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内容简介

　　《线网络编码》主要讨论网络编码在线通信网络中的应用、技术难题、解决方案以及新的技术发展方向。针对线双向中继网络下的网络编码技术，《线网络编码》内容分为两个部分：第一部分讨论在三节点双向中继系统中，完成一双符号交换需要三个时隙的链路层网络编码；第二部分讨论完成同样的符号交换仅需要两个时隙的物理层网络编码。
　　具体来说，第一部分主要包括：三时隙链路层网络编码技术、链路层网络编码在多中继系统中的扩展、采用链路层网络编码下网络传输协议的设计。第二部分主要包括：两时隙物理层网络编码技术、物理层网络编码下的若干高级算法、物理层网络编码在多天线中继系统中的研究以及基于网络编码的双向中继系统的容量与安全性研究。
　　《线网络编码》可作为高校通信专业本科高年级的选修教程或者研究生的课程教材，也可作为线通信研究人员的参考书。

作者简介

　　周清峰，博士，合肥工业大学计算机与信息学院教授。2011年在香港科技大学从事香港中文大学网络编码研究院（INC）出资的有关网络编码的博士后工作，2012年在香港城市大学从事有关干扰对齐的博士后工作。2012年10月加入合肥工业大学，获聘“黄山青年学者”特聘教授。现为IEEE会员、中国电子学会会员、安徽省通信学会理事，主持国家自然科学基金面上项目一项、校级教研项目一项。发表论文30余篇，其中包括IEEE JSAC／TWC／TCOM／CL等SCI国际期刊论文10余篇。目前的主要研究方向包括5G关键技术、协作通信、干扰对齐、网络编码以及传感器网络等。
　　
　　张胜利，博士，深圳大学信息工程学院副教授、博士生导师。2002年和2005年获得中国科技大学本科与硕士学位，2008年于香港中文大学讯息工程系获得哲学博士学位。2008年加入深圳大学，工作至今。2006年发表“Physical—layer Network Coding”一文，在国际上首次提出物理层网络编码的概念。2009年获得深圳市地方级领军人才。目前围绕物理层网络编码的各个方向，均有深入研究。

目录

第1章 双向中继信道和网络编码概述
1.1 网络编码在无线中继信道中的应用
1.1.1 链路层网络编码简介
1.1.2 物理层网络编码简介
1.2 双向中继信道的扩展
1.2.1 TWRC并行多中继
1.2.2 TWRC串行多中继
1.2.3 多源节点单中继系统
1.2.4 多节点多天线中继系统
1.2.5 多节点多中继多跳系统
1.3 全书架构与逻辑关系
参考文献

第一部分 链路层网络编码
第2章 简单链路层网络编码算法
2.1 网络编码
2.1.1 同步网络编码
2.1.2 异步网络编码
2.1.3 使用网络编码的双向中继信道速率域、合速率分析
2.2 联合网络编码与叠加编码（INSC）技术
2.2.1 系统模型
2.2.2 INSC机制的分析
2.2.3 不同机制间的比较及仿真
2.3 COPE无线网络编码的实现
2.3.1 无线网络编码COPE简介
2.3.2 COPE重要设计细节
2.3.3 无线网络编码的增益
2.3.4 COPE在一些简单拓扑结构中的实验
2.4 网络扩频码
2.4.1 完全互补序列及应用
2.4.2 网络扩频码
2.4.3 应用实例与讨论
参考文献
第3章 扩展链路层网络编码算法
3.1 信道编码与网络编码联合算法
3.1.1 应用背景
3.1.2 系统模型
3.1.3 直接网络编码
3.1.4 软网络编码
3.1.5 软网络编码的性能分析
3.1.6 软网络编码的性能仿真
3.1.7 相关理论推导
3.2 多天线链路层网络编码算法
3.2.1 多天线双向中继中基于链路层网络编码的重传机制
3.2.2 MIMO双向中继网络
3.2.3 MIMO双向中继网络的网络模拟实现
3.2.4 重传机制的比较分析
3.2.5 MIMO网络编码的双向多跳中继网络硬件原型
3.3 中继选择算法
3.3.1 单中继选择算法
3.3.2 双中继选择算法
3.3.3 中继选择算法的应用
参考文献
第4章 链路层网络编码网络协议分析
4.1 基于网络编码的调度
4.1.1 网络编码与调度的关系
4.1.2 自适应网络编码调度
4.1.3 网络编码与机会调度
4.1.4 MIMO与网络编码联合调度
4.1.5 MIMO与网络编码联合调度的算法分析
4.2 基于网络编码的数据链路层协议设计
4.2.1 网络编码与重传
4.2.2 网络编码在重传中减少时延
4.2.3 网络编码重传次数分析
4.3 基于网络编码的路由层协议设计
4.3.1 集中式编码感知路由
4.3.2 编码感知路由度量
4.3.3 分布式路由协议设计
4.3.4 改进型机会路由协议与网络编码
4.4 基于网络编码的应用层协议设计
4.5 其他课题
4.5.1 可解码包数最大问题
4.5.2 最小转发次数问题
参考文献

