基于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼和基站輔助的無線網(wǎng)絡(luò)容量研究.pdf

1、無線網(wǎng)絡(luò)是近些年來重要的熱點研究課題,包括無線自組織網(wǎng)絡(luò)和機器間通信網(wǎng)絡(luò)(物聯(lián)網(wǎng))。分析無線網(wǎng)絡(luò)的容量性能對于無線網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)設(shè)計、路由算法和調(diào)度策略等具有根本性的指導(dǎo)意義。采用漸進性分析方法研究大規(guī)模無線網(wǎng)絡(luò)的性能是一種有效的手段。該領(lǐng)域的代表性工作指出,大規(guī)模無線自組織網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點容量會隨著節(jié)點數(shù)增多而趨向于零,即網(wǎng)絡(luò)不具有可拓展性。研究提升無線網(wǎng)絡(luò)性能的技術(shù)方法,以使得網(wǎng)絡(luò)性能更優(yōu)甚至具有可拓展性,具有重要意義。
　　本文研究了

2、基站輔助、物理層網(wǎng)絡(luò)編碼、多跳傳輸三種技術(shù)方法對于大規(guī)模無線網(wǎng)絡(luò)容量的提升程度。本文首先回顧了研究課題的背景,梳理該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀與重要工作。然后,介紹大規(guī)模無線自組織網(wǎng)絡(luò)容量漸進性分析方法的基礎(chǔ)知識,包括網(wǎng)絡(luò)模型、傳輸模式、干擾模型以及容量定義等。
　　接著本文研究了具有基站輔助的大規(guī)模無線自組織網(wǎng)絡(luò)的多播容量。本文采用最大L跳資源分配策略來分配調(diào)度自組織模式與基站模式下的傳輸,首先分別確定自組織模式和基站模式下的容量,然后再研

3、究整個混合網(wǎng)絡(luò)的總?cè)萘?。接?分析混合網(wǎng)絡(luò)的容量與跳數(shù)L的關(guān)系,推導(dǎo)得出達到最大多播容量的最優(yōu)跳數(shù)L,以及相應(yīng)的最大多播容量。在此基礎(chǔ)上,本文對比分析基站輔助對于無線自組織網(wǎng)絡(luò)容量的提升程度,以及使得網(wǎng)絡(luò)可拓展的條件。
　　本文進一步分析了物理層網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)應(yīng)用于隨機無線自組織網(wǎng)絡(luò)時的每節(jié)點單播容量增益。分別研究了在一維網(wǎng)絡(luò)、二維網(wǎng)絡(luò)中,傳統(tǒng)的流式傳輸、網(wǎng)絡(luò)編碼、物理層網(wǎng)絡(luò)編碼這三種方案下網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的吞吐量容量。結(jié)果表明,相對于傳統(tǒng)

4、的流式傳輸方案和網(wǎng)絡(luò)編碼方案,物理層網(wǎng)絡(luò)編碼能夠帶來每節(jié)點吞吐量的常數(shù)倍提升,具有實用價值。
　　對于大規(guī)模的機器間通信網(wǎng)絡(luò),本文研究多跳傳輸方式對于網(wǎng)絡(luò)性能的影響。本文考慮一種具有典型機器類型通信特性的網(wǎng)絡(luò),分別評估其采用單跳傳輸方式和多跳傳輸方式時,吞吐量容量、時延和能量消耗等關(guān)鍵性能參數(shù)的表現(xiàn)。結(jié)果表明,多跳方式能夠有效降低網(wǎng)絡(luò)的時延,但不能提升吞吐量。同時,本文研究了節(jié)點的平均能量消耗與傳輸范圍的關(guān)系,表明存在一個最優(yōu)的傳