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在无线协同通信中,物理层网络编码(PNC)利用无线介质的广播特性,将网络编码应用到物理层,大大提高了无线网络的吞吐量,因此成为研究热点。本文在AWGN双向中继信道模型中基于信号估计方法,推导了QPSK调制下两种PNC检测方案——基于MAP估计的PNC和基于MMSE估计的PNC,并仿真验证了方案的可行性。为了合理利用无线网络的频谱资源,进一步提高系统的频谱效率,可以考虑在PNC方案中采用高阶调制比如M-QAM、M-PAM。但是在采用M-QAM调制时,PNC方案中继节点处,发生了一个模拟信号对应多个二进制数字信号的情况,导致中继无法正确译码。针对这个问题,本文以16-QAM为例,修改了原本16-QAM的调制幅度(非对称16-QAM),使得中继节点处模拟信号和数字信号一一对应,并推导了中继节点处的理论误符号率,仿真结果与理论相符。但是该方案导致了中继节点处星座点增多,最小欧氏距离减小,使译码复杂度提高,性能也不佳。为了得到更好的解决方案,本文考虑了Lattice码与PNC的联合设计。在第三章介绍了Lattice的数学定义、性能参数等,重点研究了Lattice码在AWGN信道中的应用。通过引入最小均方误差(MMSE)系数、抖动向量,一对好的Nested Lattice码可以达到AWGN信道容量1/21og(1+SNR),其中粗Lattice用来量化,细Lattice用来信道编码。第四章分析了在PNC中应用该Nested Lattice码的方案,给出了各个节点的Lattice编译码方法,达到了AWGN双向中继信道容量。另外,利用Nested Lattice编码的思想,解决了采用M-QAM调制时PNC方案的译码问题,推导了中继节点处的理论误符号率,并对方案进行仿真。仿真结果证明方案可行,并且性能显著优于采用非对称16-QAM调制的PNC方案。同时,在此方案的基础上,对不同码率的Nested Lattice码进行分析仿真,进一步提高了误码性能。最后,对传统正方形M-QAM星座进行了改进,转化为二维空间中最紧致Lattice,提高了有效编码增益。