中继网络中基于机会中继的协作重传技术研究

摘要

在中继网络中，协作分集技术是在中继信道的基础上对抗信道衰落以提高系统容量的物理层技术。自动重传技术(ARQ)是对抗无线信道衰落的数据链路层技术。协作ARQ技术(CARQ)是将协作分集技术应用到传统ARQ的一种技术，通过中继节点协助数据传输和重传，以此获得分集增益，提高系统性能。本文主要针对多中继模型的CARQ技术进行研究与改进，主要的内容和创新点如下：　　首先，分析协作分集技术的发展和研究现状，简要地阐述差错控制技术，并介绍协作ARQ协议的基本原理。紧接着对单中继CARQ协议和多中继CARQ协议的基本原理进行简单的介绍和分析，并进行性能仿真。性能仿真结果表明，CARQ协议比ARQ协议在误码率或误帧率上有较大的性能改善。　　其次，以单源-多中继-单目的通信模型为基础，研究传统的机会中继协作重传策略及其最佳中继选择准则，深入分析该策略在实际网络环境的应用中存在的不足，提出多中继监听协作重传策略。该策略的改进点在于非译码中继每一次都监听最佳中继转发的消息，并将监听到的数据和源节点发送的数据利用 CC合并，从而有机会成为译码中继，参与下一轮重传的最佳中继选择。在此改进的基础上，提出新的分布式最佳中继选择准则，减少参量源-中继信道增益的讨论，只考虑中继-目的信道增益，在第二轮及以后几轮的最佳中继选择过程中只考虑让原最佳中继和新跻身的译码中继参与最佳中继的竞争。最后对该策略进行性能仿真，仿真结果表明，该策略较原策略在误码率性能和重传次数上均显示出其性能的优越性。　　最后，以单源-多中继-两目的通信模型为基础，研究基于网络编码的机会中继协作重传策略。在此基础上，提出基于差错网络编码的机会中继协作重传策略，差错网络编码的思想是在每一次重传之前根据两目的节点实时反馈的信息进行新一轮网络编码，即每一轮重传的合并数据包是不固定的。由于中继-目的信道条件必优于源-目的信道条件，使得最佳中继参与重传过程。因此，本策略将重传过程分为最佳中继重传和源节点重传。最后对此策略进行性能仿真，仿真结果表明，该策略较原策略在中断概率、传输带宽、网络编码增益等参数上均有较大的性能改善，可有效减小分组的传输次数，提高传输的可靠性。

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第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 协作分集技术的发展和研究现状

1.3 本文主要内容和结构安排

第2章 协作ARQ技术

2.1 差错控制技术

2.2 协作ARQ协议的基本原理

2.3 单中继协作ARQ协议分析

2.4 多中继协作ARQ协议分析

2.5 本章小结

第3章 多中继监听协作重传策略

3.1 研究基础

3.2 机会中继协作重传策略的研究

3.3 多中继监听协作重传策略

3.4 数学模型及性能分析

3.5 仿真结果分析

3.6 本章小结

第4章 基于差错网络编码的机会中继协作重传策略

4.1 研究基础

4.2 基于网络编码的机会中继协作重传策略

4.3 基于差错网络编码的机会中继协作重传策略

4.4 数学模型及性能分析

4.5 仿真结果分析

4.6 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附 录

作者在读期间发表的学术论文及参加的科研项目