协作通信网协作中继节点选择技术研究

论文摘要

随着因特网和多媒体技术的快速发展,未来无线通信网络将会承载更多的高速率、实时通信业务,提高频谱效率和数据传输速率成为未来无线通信亟待解决的问题。而协作中继技术借鉴虚拟MIMO的思想,具备无需改变现有网络架构、少量修改上层通信协议即可付诸实践的优势,解决了在显著提升系统容量的同时克服终端小型化、低功率、低成本的问题,成为解决未来无线通信发展瓶颈的技术。在协作中继技术中,最为关键的是协作中继节点的选择技术,现有研究表明只有根据系统需求合理地选择中继节点参与协作才能最大限度提升通信性能。因此,研究协作通信网络中的中继节点选择技术具有重大的实际意义。本论文以国家自然科学基金“基于效用的自组织网络协同通信研究(60802009)”和国家863项目“区域网虚拟多天线传输关键技术研究(2008AA01Z204)”为研究背景,研究新型的协作中继选择算法,分析了协作通信性能与协作中继节点数目的关系。本文以无线协作通信网络作为研究场景。首先,针对以前研究中继节点选择算法都是过多关注于某一个特定的性能指标的现象,本文提出了通过线性加权的方法,将中断概率、误码率、节点选择公平性有效结合起来考虑,提出了一种联合中继节点选择算法,该算法从整体考虑协作中继节点的选择问题,使得协作通信的各个性能指标得到了很好的折中处理。然后,针对协作通信性能与参与协作的中继节点数目的关系这一问题,本文以中断容量为评价标准,分析了单中继协作和多中继协作两种情况下的性能差异,给出了表明两者性能优劣拐点的一个信噪比门限值,该门限值可以确定既定条件下是采用何种中继协作方式。此外,还进一步推导出在既定的通信场景下,为保证协作通信性能不下降,可以利用的参与协作通信的中继节点数目的最大值,这一分析可以避免过多不必要的中继节点参与协作通信,从而保证网络能量的有效利用。本文提出的联合协作中继选择算法和协作通信性能与协作节点数目间关系的研究,从一个全新的角度审视协作节点选择问题,所选择出的协作节点对于协作性能的提升相比以前的选择算法更优,减少了节点参与协作通信的盲目性,对于未来协作通信技术的实际商用更有实际意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的
• 1.3 本文研究内容和工作
• 1.4 本文组织结构
• 2 协作分集技术与协作分集协议
• 2.1 引言
• 2.2 无线信道衰落特性
• 2.3 无线通信分集技术
• 2.4 无线协作通信基本理论
• 2.5 协作分集协议
• 2.6 协作簇
• 2.7 小结
• 3 协作通信网络联合中继选择策略
• 3.1 引言
• 3.2 系统模型
• 3.3 协作中继选择方案
• 3.4 仿真结果分析
• 3.5 本章小结
• 4 协作通信性能与协作中继节点数目的关系分析
• 4.1 引言
• 4.2 系统模型
• 4.3 中继协作下的中断容量分析
• 4.4 单中继与多中继协作通信性能比较
• 4.5 仿真结果分析
• 4.6 本章小结
• 5 全文总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 未来研究工作展望
• 致谢
• 参考文献