Title: Soft-information-based network coding for wireless relay networks
Language: English
Authors: Winkelbauer, Andreas
Qualification level: Diploma
Advisor: Matz, Gerald 
Assisting Advisor: Novak, Clemens
Schwandter, Stefan 
Issue Date: 2010
Number of Pages: 79
Qualification level: Diploma
Abstract: 
Diese Diplomarbeit beschäftigt sich mit Netzkodierung für drahtlose Relaisnetze. Netzkodierung ist eine Technik die es den Netzknoten, im Gegensatz zu Routing, erlaubt, Daten von mehreren Quellen für die darauffolgende Übertragung zu kombinieren. Es wurde gezeigt, dass Netzkodierung notwendig ist um die Kapazität in Netzen mit Multicast-Übertragung zu erreichen. Darüber hinaus ist bekannt, dass die Trennung von Netzkodierung und Kanalkodierung im Allgemeinen suboptimal ist. Es ist daher vorteilhaft, Netz- und Kanalkodierung gemeinsam auf der physikalischen Schicht durchzuführen. Das trifft insbesondere auf drahtlose Netze zu, in denen die einzelnen Netzknoten durch fehleranfällige Übertragungsstrecken miteinander verbunden sind.
Zuerst geben wir eine kurze Einführung in die Netzkodierung und behandeln den Stand der Technik bezüglich Kanalkodierung und relaisbasierter Übertragung. Danach präsentieren wir ein Übertragungsschema mit Netzkodierung auf der physikalischen Schicht für den Mehrfachzugriffsrelaiskanal. Im Gegensatz zu bestehenden Übertragungsverfahren basiert unsere Methode auf der Weiterleitung von "soft" Information über die netzkodierten Daten. Dies hat den Vorteil, dass eine fehlerfreie Dekodierung am Relaisknoten nicht erforderlich ist. Anschließend wird die Signalverarbeitung am Relais- und am Empfangsknoten, der einen iterativen Netz- und Kanaldekoder einsetzt, ausführlich beschrieben. Zudem wird die Quantisierung von "log-likelihood ratios" (LLRs) besprochen. Wir zeigen, dass eine korrekte LLR Quantisierung entscheidend für die Leistungsfähigkeit des vorgeschlagenen Systems ist. Zum Abschluss präsentieren wir numerische Simulationsergebnisse für unterschiedliche Übertragungsparameter. Ein Vergleich mit Referenzsystemen zeigt die Gewinne, die durch unser Übertragungsverfahren mit Netzkodierung auf der physikalischen Schicht erzielt werden.

This thesis deals with network coding for wireless relay networks. Network coding is a technique which, in contrast to routing, allows intermediate network nodes to combine the data received from multiple sources for subsequent transmission. It has been shown that network coding is necessary to achieve capacity in networks with multicast transmission. Moreover, it is known that the separation of network coding and channel coding is suboptimal in general. It is therefore advantageous to perform joint network-channel coding at the physical layer. This applies in particular to wireless networks, where the individual network nodes are connected to each other by error-prone links.
We first give a brief introduction to network coding and discuss the state of the art in channel coding and relay-based transmission. Then, we present a physical layer network coding scheme for the multiple-access relay channel (multiple sources assisted by a single relay). Contrary to existing schemes, our method builds on forwarding of soft information about the network-coded bits. This has the advantage that error-free decoding at the relay is not required. Subsequently, the processing at the relay and at the destination, which employs an iterative joint network-channel decoder, is described in full detail.
Furthermore, the issue of log-likelihood ratio (LLR) quantization is discussed. We show that proper LLR quantization is vital for the performance of the proposed system. Finally, numerical simulation results for different transmission settings are presented. A comparison with reference systems shows the gains achieved with our physical layer network coding scheme.
Keywords: Netzkodierung; Kanalkodierung; Verteilte Turbokodierung; Gemeinsame Netz- und Kanalkodierung; Kooperative drahtlose Kommunikation; Drahtlose Relaisnetze; "Soft" Information; Quantisierung
Network Coding; Channel Coding; Distributed Turbo Coding; Joint Network-Channel Coding; Cooperative Wireless Communications; Wireless Relay Networks; Soft-Information; Quantization
URI: https://resolver.obvsg.at/urn:nbn:at:at-ubtuw:1-34739
http://hdl.handle.net/20.500.12708/14114
Library ID: AC07807820
Organisation: E389 - Institut für Nachrichtentechnik und Hochfrequenztechnik 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
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