多射頻多信道無線mesh網(wǎng)中頻譜切換與協(xié)作通信研究.pdf

1、多射頻多信道無線mesh網(wǎng)具有高度靈活性、健壯性、高帶寬和易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為下一代寬帶無線接入網(wǎng)絡(luò)的研究熱點(diǎn)。一方面，頻譜切換技術(shù)可以降低無線傳輸干擾、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，成為無線網(wǎng)絡(luò)研究熱點(diǎn)。而現(xiàn)有頻譜切換技術(shù)忽視了頻譜切換執(zhí)行順序?qū)W(wǎng)絡(luò)性能的影響，無法保證網(wǎng)絡(luò)在切換過程中的連通性和吞吐量。另一方面，協(xié)作通信技術(shù)通過使用分布式終端，來抵抗信道衰落并實(shí)現(xiàn)空間分集增益，贏得越來越多的關(guān)注。近期研究表明，使用多信道能夠減少無線干擾，提高網(wǎng)絡(luò)容

2、量。然而，目前針對協(xié)作通信的研究僅限于單射頻單信道網(wǎng)絡(luò)中，而不能充分發(fā)揮多射頻多信道的優(yōu)勢。
　　 本文以提高網(wǎng)絡(luò)容量為目標(biāo)，研究多射頻多信道無線mesh網(wǎng)中的頻譜切換與協(xié)作通信技術(shù)。主要貢獻(xiàn)如下:
　　 1.為了最大化網(wǎng)絡(luò)吞吐量，本文提出一個能夠保證網(wǎng)絡(luò)連通性及吞吐量的頻譜切換鏈路調(diào)度問題，并證明其是NP難問題。為解決該問題，提出聯(lián)合頻譜切換調(diào)度和QoS重路由的跨層優(yōu)化算法。在該算法中，頻譜切換分多輪執(zhí)行。為減少切換延

3、時(shí)并保證網(wǎng)絡(luò)連通性，該算法基于加權(quán)最小生成樹來確定每輪需要切換的鏈路，并在切換過程中為數(shù)據(jù)流進(jìn)行重路由來滿足數(shù)據(jù)流的QoS需求。結(jié)果表明，所提算法能夠充分利用多射頻多信道資源，并能為多流提供較高的吞吐量保證。
　　 2.提出一個新的聯(lián)合協(xié)作路由、信道、中繼分配問題，為解決該問題，提出一種分布式最優(yōu)化算法來最大化網(wǎng)絡(luò)吞吐量，算法大致分為三個階段。第一階段是為網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流找到最優(yōu)協(xié)作路徑，該路徑基于提出的沖突感知信道利用率判據(jù)。第