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多跳多接口无线网络中的协作路由

作　者: 王玲
导　师: 谢鲲
学　校: 湖南大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 协作通信 多接口 协作路由 吞吐量
分类号: TN92
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


协作通信因其能够利用协作分集有效的抗无线信道中的多径衰落而得到了广泛的关注。在多用户通信环境中，使用单副天线的各种临近移动用户按照一定方式共享彼此的天线协同发送，从而产生一种类似多天线发送的虚拟环境，可以在不增加设备复杂度和网络基础设施的基础上获得空间分集增益，提高系统传输性能，且可以扩大无线传输的覆盖范围，因此成为无线通信的研究热点，也是下一代无线网络的关键优化技术之一。在协作通信中，源节点选择合适的中继节点来进行协作传输，中继选择问题就成为影响协作通信性能的关键。现有的中继选择方案大多都是在单接口网络中且是给定路由的情况下只为一跳或者多跳选择中继转发节点，没有考虑到路由选择。本文考虑在多跳无线网络中，为每个节点配备多接口，联合路由选择和中继协作节点的分配，来研究以下方面：1.根据网络的节点接口以及容量限制条件等进行数学建模。在多跳多接口无线网络中，每个节点配备多个无线接口；然后在多条数据流并存的条件下，根据网络中容量以及接口数限制等要求，将路由选择和中继转发节点选择的问题建模为一个数学问题，其目标是最大化网络各条数据流中最小的传输速率；最后得到一个得到一个混合整数线性规划（MILP）问题，并已有证明其是NP难问题。2.根据上述的MILP问题，提出一种基于分支定界的集中式路由算法。该算法利用分支定界的思想将原问题分解为多个子问题来获得最优解。在具体实现中，将解空间用上下界来逼近，在算法迭代过程中更新上下界，当上下界之差小于某个给定的小数值时，当前的整数解集则为最优解，该最优解则为当前最优的路由和中继节点分配情况。3.针对上述问题另外提出一种联合流路由和中继分配的分布式路由算法.在多跳多接口无线网络中为了研究协作通信的应用，我们又提出了一种分布式联合路由和中继节点分配的算法。算法包括两个子算法：首先我们在不考虑接口数目限制的条件下，以最大化数据流的传输速率为目标位各条数据流选择一条最佳协作路由，为此提出了协作路由选择算法；然后为了局部调整有些节点服务的数据流数目超过了其接口数，提出了公平性感知路由调整算法。该算法分布式的为网络中各条数据流选择最优的协作路由，同时确定无线网络的多个接口在多条数据流中的合理分配，从而最大化最小网络数据流的端到端吞吐量。实验结果表明，本文提出的算法在多接口多跳无线网络中利用协作通信能够明显的提高的网络性能。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-9
目录  9-11
插图索引  11-12
第1章 绪论  12-18
  1.1 研究背景与课题意义  12-13
  1.2 无线网络中协作路由研究现状  13-15
  1.3 本文的研究内容及主要工作  15-16
  1.4 本文结构  16-18
第2章 协作通信技术概况  18-29
  2.1 协作通信介绍  18-19
  2.2 协作分集技术  19-21
  2.3 MIMO技术  21-22
  2.4 中继转发模式  22-25
    2.4.1 放大转发模式  24
    2.4.2 译码转发模式  24-25
    2.4.3 直接传输模式  25
  2.5 协作通信模型概括  25-28
    2.5.1 协作中继节点选择算法总结  26-27
    2.5.2 协作路由算法研究  27-28
  2.6 小结  28-29
第3章 集中式协作路由算法  29-36
  3.1 网络场景  29-30
  3.2 问题建模  30-33
    3.2.1 节点的限制条件  30-31
    3.2.2 流路由的限制条件  31-32
    3.2.3 容量限制条件  32-33
  3.3 集中式协作路由算法  33-35
  3.4 总结  35-36
第4章 分布式协作路由算法  36-45
  4.1 算法设计  36-43
    4.1.1 最佳协作路由选择算法  36-39
    4.1.2 公平性感知路由调整算法  39-43
  4.2 降低涟漪效应设计  43-44
  4.3 小结  44-45
第5章 实验结果  45-55
  5.1 实验设置  45-47
  5.2 实验结果  47-50
  5.3 性能分析  50-54
    5.3.1 容量分析  50-52
    5.3.2 分布式算法分析  52-54
  5.4 小结  54-55
结论  55-57
参考文献  57-61
致谢  61-62
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文  62-63
附录B 攻读学位期间所参与的科研活动  63

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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
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