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协作网络中的自动重传协议设计

作　者: 张军
导　师: 卫国
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 协作通信 自动重传协议 多中继网络 用户协作网络
分类号: TN925
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


协作通信技术是一种独特的物理层对抗信道衰落提高系统容量的技术。由于其独特的获取空间分集方式在过去的几十年中受到了广泛的研究。其主要有三种系统模型:三节点模型,多中继模型以及用户协作模型,这三种模型各有其不同的特点。自动重传技术是另外一种在数据链路层去对抗无线信道衰落的技术。在本文中将主要研究基于解码转码策略的协作通信系统中的自动重传协议的设计,并结合多中继协作模型和用户协作模型不同的特点讨论的协作自动重传协议。在多中继网络中,源节点在多个中继的帮助下传输数据给目的节点。首先源把自己的数据包广播出去,由于源节点到中继信道可能的深衰落并不是所有的中继都能在源广播阶段正确解得源的数据变成解码中继,从而不能帮助源的数据包传输。这样目的节点可以获得到的空间分集增益可能远小于多中继网络可以提供的最大分集增益,这是对多中继网络资源的一种浪费。利用自动重传协议对一个包多次重传的特点,在源广播阶段为能正确解码源数据的中继可以继续在重传阶段监听数据包的传输并试图再次解码。由于在重传阶段有多个节点在广播同一个数据包,那些未能够在源广播阶段解码的中继有更大的机会解码源的数据包,从而参与到可能的下一次重传中去,这样每次重传后正确解码源数据的中继数目不断增加,数据包的传输可靠性随着不断的重传得的额外地不断的提高,这样设计的多中继自动重传协议具有更少的平均重传和更低的丢包率。在用户协作模型中,用户首先结合成协作对,在需要时互相为对方提供中继服务互相帮助对方传递数据给目的节点。在基于用户协作模型的协作自动重传协议中,如果其中一个用户的数据未能被目的节点正确接收,其协作对中的协作伙伴就会帮助其重传数据包。在协作对中的用户是处于对等的地位,如果其中一个用户的要发送的数据量大于另外一个用户,或者其中一个用户到目的节点的信道质量远差于另外一个用户到目的节点的信道质量使得协作对中两用户中的一个用户所提供出去的中继服务会比其得到的多得多,这样会给该用户带来更多的能量消耗和数据包延时,这给协作对中本处于对等用户带来了很大的不公平。为了解决这一问题,本中提出了一种基于公平性设计的用户协作自动重传协议。通过优化地分配每个用户在发送自己数据时候的发送功率和作为中继时的发送功率,所提出的用户协作自动重传协议可以保证协作对中的两用户可以达到在时延公平性或中继能量消耗公平性。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-10
第1章 绪论  10-14
  1.1 协作通信的发展历史  10-12
    1.1.1 传统中继的发展  10-12
  1.2 论文的主要贡献  12
  1.3 论文的主要内容  12-14
第2章 协作通信系统  14-26
  2.1 三节点中继模型  14-17
    2.1.1 中继策略  15-17
  2.2 多中继节点协作网络  17-20
    2.2.1 空时编码  18-19
    2.2.2 分布式空时编码  19-20
  2.3 用户协作模型  20-21
  2.4 协作自动重传协议  21-26
    2.4.1 自动重传协议  21-22
    2.4.2 混合自动重传协议  22-23
    2.4.3 协作自动重传协议  23-25
    2.4.4 本章总结  25-26
第3章 多中继网络中的可更新ARQ 协议  26-39
  3.1 传统的多中继协作ARQ 协议  27-28
  3.2 可更新的多中继ARQ 协议  28-38
    3.2.1 可更新ARQ 协议的协议描述  28-30
    3.2.2 可更新协议的数学模型  30-32
    3.2.3 可更新ARQ 协议的性能分析  32-34
    3.2.4 性能仿真结果  34-38
  3.3 本章总结  38-39
第4章 公平的用户协作ARQ 协议  39-54
  4.1 用户协作ARQ 协议  39-43
    4.1.1 相关研究  39-40
    4.1.2 用户的延时模型  40
    4.1.3 用户协作技术ARQ 协议模型  40-43
  4.2 基于公平性的用户协作ARQ 协议  43-49
    4.2.1 公平性原则  43-44
    4.2.2 公平性问题的提出  44-48
    4.2.3 系统稳定域  48-49
  4.3 性能分析  49-53
  4.4 本章总结  53-54
第5章 结束语  54-56
参考文献  56-59
攻读硕士学位期间的研究经历和研究成果  59-61
致谢  61

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 无线电中继通信、微波通信
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