無線協(xié)作傳輸系統(tǒng)的資源分配與協(xié)議設計.pdf

1、協(xié)作傳輸作為一種新型的傳輸技術,讓用戶間共享天線,構成虛擬多天線系統(tǒng),在不增加硬件復雜度的情況下獲得了空間分集增益,有效地克服了多徑傳播導致的信號衰落,實現了提高傳輸性能的目的,因而受到了廣泛的關注和重視。本文從物理層的資源分配和上層的協(xié)議設計兩個角度分析和研究了協(xié)作在通信場景中的性能增益。首先,我們針對基于CRC檢驗的選擇解碼轉發(fā)(CDF,CRC-based selection decode-and-forward)和放大轉發(fā)(AF,

2、ampliy-and-forward)兩種協(xié)作協(xié)議,分析了它們的中斷概率,指出編碼、調制對于以上兩種協(xié)議的不同影響;并在考慮QoS(Quality of service)要求的前提下,以最大化協(xié)作網絡的傳輸速率為目標,聯(lián)合基于最小化中斷概率的功率分配和自適應編碼調制等技術,提出了一種擴展的鏈路自適應傳輸技術,研究表明:該技術可以有效地提高系統(tǒng)的傳輸速率和擴大系統(tǒng)的覆蓋范圍。其次,我們把協(xié)作傳輸與多載波調制技術相結合,針對放大轉發(fā)型多載波

3、協(xié)作傳輸系統(tǒng),分別以最小化傳輸錯誤概率和最大化傳輸速率為目標,聯(lián)合子載波和功率分配以及自適應編碼調制等技術,提出了最優(yōu)和次優(yōu)的資源分配算法。研究表明:以最小化傳輸錯誤概率為目標所提出的資源分配算法不僅可以有效地降低傳輸誤碼率,還可以提高系統(tǒng)的分集階數,并且當系統(tǒng)已知節(jié)點的位置信息時,只要通過設定次優(yōu)資源分配算法的復雜度參數,就可以在獲得最佳系統(tǒng)性能的同時降低計算復雜度;而以最大化傳輸速率為目標所提出的資源分配算法具有低實現復雜度和可靠提

4、高傳輸速率等優(yōu)點。然后,針對分布式無線通信系統(tǒng),把物理層的協(xié)作傳輸與MAC(mediumaccess control)層的協(xié)議設計相結合,研究了如何通過跨層設計來提高分布式協(xié)作傳輸系統(tǒng)的吞吐量和保證更加可靠的通信質量。我們先從MAC的角度分析和研究了協(xié)作在分布式網絡中所會遇到的各種困難和挑戰(zhàn)。然后,針對全連通網絡,側重于協(xié)作節(jié)點的選擇問題,基于跨層的思想提出了一種802.11 DCF(Distributed coordination f

5、unction)構架的協(xié)作MAC協(xié)議。再在此基礎上,研究了多跳網絡的協(xié)作MAC設計:首先,在理論上提出了一種兩跳的干擾模型,從空間頻率復用的角度分析了協(xié)作對于這類網絡的影響,通過分析我們發(fā)現協(xié)作傳輸對于使用協(xié)作的鏈路本身具有抑制干擾的好處,但是也會造成被阻塞的節(jié)點個數增加而可能導致網絡整體性能的下降;然后,為了證實協(xié)作傳輸對于該類網絡可能帶來的影響,提出了一種適用于多跳網絡的基于Busy-tone的跨層協(xié)作MAC協(xié)議,為了有效地解決由協(xié)

6、作帶來的新的隱蔽站問題,該協(xié)議中加入了目的節(jié)點輔助的無沖突競爭機制,同時為了進一步提高協(xié)作節(jié)點的競爭效率,我們也提出使用分組避退的競爭方法,最后就節(jié)點密度和網絡流量等因素對于多跳協(xié)作網絡的性能影響進行了仿真。最后,我們把協(xié)作擴展到應用層,以無線傳感器網絡WSN(Wireless sensor network)的定位問題為例,研究了節(jié)點間的協(xié)作對于無線傳感器網絡定位的幫助。提出了一種利用節(jié)點間協(xié)作的,適用于基于測距的分布式定位方法——3/