協(xié)作中繼系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)編碼的協(xié)議設(shè)計(jì)及優(yōu)化.pdf

1、移動(dòng)通信技術(shù)正朝著高傳輸速率、高可靠性和高有效性的方向發(fā)展。協(xié)作中繼技術(shù)的提出，打破了無線移動(dòng)終端體積受限無法通過多天線技術(shù)獲得空間分集增益的弊端，受到普遍關(guān)注和研究。協(xié)作中繼技術(shù)本質(zhì)上是一種虛擬多天線技術(shù)，利用無線傳輸介質(zhì)的廣播特性，通過網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的相互協(xié)作構(gòu)成虛擬天線陣列，獲得空間分集增益，提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量和可靠性。目前協(xié)作中繼技術(shù)已被廣泛用于Ad hoc網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)蜂窩網(wǎng)和無線傳感網(wǎng)，并且是4G通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。因此，本文以無線協(xié)作

2、中繼網(wǎng)絡(luò)為研究背景，以跨層設(shè)計(jì)為主要思想，綜合考慮物理層的網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)和鏈路層的HARQ機(jī)制和MAC協(xié)議，對協(xié)作中繼傳輸協(xié)議進(jìn)行設(shè)計(jì)及優(yōu)化。
　　 網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)自提出起就以其高吞吐量和低時(shí)延等優(yōu)越性能而備受青睞，而HARQ機(jī)制集合了ARQ和FEC兩種差錯(cuò)控機(jī)制的優(yōu)勢，在保證無線通信可靠性上得到了廣泛應(yīng)用。協(xié)作中繼系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)編碼后，原先針對協(xié)作中繼網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的HARQ機(jī)制不能有效兼容，急需一種融合網(wǎng)絡(luò)編碼的HARQ機(jī)制在提高系統(tǒng)容

3、量的同時(shí)確保傳輸?shù)目煽啃?。本文針對這一問題在雙源節(jié)點(diǎn)-單中繼-單目的節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用場景下，基于兩種不同的網(wǎng)絡(luò)編碼方式，結(jié)合協(xié)作HARQ機(jī)制，設(shè)計(jì)了兩種中繼傳輸協(xié)議—聯(lián)合固定網(wǎng)絡(luò)編碼與HARQ(DNC-HARQ)傳輸協(xié)議和聯(lián)合隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼與HARQ（ONC-HARQ）傳輸協(xié)議。推導(dǎo)和分析了DNC-HARQ和ONC-HARQ這兩種傳輸協(xié)議的系統(tǒng)中斷概率與頻譜效率。隨后在總功率受限的約束條件下分別以最大化系統(tǒng)頻譜效率和最小化系統(tǒng)中斷概率為優(yōu)化目標(biāo)

4、，聯(lián)合功率分配和HARQ機(jī)制進(jìn)行跨層設(shè)計(jì)，進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)性能。
　　 網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)使雙向中繼從理論層面的研究向?qū)嶋H應(yīng)用中發(fā)展成為可能，兩者的結(jié)合使得網(wǎng)絡(luò)吞吐量得到提升的同時(shí)擴(kuò)大了傳輸?shù)母采w范圍。MAC協(xié)議是介質(zhì)控制層用于控制節(jié)點(diǎn)接入信道，管理無線資源的有效手段?，F(xiàn)今針對雙向中繼系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)編碼研究成為新的熱點(diǎn)，本文就如何基于網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)提高雙向中繼系統(tǒng)容量及可靠性的問題，提出了一種采用計(jì)時(shí)器方式的分布式中繼選擇算法，并設(shè)計(jì)了雙向中