无线协作网络中协作模式及节点选择策略研究

发布时间：2017-04-28 15:02

  本文关键词：无线协作网络中协作模式及节点选择策略研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：协作通信技术和认知无线电技术被认为是应对未来无线通信发展两大问题的重要技术,是目前通信研究的热点。协作通信技术允许系统中的用户节点中继协作伙伴的信息到目的节点来进行协作。通过这样的技术,用户节点可以有效地形成一个分布式天线阵列以获得的空间分集增益。认知无线电技术,通过采用动态频谱分配法,动态地调整传输功率、载频、调制等参数使认知节点在不影响授权用户的前提下利用其空闲频谱进行通信,提高了现有频谱的利用率,可以解决频谱资源稀缺的问题。在这种背景下,本文结合网络编码技术和博弈理论对协作网络中的协作通信模式做了系统性的研究。并在无线协作网络中,对协作频谱感知的节点选择策略问题进行了研究。首先介绍了协作通信中基本解码转发协作模式和基本放大转发协作模式的传输过程,为后续研究奠定基础。以三节点协作通信系统模型为基础,详细阐述了不同协作模式的工作过程,分析了各个方案在目的节点采用不同合并方式的中断概率性能,并对各种模式下的不同合并方式进行了仿真。在无线协作网络的三节点协作通信模型中,研究了一种基于伪物理层网络编码的放大转发协作模式。介绍了该协作模式的协作过程,给出了详细的信号处理过程和信号表达式。通过对系统中断概率的分析和仿真验证,证明了该协作模式能够有效提高协作通信的中断概率性能。并且在该协作模式研究的基础上提出了一种改进方法。具体分析了协作通信中分集阶数与中断概率的关系,通过改进第二阶段中继节点采用的伪物理层网络编码的设计,提高了系统的分集阶数,进而改善了系统的中断概率。通过计算机仿真验证,提出的协作模式能够更有效的提高系统的中断概率性能。对博弈论中的议价问题与无线协作网络相结合做了研究,提出一种基于纳什谈判解的协作通信方案。首先分析了无线通信系统的效用,进而提出了一个有明确物理意义的无线通信系统效用函数。在对称无线协作通信网络系统模型中应用该效用函数,分析了无线协作通信网络中的理性节点进行协作的行为,并将它规划成二人议价问题,通过寻找纳什议价解来进行协作资源分配。计算仿真结果验证,该方案与节点分别独立传输相比,能够获得更佳的系统性能。进一步分析了节点具有不同的议价能力时的情况,讨论了公平性问题。该方案既是对协作模式的研究,也是对节点选择问题的研究。研究无线协作网络中进行频谱感知的节点选择策略问题,提出一种基于信噪比的多门限协作频谱感知方案。介绍了认知无线电系统中本地频谱感知的基本方法,分析了使用能量检测技术作为本地频谱感知技术的优势。根据协作频谱感知的系统模型,分析了协作频谱感知技术采用不同融合准则做出系统检测结果的方法。通过计算仿真说明了在协作频谱感知中进行节点选择的重要性。设计了效用函数,并分析了通过最大化效用函数来求解最佳单门限的方法。详细阐述了该方案的感知过程。通过计算机仿真结果的分析表明,基于信噪比的多门限协作频谱感知方案能够提高系统的检测概率性能。
【关键词】：协作网络 协作通信 协作频谱感知 网络编码 博弈论 纳什议价解
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN925;TN911.2
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第1章 绪论13-26
• 1.1 课题来源及研究背景13-15
• 1.2 无线协作通信网络的发展历史和研究现状15-17
• 1.2.1 协作通信和中继信道研究的发展15-16
• 1.2.2 无线协作通信网络的发展和现状16
• 1.2.3 协作模式及节点选择研究现状16-17
• 1.3 本文研究无线协作网络的关键技术17-21
• 1.3.1 网络编码应用于协作通信17-19
• 1.3.2 博弈论应用于通信领域的历史和现状19-20
• 1.3.3 协作频谱感知的发展和现状20-21
• 1.4 论文主要研究内容及组织结构21-26
• 第2章 协作通信网络基本协作方式26-48
• 2.1 协作通信的基本原理26
• 2.2 解码转发中继协作模式26-37
• 2.2.1 基础DF协作模式27-28
• 2.2.2 不进行分级合并的基本DF协作模式28-33
• 2.2.3 进行分集合并的基本DF协作模式33-37
• 2.3 放大转发中继协作模式37-47
• 2.3.1 基础AF协作模式38-39
• 2.3.2 不进行分集合并的基本AF协作模式39-43
• 2.3.3 进行分集合并的基本AF协作模式43-47
• 2.4 本章小结47-48
• 第3章 基于伪物理层网络编码的放大转发协作模式48-80
• 3.1 物理层网络编码（PNC）概述49-53
• 3.1.1 传统多跳方案49-50
• 3.1.2 网络编码方案50-51
• 3.1.3 物理层网络编码方案51-52
• 3.1.4 伪物理层网络编码技术52-53
• 3.2 PPNC网络编码方案分析53-58
• 3.2.1 网络编码方案信号处理过程53-55
• 3.2.2 伪物理层网络编码方案（PPNC）计算复杂度分析55-58
• 3.3 基于PPNC的放大转发协作模式58-60
• 3.4 PPNCAF协作模式分析60-65
• 3.5 PPNCAF协作模式仿真65-67
• 3.6 改进PPNCAF系统描述67-68
• 3.7 改进PPNCAF性能分析68-75
• 3.7.1 分集阶数与中断概率关系69-73
• 3.7.2 改进PPNCAF协作模式的分集阶数73-75
• 3.8 仿真结果与分析75-78
• 3.9 本章小结78-80
• 第4章 一种基于纳什谈判解的协作通信方案80-102
• 4.1 无线通信系统效用函数定义81-84
• 4.2 对称无线协作通信网络系统模型84-86
• 4.3 问题规划与博弈模型86-93
• 4.3.1 定义协作节点的效用函数86-87
• 4.3.2 建立协作博弈模型87-88
• 4.3.3 纳什谈判解88-89
• 4.3.4 协作TDMA时隙分配策略89-93
• 4.4 仿真结果及分析93-101
• 4.5 本章小结101-102
• 第5章 基于信噪比的多门限协作频谱感知节点选择102-117
• 5.1 本地频谱感知技术103-105
• 5.1.1 频谱感知基本方法103
• 5.1.2 能量检测技术103-105
• 5.2 协作频谱感知技术105-109
• 5.2.1 协作频谱感知系统105-107
• 5.2.2 协作频谱感知中进行节点选择重要性107-109
• 5.3 SNRMT节点选择策略描述109-114
• 5.4 仿真结果与分析114-116
• 5.5 本章小结116-117
• 结论117-119
• 参考文献119-129
• 攻读博士学位期间所发表的论文及其他成果129-131
• 致谢131-132
• 个人简历132

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 刘允;彭启琮;邵怀宗;彭启航;王玲;;一种基于授权信道特性的认知无线电频谱检测算法[J];物理学报;2013年07期

  本文关键词：无线协作网络中协作模式及节点选择策略研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：333014