A systematic study of Physical LAyer Network coding: from information-theoretic understanding to practical DSP algorithm design (P.L.A.N)

物理层网络编码的系统研究:从信息理论理解到实际 DSP 算法设计 (P.L.A.N)

基本信息

  • 批准号:
    EP/I037423/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 30.53万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2012
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2012 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

High spectral efficiency is the holy grail of wireless networks due to the well-known scarcity of radio spectrum. While up to recently there seemed to be no way out of the apparent end of the road in spectral efficiency growth, the emerging approach of Network Coding has cast new light in the spectral efficiency prospects of wireless networks [1]. Initial results have demonstrated that the use of network coding increases the spectral efficiency up to 50% [2, 3]. Such a significant performance gain is crucial for many important bandwidth-hungry applications such as broadband cellular systems, wireless sensor networks, underwater communication scenarios, etc. Currently network coding has received a lot of attention from the wireless communication community; however, many existing works focused on the application of network coding to upper layers and the study of its impact on the physical layer (PHY) design only began recently. The aim of this proposal is to systematically study network coding at the physical layer, where we will not only characterize the fundamental limits of physical layer network coding, but also design practical digital signal processing (DSP) algorithms to realize the performance gain promised by those theoretic results. The novelty of the proposed project lies on the fact that this project will be the first UK effort to bridge information-theoretic studies and DSP algorithm design for PHY network coding. This will be done by first deriving the capacity region of network coding, which provides us the upper bound of the system performance. With such a better understanding, we will develop efficient transmission protocols and DSP algorithms to realize such optimal performance in practice. Interference alignment, a technology recently developed to cope with co-channel interference, will be applied to network coding transmissions for further performance improvement. Information-theoretic results, such as outage and symbol error probabilities, will be developed and testbed-based experimental evaluation will be carried out, so a more insightful understanding for our developed schemes can be obtained.
由于众所周知的无线电频谱的稀缺性,高频谱效率是无线网络的圣杯。虽然到目前为止,频谱效率增长似乎没有出路,但新兴的网络编码方法为无线网络的频谱效率前景带来了新的曙光[1]。初步结果表明,使用网络编码可以将频谱效率提高到50% [2,3]。这种显著的性能增益对于宽带蜂窝系统、无线传感器网络、水下通信场景等许多重要的带宽需求应用是至关重要的。但是,在此情况下,许多现有的工作集中于网络编码在上层的应用及其对物理层(PHY)的影响的研究最近才开始设计。本论文的目的是系统地研究物理层网络编码,不仅要研究物理层网络编码的基本局限性,而且要设计实用的数字信号处理(DSP)算法来实现这些理论结果所承诺的性能增益。该项目的新奇在于,该项目将是英国第一个致力于桥接PHY网络编码的信息理论研究和DSP算法设计的项目。这将通过首先导出网络编码的容量区域来完成,该容量区域为我们提供了系统性能的上限。有了这样一个更好的理解,我们将开发有效的传输协议和DSP算法,以实现这种最佳的性能在实践中。干扰对齐技术是近年来发展起来的一种科普同频干扰的技术,将被应用于网络编码传输以进一步提高性能。信息理论的结果,如中断和符号错误概率,将开发和基于测试台的实验评估将进行,所以我们开发的方案可以得到更有见地的理解。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The Use of Spatially Random Base Stations in Cloud Radio Access Networks
  • DOI:
    10.1109/lsp.2013.2282157
  • 发表时间:
    2013-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Z. Ding;H. V. Poor
  • 通讯作者:
    Z. Ding;H. V. Poor
Power Allocation Strategies in Energy Harvesting Wireless Cooperative Networks
  • DOI:
    10.1109/twc.2013.010213.130484
  • 发表时间:
    2014-02-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    10.4
  • 作者:
    Ding, Zhiguo;Perlaza, Samir M.;Poor, H. Vincent
  • 通讯作者:
    Poor, H. Vincent
Secrecy Rate Optimizations for a MIMO Secrecy Channel With a Cooperative Jammer
  • DOI:
    10.1109/tvt.2014.2336092
  • 发表时间:
    2015-05-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Chu, Zheng;Cumanan, Kanapathippillai;Le Goff, Stephane Y.
  • 通讯作者:
    Le Goff, Stephane Y.
MMSE-Based Beamforming Techniques for Relay Broadcast Channels
基于 MMSE 的中继广播信道波束成形技术
Secrecy Rate Optimizations for a MIMO Secrecy Channel With a Multiple-Antenna Eavesdropper
  • DOI:
    10.1109/tvt.2013.2285244
  • 发表时间:
    2014-05-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Cumanan, Kanapathippillai;Ding, Zhiguo;Leung, Kin K.
  • 通讯作者:
    Leung, Kin K.
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Zhiguo Ding其他文献

On indoor visible light communication systems with spatially random receiver
空间随机接收器的室内可见光通信系统
  • DOI:
    10.1016/j.optcom.2018.09.012
  • 发表时间:
    2019-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Jia Ye;Gaofeng Pan;Yiyuan Xie;Feng Quanyuan;Qiang Ni;Zhiguo Ding
  • 通讯作者:
    Zhiguo Ding
Alternative relaying for cooperative multiple-access channels in wireless vehicular networks
无线车载网络中协作多址信道的替代中继
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On the Outage Performance of Non-Orthogonal Multiple Access With 1-bit Feedback
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当移动边缘计算 (MEC) 遇到物联网 (IoT) 的非正交多址 (NOMA) 时:系统设计和优化
  • DOI:
    10.1109/jiot.2020.3041598
  • 发表时间:
    2021-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    10.6
  • 作者:
    Jianbo Du;Wenhuan Liu;Guangyue Lu;Jing Jiang;Daosen Zhai;F. Richard Yu;Zhiguo Ding
  • 通讯作者:
    Zhiguo Ding

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  • 发表时间:
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    Research Grant
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物理层网络编码的系统研究:从信息理论理解到实际 DSP 算法设计 (P.L.A.N)
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  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
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  • 资助金额:
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    Research Grant
Dynamic Transmission Protocols and Advanced Signal Processing Techniques for Wireless Sensor Networks with Cooperative Diversity
具有协作分集的无线传感器网络的动态传输协议和先进信号处理技术
  • 批准号:
    EP/F062079/1
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 30.53万
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    Research Grant

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  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 30.53万
  • 项目类别:
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知道了