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分布式通信网络包括分布式天线系统,无线传感器网络等是近年来无线通信领域的研究热点之一,在各种通信场景中都有着良好的应用前景。但是随着网络接入节点数目的增加以及节点产生数据量的增大,网络负载也急剧增加。为了缓解网络负载,高效地利用有限的无线频谱资源,需要采用信源编码对数据进行压缩,同时还要使用信道编码等差错保护技术来保证信息在网络中可靠地传输。本文研究了两种典型的分布式场景,第一种是分布式天线系统,它可以低成本地扩大网络的覆盖率,同时节约网络能耗,是未来网络架构的一种发展趋势。第二种是协作中继系统,它是分布式网络的基本组成部分,可以保证数据的可靠传输,具有很重要的研究价值。极化码是近年来由Erdal Arikan提出的第一种能够达到二进制对称无记忆信道容量的构造性编码,具有完善的理论分析、较低的编译码复杂度以及能够普适应用于多种通信场景的优点,在理论研究和实际应用方面展现了良好的研究前景。本文基于极化码对分布式天线系统的数据压缩以及协作中继系统的可靠数据传输问题展开研究,主要包括以下三个方面的创新工作:(1)针对无损信源编码,本文证明了多级极化编码可以达到任意多进制离散信源熵,并提出了一种低复杂度的极化无损信源编码实现方案。针对有损信源编码,本文提出了一种低复杂度的基于多级编码结构的极化编码量化方案,并且推导了该方案的编码性能界。(2)为了降低分布式天线系统中前端链路数据的传输速率,本文提出了一种联合线性预测与极化无损信源编码的有效时域压缩方案。首先,为了去除LTE/LTE-A信号的带内冗余,提出了一种带判决门限的线性预测编码结构。其次,采用一个位置指示序列来指示大、小幅值信号的位置以帮助接收端进行数据恢复,并利用极化无损信源编码对其进行压缩。最后,采用基于多级编码结构的极化无损信源编码来对小幅度信号进行压缩。仿真结果表明,本文所提出的数据压缩方案性能优于传统的压缩方案,在差错矢量幅度小于2%时,可以达到1/5的压缩率,并且可以灵活适应带宽的配置。(3)针对协作中继系统中信源与中继节点之间信道质量较差的应用场景,本文首先提出了一种基于CRC辅助列表串行抵消算法(CASCL)的软译码转发方案,并提出一种计算列表串行抵消算法中比特软信息的方法,解决了基于置信传播(BP)以及串行抵消软译码(SCAN)算法的转发方案中由因子图的消息迭代传播而产生错误平台的问题。其次提出了一种准动态的译码路径数可自适应的CASCL算法,有效降低了中继节点的运算复杂度。仿真结果表明本文提出方案性能优于基于LDPC码的软译码转发方案以及基于BP和SCAN的极化软译码方案,并且对于信源节点与中继节点之间信道质量较好和较差情况都有良好的适用性。接着,本文提出了一种基于极化编码量化的Wyner-Ziv压缩转发方案,证明了当调制信号为几何类高斯分布时,所提方案能够渐近达到半双工中继信道的压缩转发容量,并推导出在串行抵消译码算法下平均分组错误概率的上界。综上,本文建立了基于多级极化码的信源编码理论框架,解决了分布式天线系统中数据压缩问题,并完善了半双工中继系统中基于极化码的可靠传输理论。