基于网络编码的水声双向中继协作通信研究

发布时间：2017-08-18 06:35

  本文关键词：基于网络编码的水声双向中继协作通信研究

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【摘要】：在开发海洋环境的过程中,水声通信至关重要。海洋信道具有时延长、多径衰落严重、噪声影响大等特性,导致海洋信道成为最复杂的信道之一。协作通信等分集技术的提出为解决水声通信多径衰落问题,提供了一种解决思路,诸多学者也对此进行了深入的研究。目前,双向中继协作通信技术在水声通信中的研究还比较少,但它有着广泛的实际应用背景,如水下传感器、潜艇和水下机器人等之间的通信,同时也是水声通信网组建的基础,因此,在这方面的研究尤其重要。网络编码思想最早用于提高分组网络端到端的吞吐量,研究证明它应用在协作通信和多用户协作方面,可以提高分集增益和频谱效率,在双向中继通信中则可以用来处理中继节点双向接入信息,这为我们研究水声双向中继通信提供了一种方法。针对目前双向中继协作通信技术在水声通信中研究比较少的实际,本文以水声信道的研究为基础,尝试将网络编码思想应用到水声双向中继协作通信中,以此来提高水声双向中继协作通信系统性能。论文的主要研究内容概括如下：(1)分析研究了海洋信道的特点,同时介绍了水声通信仿真中常用的信道模型。(2)介绍了常用的协作分集技术,对选择合并、最大比合并和等增益合并三种合并技术的性能进行了仿真分析；分析了协作通信模型和几种常用的中继转发协议,并简要地介绍了网络编码的发展和应用。(3)在研究双向中继系统和去噪转发网络编码的基础上,提出了一种应用在水声通信中的基于去噪转发网络编码双向中继协作转发策略,推导了系统误码率,并对其性能进行了仿真分析。仿真表明,本文提出的转发策略较传统的水声放大转发策略性能更加优越,在提高系统频谱效率的同时,能够有效地降低误码率。(4)在分析基于去噪转发网络编码的水声双向中继通信系统的误码率的基础上,提出了一种基于能量分配的最优中继选择策略。首先确定满足去噪转发网络编码条件的中继节点集合,然后通过合理分配源节点发射能量,使得中继节点在去噪转发过程中发生比特错误的概率最小,以选择最优的中继节点,有效降低了网络复杂度。实验分析表明,利用最优中继节点可以更好的提高系统的性能。
【关键词】：水声通信 双向中继 网络编码 协作通信
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-12
• 1.1 课题研究的背景及意义9-10
• 1.2 水声协作通信发展现状10-11
• 1.3 本文的主要内容和各章安排11-12
• 2 水声信道特点及模型12-20
• 2.1 水声信道的特点12-16
• 2.1.1 海洋的声学特性12-13
• 2.1.2 水声通信的信道效应13-15
• 2.1.3 水声信道选择性衰落15-16
• 2.2 水声信道模型16-20
• 2.2.1 相干多途信道模型16-18
• 2.2.2 随机信道模型18-20
• 3 协作分集技术和网络编码技术20-28
• 3.1 协作分集技术20-24
• 3.1.1 分集技术20-21
• 3.1.2 合并技术21-23
• 3.1.3 三种合并方式性能比较23-24
• 3.2 协作通信模型及中继协议24-27
• 3.2.1 协作通信模型24-25
• 3.2.2 协作通信中继协议25-27
• 3.3 网络编码27-28
• 4 基于网络编码水声双向中继通信协作转发模式28-40
• 4.1 向中继通信系统29-31
• 4.1.1 双向中继系统29-30
• 4.1.2 水声双向中继系统模型30-31
• 4.2 基于去噪转发网络编码水声双向中继协作模式31-36
• 4.2.1 水声双向中继通信信道模型32
• 4.2.2 基于去噪转发网络编码的水声双向中继转发模式32-33
• 4.2.3 基于最小近邻聚类的去噪转发设计及选择算法33-36
• 4.3 性能仿真36-40
• 5 基于网络编码水声双向中继协作通信中继节点选择策略40-50
• 5.1 中继节点选择策略40-44
• 5.1.1 水声协作通信中继节点选择策略40-43
• 5.1.2 节点位置对最佳中继选择的影响43-44
• 5.2 水声双向中继协作通信最优中继节点选择策略44-47
• 5.2.1 系统模型44-45
• 5.2.2 基于去噪转发网络编码的中继节点选择策略45-46
• 5.2.3 中断概率分析46-47
• 5.3 性能仿真47-50
• 结论50-52
• 参考文献52-57
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况57-58
• 致谢58-59

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：693149