网络编码在无线通信系统物理层中的应用

秦 为，安长江，吴 瀚，盛 浩，赵 月

（青岛理工大学理学院，青岛 266520）

1 引言

网络通信技术迅猛发展，现代社会信息化程度不断提高，在这个大背景之下，无线网络对于人们生活的影响越来越大，可以说存在于社会的方方面面。因为它使用方便，数据传输的效率很高，所以才收到大家的欢迎。网络编码技术对于网络技术来说是非常重要的，网络编码技术的应用使得人们更快的处理网络节点的信息，而后进行传输。在一定程度上大大提高了数据传输的效率，减少了网络资源的浪费。

2 网络编码

2.1 网络编码概述

网络编码的概念起源于2000年在IEEEEtrans-IT 上发表的《网络信息流》，该文章由Ahlswade 发表，网络编码技术使得传统的网络节点发生了革命性的改变，使得以前仅仅作为中间转发器的网络节点变得性能更为强大，不仅可以实现中转，还可以存储数据和传输网络信息。

2.2 网络编码技术的工作原理及优点

网络技术以及编码技术相互的结合统称为网络编码技术，具体就是指在双方进行数据相互传输的过程中，需要把数据由一个节点成功传输的另外一个节点，传输过程中需要一定的数据处理过程，且数据接收方不需要对数据进行进一步的重复性处理，从而整体提升数据传输的效率。网络编码的优点：节省网络带宽；使网络负载平均化；增强网络的稳定性。

2.3 PNC 理论

物理层网络编码的重心是基于数据传输过程中载波的传输和码元的传输同步来进行网络编码的，而后再通过映射机制，增强在数据在中继节点接收过程中电磁波的同时到达，而后通过调节数据映射，将电磁波转化映射到网络层，形成比特信息流，相当于在网络层对于信息进行编码。

3 网络编码应用于无线网络技术的特点分析

3.1 与传统网络的异同之处

传统的数据传输过程主要是通过路由器，将数据包发送到网络目标地址指向的网络链路，存在很大的局限性。由于没有科学合理的系统安排，常常造成数据在网络链路传输过程中由于任务只能够单向运行无法并行，而导致信息阻塞，传输效率极低。但是之后出现了网络编码的相关技术，使得这一问题得以解决。不仅使数据传输过程顺畅，而且大大提高了数据传输速度。

3.2 安全系数更高的网络编码传输

在以往的无线网络数据传输中，数据包被恶意修改的可能性很大，但是没有很好的检测技术来防止这种情况的发生，先行办法只有通过数字签名来实现，但是基于网络编码技术的数据传输过程，可以生成随机网络编码检测方法，可以控制通信开关，网络编码的复杂程度，从而提高传输的安全。

3.3 网络编码技术在无线网络中应用的优势

有限网络和无线网络在一定程度上是相通的，他们存在着很大的区别，所以在具体的有限网络技术和无线网络技术中也存在着较大的差异性。而且网络编码技术和无限网络的契合度很高，所以在无线网中得到了广泛的应用。因为在无线网络的传输过程中，不仅可以在节点处存储和转发链路上的信息，还可以于节点处编码，以便后续的传输，提高效率。

4 网络编码在无线网络的应用

4.1 网络编码与信道编译码的结合应用

联合编码拥有着固有的性能优势，不仅能量消耗小，而且传输通道的容量很大，很大程度上避免了信道噪声失真的情况。

4.2 网络编码与协作分集技术的结合应用

一个多用户的环境需要两种技术，一种是网络编码技术，另一种是协作分集技术。在数据传输过程中，不同节点之间可以相互协作，实现信息传输，而且可以中继节点的数据传输，大大提升了数据在传输过程中的传输效率，并且由于传输效率的提升降低了传输设备的折损率。

4.3 网络编码与MIMO 技术的联合

MIMO 技术在整个智能天线领域和通信工程领域都有着非常重要的地位。MIMO 技术不仅使得无线通信系统的整体性能大大提高，数据速率也得以提高。MIMO 技术不仅仅改善了信号的无线网络传输过程中的天线组的空间，并且也在一定程度上成为了提升信号传输质量的基础。

5 结束语

本文详细分析了网络编码技术在无线网络领域中应用的优势，可以说在在当下互联网络快速发展的今天，网络编码越来越占据着非常重要的位置，并且，网络编码技术是数据传输效率和安全性的基础保障，在将来的发展中有着很大的发展空间。相比较于传统的网络传输技术，它将网络编码技术与物理层的其他相关技术相结合，使得其可以通过相关技术和程序的相互融合，从而大大提升无限通讯系统的工作效率。