無線協(xié)作通信的策略及協(xié)議研究.pdf

1、無線信道的衰落特性是阻礙信道容量增加和服務(wù)質(zhì)量改善的主要原因之一，而MIMO 技術(shù)是應(yīng)對衰落的有效方法。但是MIMO 技術(shù)要求每個(gè)通信設(shè)備必須具有多根天線，往往不易實(shí)現(xiàn)，協(xié)作通信正是在這種背景下應(yīng)運(yùn)而生的。協(xié)作通信的概念是建立在中繼信道模型的基礎(chǔ)上，受MIMO 技術(shù)的啟發(fā)而提出的。協(xié)作通信把無線信道，無線網(wǎng)絡(luò)，物理層傳輸技術(shù)等綜合在一起進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，不僅能夠提高無線通信系統(tǒng)的容量，減少通信的中斷概率，而且可以擴(kuò)大無線網(wǎng)絡(luò)的連通性，節(jié)省

2、數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰?。協(xié)作通信是一種技術(shù)，更是一種通信的方式、一種思想，它可以和其它的通信技術(shù)充分融合，在無線通信領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用，成為下一代無線通信技術(shù)的重要研究領(lǐng)域。
　　 本文著眼于協(xié)作通信中相關(guān)策略和協(xié)議設(shè)計(jì)，針對協(xié)作通信的四個(gè)關(guān)鍵問題進(jìn)行了研究。首先，本文研究了如何根據(jù)中繼節(jié)點(diǎn)的空間分布選擇合適的協(xié)作協(xié)議。
　　 然后，分析了干擾問題與協(xié)作通信的關(guān)系以及協(xié)作通信應(yīng)該采用何種方式來有效應(yīng)對干擾。針對蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的異構(gòu)

3、協(xié)作這一新興的研究領(lǐng)域，詳細(xì)分析了兩種協(xié)作模式和能夠達(dá)到的性能指標(biāo)。最后研究了一種適用于協(xié)作通信的MAC層協(xié)議，并通過仿真結(jié)果驗(yàn)證了其可行性。
　　 本文主要取得如下研究成果：
　　 1 借用了幾何分析的方法，結(jié)合信息論的相關(guān)原理，證明了協(xié)作通信協(xié)議可以獲取的最大互信息量和中繼節(jié)點(diǎn)的空間分布有著密切的關(guān)系。給出了一種基于中繼節(jié)點(diǎn)空間分布的協(xié)作協(xié)議選擇策略，并通過仿真驗(yàn)證了可行性。介紹了一種機(jī)會(huì)分布式空時(shí)編碼協(xié)議，能夠?qū)崿F(xiàn)

4、性能和復(fù)雜度的折中。
　　 2 研究了協(xié)作通信帶來的干擾問題對系統(tǒng)性能的影響，說明了通過選擇不同的中繼節(jié)點(diǎn)可以盡量避免干擾。提出了一種干擾避免的中繼節(jié)點(diǎn)選擇算法，中繼節(jié)點(diǎn)可以充分利用干擾帶來的機(jī)會(huì)進(jìn)行協(xié)商，來共同尋找更適合的中繼節(jié)點(diǎn)。仿真結(jié)果證明：基于干擾避免的中繼節(jié)點(diǎn)選擇算法相對于未考慮干擾問題的中繼節(jié)點(diǎn)選擇算法，可以獲得約7%的平均信道容量的提升。
　　 3介紹了兩種適用于異構(gòu)協(xié)作的協(xié)作模式，分別稱為VAA_DSTC

5、和VAA_BLAST。詳細(xì)描述了這兩種協(xié)作模式的工作過程，而且采用分集復(fù)用折中作為分析工具，比較了兩種協(xié)作模式各自的性能。提出并證明了：移動(dòng)設(shè)備的異構(gòu)通信接口數(shù)據(jù)率的差異，可以帶來額外的復(fù)用增益。
　　 4介紹了一個(gè)支持協(xié)作通信的通用框架，并圍繞著該框架，研究了支持協(xié)作通信的MAC協(xié)議（簡稱為協(xié)作MAC協(xié)議）。該協(xié)作MAC協(xié)議能夠與802.11協(xié)議兼容，不僅可以支持多種協(xié)作通信協(xié)議，而且可以支持不同數(shù)量的中繼節(jié)點(diǎn)。該協(xié)作MAC協(xié)