第二部分 物理层网络编码
第5章 简单物理层网络编码算法
5.1 PNC简介
5.1.1 传统传输方案（TS方案）
5.1.2 链路层网络编码传输方案（SNC方案）
5.1.3 物理层网络编码
5.2 PNC的理论推广
5.2.1 PNC的分类
5.2.2 有限集合物理层网络编码（PNCF）
5.2.3 无限集合物理层网络编码（PNCI）与PNCF的比较
5.3 影响PNC应用的其他因素
5.3.1 噪声的影响
5.3.2 重传机制的影响
5.3.3 前向纠错及信道编码的影响
5.3.4 同步的影响
5.3.5 信道的影响
5.3.6 网络拓扑的影响
参考文献
第6章 高级物理层网络编码算法
6.1 基于链路信道编码的PNC映射
6.1.1 同步信道编码PNC
6.1.2 异步信道编码PNC
6.1.3 数值结果与讨论
6.2 最优映射PNC
6.2.1 双向中继的两个阶段
6.2.2 映射和星座设计
6.3 盲已知干扰消除算法
6.3.1 系统模型和系统构架
6.3.2 平坦衰落信道中盲已知干扰消除算法
6.3.3 频率选择性衰落信道中的BKIC
6.3.4 性能分析
6.3.5 数字仿真
参考文献
第7章 多天线物理层网络编码
7.1 线性MIMO PNC方案
7.1.1 线性MIMO网络编码模型
7.1.2 线性MIMO PNC检测
7.1.3 误码率性能分析
7.1.4 仿真与数值结果
7.2 PNC信道量化
7.2.1 基于VBLAST的MIMO NC方案
7.2.2 PNC信道量化方案
7.2.3 分集性能分析
7.2.4 仿真结果与讨论
参考文献
第8章 双向中继信道容量
8.1 高斯TWRC信道容量
8.1.1 PNC信息容量的外界
8.1.2 链路到链路的信道编码PNC
8.1.3 在对称TWRC中可达的对称信息率
8.1.4 点到点信道编码的ANC方案
8.2 PNC在安全传输中的应用
8.2.1 系统模型
8.2.2 安全传输信息率
8.2.3 可达安全信息率上限
8.2.4 数值结果与讨论
参考文献
名词索引

前言/序言

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网络编码是一种融合了路由和编码的信息交换技术，它的核心思想是在网络中的各个节点上对各条信道上收到的信息进行线性或者非线性的处理，然后转发给下游节点，中间节点扮演着编码器或信号处理器的角色。根据图论中的最大流-最小割定理[2]，数据的发送方和接收方通信的最大速率不能超过双方之间的最大流值(或最小割值)，如果采用传统多播路由的方法，一般不能达到该上界。R Ahlswede等人以蝴蝶网络的研究为例，指出通过网络编码，可以达到多播路由传输的最大流界，提高了信息的传输效率，从而奠定了网络编码在现代网络通信研究领域的重要地位。

评分☆☆☆☆☆

当然，还需要做大量的工作，以便确定网络编码对于安全的影响。至于网络编码能否在互联网这种共享基础设施中最终取代路由器，也同样还需要解决很多问题才行。比如说，客户必须知道，当信息在共享网络中不能够进行混合的时候该如何实施网络编码；他们还需要注意网络编码在有线和无线基础设施中的细微差别；而业界必须能够找出某种办法，当运营商把不同客户的不同流量相互混合时，客户到底应该如何付费。

评分☆☆☆☆☆

当然，还需要做大量的工作，以便确定网络编码对于安全的影响。至于网络编码能否在互联网这种共享基础设施中最终取代路由器，也同样还需要解决很多问题才行。比如说，客户必须知道，当信息在共享网络中不能够进行混合的时候该如何实施网络编码；他们还需要注意网络编码在有线和无线基础设施中的细微差别；而业界必须能够找出某种办法，当运营商把不同客户的不同流量相互混合时，客户到底应该如何付费。

评分☆☆☆☆☆

“在你做这种数据包的混合时，其本身就具备了数据隐藏的性能。”Medard说。“比如有两个位组A和B，对两个位组执行xor操作，从得出的结果中哪个位组的数据你都看不到。你可能知道其中的某些位的值，但你却不可能还原出A位组的数据，除非你完全知道B位组的数据。”

评分☆☆☆☆☆

但是麻省理工学院的Medard却认为，网络编码在执行过程中伪装了数据，并且能有效地承载数据，所以实际上增强了信息的安全性，要比在网络上传输不可破译的算法流的传统加密技术更安全。

评分☆☆☆☆☆

她说，网络编码技术还能在P2P传输中检测恶意“污染”攻击，并纠正错误。

评分☆☆☆☆☆

当然，还需要做大量的工作，以便确定网络编码对于安全的影响。至于网络编码能否在互联网这种共享基础设施中最终取代路由器，也同样还需要解决很多问题才行。比如说，客户必须知道，当信息在共享网络中不能够进行混合的时候该如何实施网络编码；他们还需要注意网络编码在有线和无线基础设施中的细微差别；而业界必须能够找出某种办法，当运营商把不同客户的不同流量相互混合时，客户到底应该如何付费。

评分☆☆☆☆☆

但是麻省理工学院的Medard却认为，网络编码在执行过程中伪装了数据，并且能有效地承载数据，所以实际上增强了信息的安全性，要比在网络上传输不可破译的算法流的传统加密技术更安全。

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