无线通信网络下的协作MAC协议研究

摘要

现实的无线频谱分配方式以及恶劣的无线传输环境，对实现无线通信系统的高速度传输的需求提出了巨大的挑战。人们为在无线信道上获得可靠和高数据率的通信而做出了许多尝试。然而协作通信技术的出现提供了利用空间资源的新手段，在保证较小的布网开销的条件下，有着扩大覆盖范围、消除覆盖盲点、提高传输可靠性以及系统性能等特点，是一种极具潜力的技术。协作MAC协议是最近广泛关注的热点之一，本文针对基于单向TDMA协作中继系统提出了新的双向中继协作协议，又加入了网络编码技术，提出了基于网络编码的双向中继协作协议。对两种协作中继协议进行了吞吐量性能分析，同时提出了大量仿真实验验证了该模型的准确性以及计算方法的有效性。本文研究的主要内容及主要创新之处在于:　　(1)基于协作中继问题进行了建模，提出了一种“双向中继协作”模型(a two-hoprelay network containing a default relay and several helpers)，用来描述该系统中源节点、目的节点、中继节点及若干个协作节点间组成的拓扑结构图，然后，基于TDMA建立了双向中继协作系统(two way cooperative relaying:TW-CR)，对每个节点缓冲区长度是无限长的情况下进行了性能分析推导，得到吞吐量的性能公式。　　(2)在基于双向协作中继TDMA系统中，加入了网络编码技术，将协作通信技术和网络编码技术结合方式，提出了基于网络编码的双向中继协作系统(two waynetwork coding-based cooperative relaying: TW-NCCR)，对每个节点缓冲区长度是无限长的情况下进行了性能分析推导。得到了吞吐量性能公式。　　本文提出的通过基于TDMA的双向中继协作系统，利用协作传输机制提高了网络的传输能力，增强了性能增益。又将网络编码技术应用到协作系统中，提出了基于网络编码的双向中继协作系统，将系统性能更加提高。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 协作通信研究现状

1．3 网络编码研究现状

1．4 本论文研究的主要内容及组织结构

1．4．1 研究内容及创新点

1．4．2 组织结构

2 协作MAC层协议及网络编码

2．1 IEEE802．11MAC协议的概述

2．2 协作MAC协议

2．2．1 传统MAC协议

2．2．2 协作MAC协议

2．3 网络编码

2．3．1 网络编码概念

2．3．2 编码规则

2．3．3 编码效益

2．4 双向协作中继概念

2．4．1 协作通信概述

2．4．2 双向中继概述

2．4．3 基于网络编码的双向中继协作

2．5 本章小结

3 基于TDMA双向协作中继协议

3．1 系统模型分析

3．2 双向协作中继协议(TW-CR)

3．3 基于网络编码的双向协作中继协议(TW-NCCR)

3．4 本章小结

4 双向协作中继协议的性能分析与仿真结果分析

4．1 性能分析

4．1．1 TW-NCCR吞吐量计算

4．1．2 TW-CR吞吐量计算

4．2 仿真算法分析

4．2．1 基于双向协作中继算法分析

4．2．2 基于网络编码的双向协作中继算法分析

4．3 仿真结果分析

4．3．1 仿真假设

4．3．2 仿真结果

4．4 本章小结

5 总结与展望

5．1 工作总结

5．2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况