無線網(wǎng)絡中的分布式機會信道接入研究.pdf

1、隨著當今無線通信與移動互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，高速數(shù)據(jù)傳輸成了未來通信業(yè)務發(fā)展的一個核心方向。然而，由于可用的頻譜資源日益緊缺，導致了高速數(shù)據(jù)傳輸技術的研究面臨瓶頸。因此，如何更合理地分配以及更有效地利用現(xiàn)有的頻譜資源，成為解決頻譜資源緊缺的一個突破口。在這種情形下，一種能夠有效地提高頻譜資源利用率的機會式信道接入技術應運而生。機會式信道接入是一種結合PHY層和MAC層的跨層信道接入?yún)f(xié)議，在進行信道接入決策時，系統(tǒng)根據(jù)信道狀態(tài)的好壞決定是

2、否接入信道。在集中式網(wǎng)絡中，中心控制節(jié)點能夠獲取全局狀態(tài)信息，因此機會信道接入對集中式網(wǎng)絡尤其適用，并且基于該領域的研究也取得了很多成果。然而，由于分布式網(wǎng)絡中不存在中心控制節(jié)點，機會信道接入在這種特定網(wǎng)絡下的研究還處于初步發(fā)展階段。本研究主要內容包括：
　?、叛芯苛诉B續(xù)傳輸速率下DF中繼網(wǎng)絡中的分布式機會信道接入。連續(xù)傳輸速率是指系統(tǒng)采用信道所能提供的最大速率進行傳輸。在最優(yōu)停止理論的指導下，以最大化系統(tǒng)平均吞吐率為目標，首先給

3、出了需要獲取DF兩跳信道信息的完全信道接入策略。由于DF中繼網(wǎng)絡中系統(tǒng)的總體信噪比由兩跳中較小的決定，又提出了只需獲取第一跳信道信息即可進行決策的部分信道接入策略。相較于完全信道接入策略，該策略可以節(jié)約信道探測時間，進而改善系統(tǒng)性能。為了更充分地利用時間分集所提供的性能增益，又研究了在多個信道相干時間內傳輸?shù)闹欣^等待策略。根據(jù)部分信道接入策略與中繼等待策略的特點，提出了結合各自優(yōu)勢的混合雙層信道接入策略。上述四種策略均為在實際應用中簡單

4、易行的純門限策略，門限由快速收斂且計算復雜度較低的迭代算法得出。仿真結果分析了策略之間的性能增益，并證明了所提理論算法的可靠性。
　?、圃诠潭ㄖ欣^與非固定中繼兩種場景下，研究了離散傳輸速率下DF中繼網(wǎng)絡中的分布式機會信道接入。離散傳輸速率是指系統(tǒng)采用特定的離散傳輸速率集內的元素進行傳輸。由于離散傳輸速率的特有結構，最優(yōu)接入策略的求解與在連續(xù)傳輸速率下的求解存在較大差異。此外，連續(xù)傳輸速率下非固定中繼系統(tǒng)的機會信道接入研究面臨一定困

5、難，因此，離散速率下非固定中繼系統(tǒng)的研究成果對連續(xù)速率下的相關研究具有重要的啟示意義。在固定中繼DF協(xié)作網(wǎng)絡中，首先提出了離散傳輸速率下的完全信道與部分信道接入策略。隨后，利用離散傳輸速率的特性，提出了對系統(tǒng)性能有重大改善的增強型中繼等待策略。最后研究了結合部分信道接入策略與增強型中繼等待策略的增強型混合雙層信道接入策略。在非固定中繼DF協(xié)作網(wǎng)絡中，分別提出了離散傳輸速率下的完全信道接入策略、部分信道接入策略以及增強型中繼等待策略。上述

6、各項策略均為計算復雜度較低的純門限法則。仿真結果體現(xiàn)了上述各項策略之間的性能增益，并驗證了所提理論算法的可靠性。
　　⑶研究了引入隊列狀態(tài)信息后，隊列穩(wěn)定約束下Ad-hoc網(wǎng)絡中的分布式機會信道接入。首先給出了充分數(shù)據(jù)下的信道接入策略，隨后提出了實際傳輸數(shù)據(jù)下的信道接入策略。為了更進一步保證隊列的穩(wěn)定性，又提出基于Lyapunov算法的信道接入策略。該策略將結合信道信息與隊列信息的信道接入建模為一個約束優(yōu)化模型，利用Lyapuno