基于能量效率的無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)作通信技術(shù)研究.pdf

1、由于無線通信可以通過開放的無限空間，利用電磁波技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息的傳輸，因此相比于有線通信，更加得到人們的青睞，近幾年來更是成為當(dāng)前通信領(lǐng)域發(fā)展速度最快的學(xué)科之一。在無線傳輸中，由于多徑衰落帶來的制約性，人們利用MIMO技術(shù)來增大分集增益、對抗多徑衰落。但在無線網(wǎng)絡(luò)（例如無線傳感器網(wǎng)絡(luò)）中由于中繼節(jié)點(diǎn)的體積、硬件限制難以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)MIMO傳輸，因此協(xié)作通信或虛擬MIMO技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生。對于節(jié)點(diǎn)能量受限的無線網(wǎng)絡(luò)而言，節(jié)點(diǎn)的能量往往難以進(jìn)行補(bǔ)充，

2、因此如何在給定的協(xié)作無線網(wǎng)絡(luò)中增大系統(tǒng)的能效性成為主要的挑戰(zhàn)。本論文就無線網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)作通信相關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究，具體工作如下:
　　首先本文研究了基于機(jī)會中繼改進(jìn)的自適應(yīng)中繼協(xié)議。針對當(dāng)前的固定中繼協(xié)議和自適應(yīng)中繼協(xié)議，通過仿真表明了增量中繼協(xié)議在系統(tǒng)中斷概率上的性能表現(xiàn)最好。由于增量中繼只考慮信源節(jié)點(diǎn)至目的節(jié)點(diǎn)信道增益的缺陷，本文給出一種改進(jìn)的自適應(yīng)中繼協(xié)議，使得中繼節(jié)點(diǎn)能夠根據(jù)信道狀態(tài)自適應(yīng)的選擇放大轉(zhuǎn)發(fā)方式或是解碼轉(zhuǎn)發(fā)方式，并給

3、出了該協(xié)議在高信噪比條件下應(yīng)用于多中繼場景中的中斷概率表達(dá)式。通過仿真表明，本文給出的自適應(yīng)中繼協(xié)議相比于原協(xié)議能夠有效的減小系統(tǒng)的中斷概率。
　　其次針對DF多中繼協(xié)作網(wǎng)絡(luò)，本文研究了增大系統(tǒng)吞吐量和網(wǎng)絡(luò)時長的多中繼選擇方案。不同于傳統(tǒng)虛擬MIMO方案，本文給出的多中繼選擇方案，以挑選潛在中繼中合適的中繼子集完成信息的傳輸，通過綜合考慮中繼節(jié)點(diǎn)的剩余能量和當(dāng)前的信道狀態(tài)，避免了特定中繼節(jié)點(diǎn)的能量消耗過快。通過實(shí)驗(yàn)表明，相比于傳統(tǒng)

4、虛擬MIMO協(xié)作方案，本文給出的多中繼選擇方案，不僅能夠有效地延長協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的生命時長，同時增大了該協(xié)作網(wǎng)絡(luò)生命時長下的吞吐量。
　　最后針對AF多中繼協(xié)作網(wǎng)絡(luò)，本文研究了增大網(wǎng)絡(luò)生命時長的最優(yōu)中繼選擇方案。通過建立系統(tǒng)模型，以系統(tǒng)的中斷概率低于一定的閾值確定網(wǎng)絡(luò)是否“存活”。在確立潛在中繼集合后，從中繼節(jié)點(diǎn)的剩余能量、中繼節(jié)點(diǎn)的最小傳輸功率、中繼節(jié)點(diǎn)的期望傳輸功率和系統(tǒng)中斷概率等方面選取最優(yōu)中繼節(jié)點(diǎn)。通過仿真表明，與現(xiàn)有的中繼選擇