無(wú)線協(xié)作傳輸及其在認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用.pdf

1、認(rèn)知技術(shù)能夠極大的提高系統(tǒng)的頻譜利用率，而協(xié)作傳輸能夠提高系統(tǒng)容量，認(rèn)知和協(xié)作技術(shù)已經(jīng)成為未來(lái)無(wú)線通信系統(tǒng)的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。在認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)用協(xié)作傳輸技術(shù)，可充分利用了空間分集增益，提高通信性能。
　　 本文對(duì)協(xié)作通信中的關(guān)鍵技術(shù)及認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中的中繼傳輸?shù)葐?wèn)題進(jìn)行了研究，主要成果如下：
　　 1.針對(duì)單個(gè)源節(jié)點(diǎn)，單個(gè)目的節(jié)點(diǎn)，和單個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)的情況，給出一種基于自適應(yīng)中繼協(xié)議的遞增中繼傳輸方案，其中只有當(dāng)直接傳輸?shù)侥康墓?jié)點(diǎn)的接

2、收信噪比低于某一門(mén)限時(shí)，中繼節(jié)點(diǎn)才會(huì)參與協(xié)作傳輸。并且，如果中繼節(jié)點(diǎn)能夠正確接收到信息，則采用解碼中繼協(xié)議重復(fù)發(fā)送信息。否則，中繼節(jié)點(diǎn)采用放大中繼協(xié)議發(fā)送信息。目的節(jié)點(diǎn)采用最大比值合并接收信號(hào)。結(jié)果表明自適應(yīng)中繼協(xié)議優(yōu)于已有的固定中繼協(xié)議。
　　 2.針對(duì)單個(gè)源節(jié)點(diǎn)，單個(gè)目的節(jié)點(diǎn)，和單個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)的情況，給出一種自適應(yīng)調(diào)制的遞增中繼傳輸協(xié)議，源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)根據(jù)中繼節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)的接收信噪比信息，自適應(yīng)的選擇調(diào)制方式發(fā)送信息。分析

3、了瑞利信道中自適應(yīng)調(diào)制遞增中繼傳輸?shù)闹袛喔怕屎捅忍劐e(cuò)誤概率。結(jié)果表明該協(xié)議能夠提高數(shù)據(jù)通過(guò)量，優(yōu)于已有的自適應(yīng)調(diào)制中繼傳輸協(xié)議。
　　 3.針對(duì)無(wú)線協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中共道干擾影響中繼選擇的問(wèn)題，首先給出一種選擇協(xié)作協(xié)議，目的節(jié)點(diǎn)采用最大比值合并，選擇合并，和混合選擇、最大比值合并。并推導(dǎo)了選擇協(xié)作協(xié)議在獨(dú)立不同分布瑞利信道中的中斷概率，推導(dǎo)了選擇協(xié)作的比特錯(cuò)誤概率。接著給出了一種機(jī)會(huì)中繼選擇協(xié)議，選擇具有最大瞬時(shí)端到端信號(hào)與干擾加噪聲比

4、的中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)源節(jié)點(diǎn)信息。并且在考慮直接傳輸時(shí)，目的節(jié)點(diǎn)分別采用選擇合并、最大比值合并，從而充分利用空間分集增益，降低了系統(tǒng)的中斷概率。所提協(xié)議不需要中繼節(jié)點(diǎn)之間交互信息，通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)的方式完成數(shù)據(jù)傳輸，節(jié)省了系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)，具有較好的實(shí)用性。
　　 4.針對(duì)認(rèn)知傳輸系統(tǒng)中的中繼選擇問(wèn)題，為了最小化次級(jí)用戶(hù)的中斷概率，給出一種基于門(mén)限的遞增中繼選擇協(xié)議。在該協(xié)議中，所選中繼節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的干擾小于某一門(mén)限值，并且主用戶(hù)的通信質(zhì)量不受影響。討論了

5、該遞增中繼傳輸?shù)木唧w實(shí)現(xiàn)方法，并且推導(dǎo)了遞增中繼傳輸中次級(jí)用戶(hù)的中斷概率。仿真結(jié)果表明，相比于直接傳輸，該協(xié)議能夠降低次級(jí)用戶(hù)的中斷概率。
　　 5.在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，源節(jié)點(diǎn)經(jīng)常需要通過(guò)多跳中繼才能將信息傳送到目的節(jié)點(diǎn)。同時(shí)考慮到網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的能量是有限的，而協(xié)作分集通過(guò)不同節(jié)點(diǎn)之間的合作能夠節(jié)省發(fā)送功率，因此設(shè)計(jì)能夠節(jié)省發(fā)送功率的協(xié)作路由算法是非常重要的。由于在集中式算法中中心節(jié)點(diǎn)需要知道網(wǎng)絡(luò)中其它節(jié)點(diǎn)的信息，這在大型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中是很

6、難實(shí)現(xiàn)的。因此，在協(xié)作傳輸最優(yōu)功率分配的基礎(chǔ)上，提出了兩種分布式協(xié)作路由和功率分配算法，分布式分離路由和功率分配算法與分布式聯(lián)合路由和功率分配算法。結(jié)果表明兩種分布式算法能夠取得近似集中式算法的性能。并且相對(duì)于聯(lián)合協(xié)作路由和功率分配算法，分離協(xié)作路由和功率分配算法能夠更加有效地節(jié)省總的發(fā)送功率。
　　 6.在協(xié)作傳輸最優(yōu)功率分配的基礎(chǔ)上，提出一種修正的積累遞增廣播算法(MCIA)，該算法允許多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)傳輸信息到網(wǎng)絡(luò)中的其它節(jié)點(diǎn)