網絡編碼技術在無線通信中的應用探討

【摘要】當前，無線通信應用愈來愈廣泛，網絡編碼技術是無線通信中一個關鍵技術，本文簡要介紹了網絡編碼技術在無線通信中的應用，并對其中主要理論進行了闡述和探討。

【關鍵詞】網絡編碼無線網絡數據傳輸

無線通信網絡技術的高速發展引發了人們無線通信信息傳輸和信息安全的擔憂，網絡編碼技術是在網絡中繼節點中對信息進行存儲轉發的基礎上進行編碼操作，提高了網絡節點的數據吞吐量，降低網絡寬帶負荷，優化網絡傳輸的性能，是逼近網絡傳輸理論極限的方法，同時網絡編碼還可以改善網絡性能、結構和協議，提高網絡信息傳輸安全，被譽為未來網絡的關鍵技術之一。

一、網絡編碼概述

傳統網絡節點所起到的作用只是起到對網絡數據進行復制存儲轉發的功能，對網絡數據不做任何處理，只是起到路由的作用。網絡編碼概念的提出，徹底改觀了網絡節點只能作為路由的傳統觀念。在網絡編碼概念中，網絡節點不再僅僅只是有存儲轉發的功能，還可以對數據信息進行線性或非線性編碼操作，再將處理后的編碼數據傳輸出去，期間存在著信息編碼的過程，在網絡傳輸目標末端接收點再通過編譯器重新將編碼信息解譯出來，傳送到最終的目標位置。整個過程結合了路由和編碼兩種信息技術，其核心在于將數據通過線性組合或有限域的編碼方式來將信息轉化成編碼信息[1]。

網絡編碼具有以下一些優點和不足：（1）提高網絡吞吐量，編碼信息能夠被及時的發送出去，解決傳統網絡通信中數據擁塞、排隊現象，有效提高了數據的傳輸速度；（2）普適性，不需要考慮信源到信宿的位置；（3）魯棒性，只要信宿能夠接受到滿足解碼的足夠信息，不管網絡中的節點或信道失效，都能夠完成信息傳輸。（4）可靠性，即使網絡中的某個信道發生數據錯誤，通過解碼仍然能夠糾正錯誤，獲取正確的信息。（5）安全性，通過采用隨機網絡編碼可以實現數據安全保護。

二、網絡編碼在無線網絡中的應用

網絡編碼應用使無線網絡不僅僅達到有線網絡高效率的傳輸速率和組播容量，而且通過改變網絡結構以及網絡協議，更進一步提高了網絡傳輸性能。（1）實現異或運算。最為直接的一種網絡編碼技術應用于無線通信網絡的形式：網絡中繼節點將接收到的數據信息進行異或（XOR）運算實現信息合并，壓縮網絡節點的數據存儲量。（2）復數域網絡編輯。在規模較大的網絡中，復數域網絡編碼不僅能夠獲得1/2符號/信源/時隙（Sym/S/TS）的吞吐量，獲取完全分集增益，還可以在多個信源之間實現信息交換[2]。（3）與信道編碼結合。目前，信道編碼和網絡編碼聯合設計主要有嵌套編碼和混合編碼兩種方案。嵌套編碼方案是利用多個獨立的子碼來構成一個超碼，即在中繼節點分別對收到的信息進行編碼，將編碼得到的數據進行異或運算后發送出去；混合編碼方案則是針對于有兩個信源節點、一個中繼節點和一個信宿節點的無線通信網絡結構，在網絡中繼節點采用混合編碼的方式實現聯合網絡信道編碼。這兩種方案的核心實質是利用中繼傳輸的信息冗余度來獲得分集增益，提高信道容量、降低能耗、減少編碼錯誤幾率。（4）與協作分集技術的結合。協作分集技術[3]，專指在多用戶環境中，每個獨立的天線用戶在完成自身信息發送的同時也為其協作用戶發送信息，通過各個網絡中繼節點之間的協作，使所有的獨立用戶信息傳輸聯合轉化成虛擬的天線系統，從而獲得更大的分集增益，提高無線信道抗衰落能力。網絡編碼通過與協作分集技術結合可以同時獲得分集增益和網絡編碼增益。數據在協作分集傳輸過程中，通過在信源節點和信宿節點放置中繼節點可進一步優化傳輸速率，提高系統抗衰落性能，增大系統容量。

三、結語

網絡編碼在無線網絡中的應用是一個新興的研究領域，網絡編碼在無線網絡信息傳輸中的高傳輸速率、超普適性、魯棒性、可靠性、安全性等方面的優勢有待于進一步深入研究，由于無線通信網絡傳輸的不穩定性，在傳輸過程中容易丟失數據包，網絡編碼技術作為一種協作通信的模式，與其他信息處理技術相結合可以更好的改善無線網絡存在的不足之處，發揮其優勢，為通信事業貢獻力量。總之，網絡編碼技術在無線網絡中的應用具有極為廣闊的發展前景。

參考文獻

[1]李合菊，胡尊廣.基于網絡編碼在無線網絡通信技術中的研究與應用[J].軟件，2012（7）：104-105+108.

[2]李穎，王靜.網絡編碼在無線通信網絡中的應用[J].中興通訊技術，2009（1）：37-41.

[3]劉珊珊，曹型兵，鄧小科，等.無線通信網絡中的聯合網絡編碼技術[J].數字技術與應用，2011（12）：52-53.