考虑中继节点特性的中继选择方法研究

摘要

协作中继技术是一种重要的无线通信技术，它可以带来空间分集，提升频谱效率、链路可靠性，以及网络配置的灵活性等，具有很大的应用潜力。在其中的各关键技术中，中继选择方法直接关系到协作通信系统性能的好坏，因此受到广泛关注。一般的协作中继选择方法往往关注链路的信噪比而忽略了其它因素，如中继节点具备缓存特性、供电方式为电池供电等因素。作者希望在中继选择算法设计中增加对中继节点特性的考虑，进一步完善中继选择方法的性能。通过研究，分别提出了降低中继业务时延和延长网络生命周期的中继选择算法，具体贡献如下:
　　(1)针对数据业务可能在中继节点处排队等待发送，不能有效满足业务对时延要求的问题，在双跳DF协作通信系统中建立了考虑中继时延的中继选择模型，提出了一种兼顾中继时延和信道状态的中继选择方法，并进行了性能分析。首先推导了中继时延的概率密度函数，在此基础上进一步推导获得了基于所提中继选择方法的系统平均容量和中断概率。仿真结果与解析结果高度一致，并同时表明:所提中继选择方法在保证传输速率前提下，可以有效地降低业务在中继节点处的平均时延，提高了系统整体性能。
　　(2)针对协作通信网络中信道条件好的电池供电的中继节点可能被频繁选择用于数据转发导致电量快速消耗，严重时甚至降低网络生命周期的问题，面向电池供电的中继节点如移动终端等，提出了一种兼顾电池能耗、电池余量和信道状态信息的中继选择方法，根据节点的电池能耗与电池余量的比值情况对链路的信噪比加权，选择加权后的中继链路信噪比最大的中继链路的源节点或中继节点发送数据。在此基础上，对该方法进行了性能分析，推导获得了系统的平均信道容量和中断概率表达式。最后，对所提方法在电池能耗、平均转发信道容量和中断概率上的性能进行了仿真，仿真结果表明:与已有的中继选择方法相比，该方法在保障转发信道容量和中断性能的同时，能有效地降低中继节点的电池能耗，从而延长协作通信网络的生命周期。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 协作通信的发展及研究现状

1．2 协作中继技术

1．2．1 协作中继网络模型

1．2．2 中继转发协议

1．3 中继选择方法

1．3．1 基于中断概率的协同中继选择

1．3．2 机会中继选择(Opportunistic Relay Selection，ORS)

1．3．3 部分中继选择(Partial Relay Selection，PRS)

1．3．4 最大-最大中继选择(Max-Max Relay Selection，MMRS)

1．3．5 最大链路中继选择(Max-Link Relay Selection，MLRS)

1．4 本文主要内容和安排

第2章 降低业务排队时延的中继选择方法

2．1 中继选择模型

2．2 考虑中继时延的中继选择方法

2．3 性能分析

2．3．1 中继时延的概率密度函数推导

2．3．2 系统平均容量

2．3．3 中断概率

2．4 数值结果与分析

2．5 本章小结

第3章 面向电池供电的中继节点的中继选择方法

3．1 最大链路中继选择(Max-Link Relay Selection，MLRS)回顾

3．2 基于电池供电的中继选择方法

3．2．1 电池能耗模型

3．2．2 基于电池能耗的中继选择方法

3．3 性能分析

3．3．1 系统平均转发信道容量

3．3．2 中断概率

3．4 数值结果与分析

3．5 本章小结

第4章 总结与展望

4．2 展望

参考文献

攻读硕士期间发表的成果目录

致谢

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