协作通信中的中继选择和用户调度公平性研究

摘要

近年来，协作通信技术因其具有提高系统容量、增大数据传输速率、有效对抗多径衰落及降低系统中断概率和误码率等优势受到了广泛关注。在协作通信系统中，中继节点的选择是一项关键技术，直接决定着协作能否带来性能上的增益。现有的对协作通信技术的研究主要考虑通过节点之间共享彼此的资源，来改善收发两端的性能，却忽略了资源共享过程中，各用户之间的公平性问题，而这一问题实际上是会影响到系统的整体性能的。本文主要针对协作通信系统下中继选择和用户调度过程的公平性问题展开研究，主要工作包括：
　　1)通过分类介绍不同的公平性衡量准则，给出客观评判一个资源分配模型或者一个系统所能达到的公平性程度的方法，并对比分析了它们各自的优缺点。随后，进一步阐述了现有的基于网络寿命的公平协作协议和基于中继节点能量消耗的公平协作协议，这两种协议从不同的角度出发，通过设计不同的公平性算法，改善了节点之间的公平性，有效的提升了网络的整体性能。
　　2)基于传统的机会中继，通过为每个中继节点设置计数器记录其被雇佣协助源节点的次数，本文提出了新颖的公平中继选择算法。该算法在中继节点选择过程中，同时考虑由该节点中继时的端到端信道质量和计数器值，避免了信道质量较好的用户被过度利用，保证了系统中所有中继节点被选择的次数近乎相等，拥有相同的资源消耗。最后，通过仿真证明该算法可以有效的平衡每个中继节点所消耗的功率，延长了网络寿命，改善了系统总吞吐量。
　　3)将比例公平调度的思想延伸到协作通信中，提出比例公平协作调度算法，应用于协作蜂窝小区的上行链路传输过程中。仿真结果表明：公平中继选择与比例公平协作调度算法的结合，不仅在中继选择过程中有效的平衡了系统中各个节点被选择的次数，保证了中继选择的公平性，延长了网络寿命，还可以在系统吞吐量和用户公平性之间取得很好的折中，这样就能保证系统中每个用户都能获得近乎相等的吞吐量。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 研究现状

1.3 本文的主要内容和结构安排

第二章 协作通信关键技术及典型调度策略概述

2.1 协作通信的基本概念

2.2 协作通信系统中的关键技术

2.3 中继转发协议

2.4 典型调度策略介绍

2.5 本章小结

第三章 协作通信系统中的公平性研究

3.1 公平性的分类

3.2 公平性的衡量方法

3.3 现有的改善系统公平性的中继选择算法

3.4 本章小结

第四章 协作蜂窝小区上行链路的公平中继选择与调度策略

4.1 基于机会中继的公平中继选择

4.2 协作蜂窝小区上行链路的比例公平协作调度

4.3 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 本文工作总结

5.2 未来工作展望

参考文献

致谢

作者简介

1.基本情况

2.教育背景

3.攻读硕士学位期间的研究成果