(lái)越大，但是符號(hào)偏移卻可以加快誤碼率的下降，提高系統(tǒng)的性能。

圖10 異步條件下中繼節(jié)點(diǎn)接收信號(hào)模型

3.2.2 物理層網(wǎng)絡(luò)編碼、調(diào)制和信道編碼結(jié)合技術(shù)

文獻(xiàn)［19］在QPSK調(diào)制的基礎(chǔ)上將重復(fù)累計(jì)碼(RA)信道編碼與物理層網(wǎng)絡(luò)編碼聯(lián)合起來(lái)，在中繼節(jié)點(diǎn)同樣采用BP算法迭代信息，使用最大后驗(yàn)概率(MAP)的方法獲取2個(gè)源節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)編碼信息，研究發(fā)現(xiàn)不論是相位偏移還是符號(hào)偏移都可以提高整個(gè)系統(tǒng)的性能，降低誤碼率。

信道編碼的使用減少了信號(hào)異步帶來(lái)的各種缺失，甚至使相位偏移和符號(hào)偏移提升系統(tǒng)的性能，因此使用信道編碼是提高通信系統(tǒng)性能的重要方法。但是這方面的成果卻很少，原因是必須要尋找一種合適的算法(如BP算法)才能夠?qū)⑿诺谰幋a和物理層網(wǎng)絡(luò)編碼聯(lián)合起來(lái)。因此下一步的工作就是尋找合適的算法將更多的信道編碼方式(如卷積碼、Turbo碼［20］)使用在物理層網(wǎng)絡(luò)編碼上，以改善系統(tǒng)的性能。

3.2.3 OFDM技術(shù)和物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的結(jié)合

正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)由于其高效的頻譜利用率、良好的抗多徑衰落性和頻率選擇性被廣泛地應(yīng)用于通信的各個(gè)方面［21］，但是和物理層網(wǎng)絡(luò)編碼結(jié)合起來(lái)研究的卻很少。文獻(xiàn)［22］表明任何時(shí)域中的符號(hào)偏移通過(guò)OFDM將會(huì)轉(zhuǎn)化成頻域中的相位量。因此下一步的工作就是將OFDM和物理層網(wǎng)絡(luò)編碼聯(lián)合起來(lái)應(yīng)用在無(wú)人機(jī)的通信中。

3.2.4 MIMO技術(shù)和物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的結(jié)合

MIMO技術(shù)和物理層網(wǎng)絡(luò)編碼結(jié)合有2個(gè)優(yōu)點(diǎn):①提高系統(tǒng)的吞吐量;② 減少系統(tǒng)處理的復(fù)雜性［23］。文獻(xiàn)［24］提出了物理層網(wǎng)絡(luò)編碼和空時(shí)編碼聯(lián)合方案，如圖11所示。源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)都有2根天線。中繼節(jié)點(diǎn)將收到的信息通過(guò)最大似然檢測(cè)(ML)后進(jìn)行物理層網(wǎng)絡(luò)編碼。研究表明，雙天線技術(shù)不僅保證了網(wǎng)絡(luò)編碼帶來(lái)的編碼增益，還利用了空時(shí)編碼獲得很大的分集增益。文獻(xiàn)是在同步條件下研究的，下一步的研究就是在異步的條件下將MIMO技術(shù)和信道編碼聯(lián)合解決異步傳輸?shù)膯?wèn)題。

圖11 物理層網(wǎng)絡(luò)編碼與空時(shí)編碼聯(lián)合方案

同種信道異步傳輸方式在無(wú)人機(jī)通信中很常見，多個(gè)飛機(jī)與中繼機(jī)在平流層上進(jìn)行信號(hào)的傳輸就符合這種狀況。因此，研究同種信道異步傳輸方式對(duì)無(wú)人機(jī)的通信有很大的意義。

3.3 不同種信道異步傳輸

條件是:信道不同，發(fā)射信號(hào)不同步。隨著信息化的不斷發(fā)展，很多局部戰(zhàn)爭(zhēng)將在城市中進(jìn)行。城市建筑物比較高，無(wú)人機(jī)發(fā)送的信號(hào)多數(shù)被反射，產(chǎn)生多徑效應(yīng)，其信道可以抽象為賴斯信道［25］。另外，地面發(fā)射站一般離中繼機(jī)比較遠(yuǎn)，而且是在視野寬闊的地帶，其信道可以抽象為高斯信道。信道不同，且信號(hào)發(fā)射也不同步，中繼機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理的難度無(wú)形間加大了很多。

不同種信道異步傳輸?shù)臈l件最符合無(wú)人機(jī)的實(shí)際通信情況，但是國(guó)內(nèi)外在物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的研究很少，這也是下一步研究的工作重點(diǎn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)人機(jī)在現(xiàn)代軍事中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜多變，無(wú)人機(jī)通信質(zhì)量的好壞對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)的影響很大。在研究中，將無(wú)人機(jī)的通信模型簡(jiǎn)化成雙向中繼信道的模型是符合要求的。信道的條件從理想環(huán)境到一步步復(fù)雜，研究的人越來(lái)越少，技術(shù)也越來(lái)越不成熟，所以就很有必要研究在復(fù)雜信道條件下物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的聯(lián)合技術(shù)，提高無(wú)人機(jī)在實(shí)際環(huán)境下的通信容量和抗干擾性能。

［1］楊萬(wàn)君，崔艷華，王旭寧.無(wú)人機(jī)多機(jī)并行測(cè)控與數(shù)傳技術(shù)研究［J］.無(wú)線電工程，2013，43(8):16 －18.

