基于中继选择的协作多播网络能效优化的研究

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多播是一种带宽有效机制,能同时为一组用户提供服务,实现了网络资源的共享并提高了无线带宽资源的利用率。然而,传统多播网络中,由于基站的传输速率受到最差信道状态用户的限制,因此网络的吞吐量得不到提高,无线资源得不到有效利用。协作通信通过利用无线信道的广播特性和多用户之间的协作能大幅度提高系统性能。因此,在多播传输中应用协作通信技术,能有效开发多用户之间的空间分集,提高系统吞吐量。然而由于引进了中继,随着中继节点数目的增多,系统能量消耗会增大。能量消耗是无线网络的性能指标,因此,研究无线网络的能效优化问题,要同时考虑系统吞吐量和系统能量消耗。　　本论文研究了多阶段协作多播无线网络的能效优化问题。首先,定义能量效率为:消耗单位能量时,多播组中所有用户能达到的吞吐量之和。基于香农理论,把能量效率最大化问题转化为能量消耗最小化问题。针对上述优化问题,本文的优化方案综合考虑了以下四个问题:1)基站的覆盖率;2)中继的组合;3)每个中继传输的用户的组合;4)基站与中继的传输时间。此优化方案能够通过比较所有可能组合的目标函数值找到最优解。但是其复杂度随着网络规模的增大成指数增加。为了降低上述问题的复杂度,本文针对只选择两个中继来转发数据的简化网络,利用中继-用户的选择算法有效的减少了需要进行比较的中继传输用户的组合的数目。最后,研究了不同的中继组合对于能量效率的影响,通过仿真找出最优的中继组合。并研究了不同的基站覆盖率以及多播组中用户个数对能量效率的影响。大量的实验结果表明,提出的协作多播方案比传统多播方案能达到更好的能量效率,对于协作多播方案,通过设置合适的基站覆盖率,优化中继组合和中继传输用户的组合,并合理分配基站与用户的传输时间,能达到更好的能量效率。

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第一章 绪论

§1.1 无线多播通信

§1.2 协作通信

§1.3 研究背景与意义

§1.4 研究现状

§1.5 论文的组织结构

第二章 协作通信技术概述

§2.1 系统模型

§2.2 分集合并技术

§2.3 协作通信中的中继协议

§2.4 中继策略

§2.5 无线协作多播的优势

§2.6 本章小结

第三章 两阶段协作多播调度方案的性能分析

§3.1 系统模型

§3.2 两阶段协作多播调度方案

§3.3 协作多播网络的吞吐量性能分析

§3.4 仿真结果与分析

§3.5 本章小结

第四章 两个中继的协作多播网络能效优化的研究

§4.1 多播组的选择

§4.2 网络模型

§4.3 基于中继选择的多播组能效优化

§4.4 网络能量效率

§4.5 仿真结果与分析

§4.6 本章小结

第五章 总结与展望

§5.1 全文总结

§5.2 工作展望

参考文献

致谢

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