摘 要： 將LDPC信道編碼與物理層網絡編碼結合起來，通過碼字疊加的原理，提出了一種新的聯合信道編碼技術。該技術通過將中繼節點處經過網絡編碼的信號作為冗余碼，與原編碼信號共同組成聯合編碼信號，有效降低了通信系統的誤比特率，提高了系統傳輸性能。
關鍵詞： 網絡編碼；LDPC；校驗矩陣H；聯合信道編碼
網絡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點對接收到的信息進行處理后再進行轉發，而目的節點最終能夠恢復這些被處理的信息，理論證明網絡編碼可以實現網絡最大流傳輸。在參考文獻[3]和參考文獻[4]中提出了物理層網絡編碼（PNC），并且證明PNC相對于直接傳輸而言，具有更高的性能增益。
由于在實際網絡中信道并不獨立，參考文獻[2]指出，在隨機線性編碼理論中，網絡編碼和信道編碼分離定理不一定成立[5]，因此，在無線網絡中，網絡編碼與信道編碼往往需要聯合設計[6]。
低密度奇偶校驗碼（LDPC）編碼技術的理論研究表明：1/2碼率的LDPC碼在BPSK調制下的性能距信息論中的香農限僅差0.004 5 dB，是目前最接近香農限的糾錯碼。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），已經廣泛地應用在通信技術的其他方面。
本文通過將以上兩種技術相結合，提出一種基于LDPC碼和物理層網絡編碼的聯合信道編碼技術，將其應用在無線通信網絡中，可以有效地降低誤比特率和誤幀率，從而提高系統的傳輸性能。
3 性能仿真
采用計算機仿真的方法給出具體的性能比較，主要比較傳統的非協作編碼方式與本文提出的基于LDPC和網絡編碼的聯合信道編碼技術的性能差異，并最終給出仿真結果。實驗的仿真平臺為MATLAB，仿真系統使用BPSK調制，信道為AWAN信道，BP算法譯碼迭代次數為20次。
仿真結果如圖2、圖3所示，在相同的傳輸信道信噪比下，相對于傳統的非協作編碼方式，基于LDPC和物理層網絡編碼的聯合信道編碼技術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，聯合信道編碼技術相對于傳統編碼技術有了明顯的性能改善，在BER為10-3時，已經有了大于5 dB的性能增益。
經過實驗證明，聯合信道編碼可以有效降低系統的誤比特率，提高系統傳輸性能。
本文提出了一種基于LDPC與物理層網絡編碼的聯合信道編碼技術。在接收節點，接收器接收來自兩個用戶的信息包以及從中繼處經過聯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果來看，相對于傳統的非協作編碼方式，聯合信道編碼技術有效地降低了通信網絡的誤碼率，能夠提高系統傳輸性能。
參考文獻
[1] 郝琨.網絡編碼關鍵技術及其應用研究[D].天津：天津大學，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.