［2］呂金龍，陳樹新.無(wú)人機(jī)衰落信道擴(kuò)頻通信性能研究［J］.電子技術(shù)應(yīng)用，2010(3):120 －123.

［3］封立斌，王永生，姚如貴.無(wú)人機(jī)中繼通信系統(tǒng)中信息傳輸調(diào)度算法研究［J］.微處理機(jī)，2006，5:46 －49.

［4］苗金華.TWRC中物理層差分網(wǎng)絡(luò)編碼［D］.天津:天津大學(xué)，2010:9－37.

［5］徐光聯(lián)，邢永中.網(wǎng)絡(luò)分析中應(yīng)用最大流最小割的初值［J］.通信技術(shù)，2008，9(41):130 －133.

［6］AHLSWEDE R，CAI N，LI S Y R，et al.Network Information Flow［J］.IEEE Trans.on Information Theory，2000，46(4):1 204－1 216.

［7］ZHANG S L，LIEW S C，LAM P.Physical-layer Network Coding［C］∥The Annual International Conference on Mobile Computing and Networking(ACM Mobi-Com)，2006:358－365.

［8］ZHANG S L，LIEW S C，LU L.Physical Layer Network Coding Schemes over Finite and Infinite Fields［C］∥Proceedings of IEEE Global Telecommunications Conference，Piscataway，NJ:IEEE Press，2008:1 － 6.

［9］金 石，張曉林，周 琪.無(wú)人機(jī)通信信道的統(tǒng)計(jì)模型［J］.航空學(xué)報(bào)，2004(1):62 －65.

［10］王 靜，劉向陽(yáng)，王新梅.無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中基于MPSK的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼［J］.高技術(shù)通訊，2009，19(2):147 －150.

［11］HAUSL C，HAGENAUER J.Iterative Network and Channel Decoding for the Two-way Relay Channel［C］∥ In Proc IEEE International Conference on Communications(ICC)，Istanbul，2006:1 568 －1 573.

［12］陳志成，鄭寶玉，吉曉東.一種信道編碼與物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的聯(lián)合設(shè)計(jì)［J］.信號(hào)處理，2011，27(5):658 －663.

［13］彭汐單，楊濟(jì)海，楊璐.信道編碼與物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的聯(lián)合設(shè)計(jì)［J］.通信技術(shù)，2009，42(4):35－40.

［14］顧 云.雙向中繼網(wǎng)絡(luò)中的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼方案［J］.研究與設(shè)計(jì)微型電腦應(yīng)用，2012，28(6):17－19.

［15］DAVID J C.Good Error-correcting Codes Based on Very Sparse Matrices［J］.IEEE Trans.Inform.Theory，1999，45:399－431.

［16］HAO Y，GOECKEL D，DING Z.Achievable Rates of Physical Layer Network Coding Schemes on the Exchange Channel［C］∥ Proceedings of 2007 IEEE Mil Comm Conf，2007:1 －7.

［17］ZHANG S L，LIEW S C，LAM P.On the Synchronization of Physical-layer Network Coding［C］∥ Proceedings of 2006 IEEE Information Theory Workshop，2006:404 －408.

［18］YEDIDIA J S，F(xiàn)REEMAN W T，WEISS Y.Understanding Belief Propagation and Its Generalizations［J］.TechnicalReport TR2001 －22，MERL，2001.

［19］LU L，ZHANG S L.Asynchronous Physical-layer Network Coding［J］.Wireless Communications，IEEE Transactions，2012，11(2):819 －831.

［20］HUI J.Analysis and Design of Turbo Like Code ［D］.California:California Institute of Technology，2001.

［21］姚春鳳，修春娣，齊電海.無(wú)人機(jī)信道下OFDM系統(tǒng)同步研究及仿真［J］.通信技術(shù)，2010，01(43):17 －19.

［22］ROSSETTO F，ZORZI M.On the Design of Practical A-synchronous Physical Layer Network Coding［J］.IEEE SPAWC，2009:469 －473.

［23］ZHANG S L，LIEW S C.Physical Layer Network Coding with Multiple Antennas［J］.IEEE WCNC，2010:1 －6.

［24］XU N，F(xiàn)U S.On the Performance of Two-way Relay Channels using Space – time Codes［C］∥ Int.J.Commun.Syst.，2011.

［25］李 冰，陳自力，邱金剛.無(wú)人機(jī)通信信道模型研究［J］.裝備環(huán)境工程，2009，6(3):25－29.