基于能量效率的无线网络协作通信技术研究

发布时间：2017-05-10 04:08

  本文关键词：基于能量效率的无线网络协作通信技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：由于无线通信可以通过开放的无限空间,利用电磁波技术实现信息的传输,因此相比于有线通信,更加得到人们的青睐,近几年来更是成为当前通信领域发展速度最快的学科之一。在无线传输中,由于多径衰落带来的制约性,人们利用MIMO技术来增大分集增益、对抗多径衰落。但在无线网络(例如无线传感器网络)中由于中继节点的体积、硬件限制难以实现传统MIMO传输,因此协作通信或虚拟MIMO技术便应运而生。对于节点能量受限的无线网络而言,节点的能量往往难以进行补充,因此如何在给定的协作无线网络中增大系统的能效性成为主要的挑战。本论文就无线网络中的协作通信相关技术进行研究,具体工作如下：首先本文研究了基于机会中继改进的自适应中继协议。针对当前的固定中继协议和自适应中继协议,通过仿真表明了增量中继协议在系统中断概率上的性能表现最好。由于增量中继只考虑信源节点至目的节点信道增益的缺陷,本文给出一种改进的自适应中继协议,使得中继节点能够根据信道状态自适应的选择放大转发方式或是解码转发方式,并给出了该协议在高信噪比条件下应用于多中继场景中的中断概率表达式。通过仿真表明,本文给出的自适应中继协议相比于原协议能够有效的减小系统的中断概率。其次针对DF多中继协作网络,本文研究了增大系统吞吐量和网络时长的多中继选择方案。不同于传统虚拟MIMO方案,本文给出的多中继选择方案,以挑选潜在中继中合适的中继子集完成信息的传输,通过综合考虑中继节点的剩余能量和当前的信道状态,避免了特定中继节点的能量消耗过快。通过实验表明,相比于传统虚拟MIMO协作方案,本文给出的多中继选择方案,不仅能够有效地延长协作网络的生命时长,同时增大了该协作网络生命时长下的吞吐量。最后针对AF多中继协作网络,本文研究了增大网络生命时长的最优中继选择方案。通过建立系统模型,以系统的中断概率低于一定的阈值确定网络是否“存活”。在确立潜在中继集合后,从中继节点的剩余能量、中继节点的最小传输功率、中继节点的期望传输功率和系统中断概率等方面选取最优中继节点。通过仿真表明,与现有的中继选择方案相比,本文给出的最优中继选择方案,能够有效提高系统的网络时长,具有更高的能效性。
【关键词】：协作通信 无线网络 能效 中断概率 吞吐量 生命时长
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 本论文专用术语的注释表10-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 引言11
• 1.2 论文的研究背景11-13
• 1.3 协作通信的研究现状和挑战13-16
• 1.3.1 协作通信的研究现状13-15
• 1.3.2 协作通信面对的挑战15-16
• 1.4 论文的研究内容和章节安排16-19
• 第二章 无线网络中的协作通信19-31
• 2.1 协作通信的基本网络模型19-22
• 2.1.1 三节点协作模型19-20
• 2.1.2 并行多中继模型20-21
• 2.1.3 串行多中继模型21
• 2.1.4 Two-way中继模型21-22
• 2.2 无线通信的分集合并技术22-24
• 2.2.1 分集技术22-23
• 2.2.2 合并技术23-24
• 2.3 无线通信中的机会中继24-26
• 2.3.1 主动机会中继24-25
• 2.3.2 被动机会中继25-26
• 2.4 协作通信的转发协议26-30
• 2.4.1 放大转发协议26-28
• 2.4.2 解码转发协议28
• 2.4.3 编码协作协议28-29
• 2.4.4 选择中继协议29-30
• 2.4.5 增量中继协议30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 基于机会中继改进的自适应中继协议31-43
• 3.1 引言31
• 3.2 各协作中继协议中断概率分析31-36
• 3.3 基于机会中继改进的自适应中继协议36-39
• 3.3.1 流程描述37-38
• 3.3.2 中断概率分析38-39
• 3.4 仿真参数和性能分析39-41
• 3.5 本章小结41-43
• 第四章 DF多中继协作网络下中继选择方案43-53
• 4.1 引言43
• 4.2 系统模型43-45
• 4.3 多中继选择方案及流程图45-48
• 4.4 仿真参数和性能分析48-51
• 4.5 本章小结51-53
• 第五章 AF多中继协作网络下中继选择方案53-65
• 5.1 引言53
• 5.2 系统模型53-55
• 5.3 最优中继选择方案及流程图55-58
• 5.4 仿真参数和性能分析58-63
• 5.5 本章小结63-65
• 第六章 总结和展望65-67
• 6.1 全文总结65-66
• 6.2 工作展望66-67
• 致谢67-69
• 参考文献69-73
• 攻读硕士学位期间的研究成果73

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