摘 要：将LDPC信道编码与物理层网络编码结合起来，通过码字叠加的原理，提出了一种新的联合信道编码技术。该技术通过将中继节点处经过网络编码的信号作为冗余码，与原编码信号共同组成联合编码信号，有效降低了通信系统的误比特率，提高了系统传输性能。
关键词：网络编码；LDPC；校验矩阵H；联合信道编码

网络编码是近几年提出的一门新兴理论[1-2]，其基本原理就是传输链路上的中继节点对接收到的信息进行处理后再进行转发，而目的节点最终能够恢复这些被处理的信息，理论证明网络编码可以实现网络最大流传输。在参考文献[3]和参考文献[4]中提出了物理层网络编码（PNC），并且证明PNC相对于直接传输而言，具有更高的性能增益。
由于在实际网络中信道并不独立，参考文献[2]指出，在随机线性编码理论中，网络编码和信道编码分离定理不一定成立[5]，因此，在无线网络中，网络编码与信道编码往往需要联合设计[6]。
低密度奇偶校验码（LDPC）编码技术的理论研究表明：1/2码率的LDPC码在BPSK调制下的性能距信息论中的香农限仅差0.004 5 dB，是目前最接近香农限的纠错码。LDPC码的译码常见算法是基于迭代运算的传播置信算法（BP译码算法），已经广泛地应用在通信技术的其他方面。
本文通过将以上两种技术相结合，提出一种基于LDPC码和物理层网络编码的联合信道编码技术，将其应用在无线通信网络中，可以有效地降低误比特率和误帧率，从而提高系统的传输性能。



3 性能仿真
采用计算机仿真的方法给出具体的性能比较，主要比较传统的非协作编码方式与本文提出的基于LDPC和网络编码的联合信道编码技术的性能差异，并最终给出仿真结果。实验的仿真平台为MATLAB，仿真系统使用BPSK调制，信道为AWAN信道，BP算法译码迭代次数为20次。
仿真结果如图2、图3所示，在相同的传输信道信噪比下，相对于传统的非协作编码方式，基于LDPC和物理层网络编码的联合信道编码技术具有更低的误比特率和误帧率。并且随着信道信噪比的不断改善，联合信道编码技术相对于传统编码技术有了明显的性能改善，在BER为10-3时，已经有了大于5 dB的性能增益。
经过实验证明，联合信道编码可以有效降低系统的误比特率，提高系统传输性能。

本文提出了一种基于LDPC与物理层网络编码的联合信道编码技术。在接收节点，接收器接收来自两个用户的信息包以及从中继处经过联合信道编码的信息包，并且对其进行译码。从最终的性能仿真结果来看，相对于传统的非协作编码方式，联合信道编码技术有效地降低了通信网络的误码率，能够提高系统传输性能。
参考文献
[1] 郝琨.网络编码关键技术及其应用研究[D].天津：天津大学，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.