基于協(xié)作的無線網(wǎng)絡(luò)MAC層協(xié)議研究.pdf

1、協(xié)作通信技術(shù)是近幾年成為研究熱點(diǎn)的能夠有效對抗衰落、提高頻譜效率和通信可靠性的無線鏈路增強(qiáng)技術(shù)，不僅可以改善信道狀況、解決高速傳輸與網(wǎng)絡(luò)覆蓋之間的矛盾，而且可以促進(jìn)MIMO技術(shù)實用化，因此受到來自學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。
　　 本文圍繞基于協(xié)作的無線網(wǎng)絡(luò)中多用戶協(xié)作MAC層關(guān)鍵技術(shù)展開討論，研究的側(cè)重點(diǎn)選擇在上行鏈路中協(xié)作MAC協(xié)議的設(shè)計和下行鏈路中可靠的協(xié)作廣播MAC層機(jī)制。
　　 首先，針對時變的無線信道和動態(tài)的網(wǎng)

2、絡(luò)拓?fù)?，研究了協(xié)作時機(jī)和協(xié)作伙伴的選擇問題，提出一種基于信道狀態(tài)信息反饋的自適應(yīng)協(xié)作MAC協(xié)議ACoopMAC。該協(xié)議中，站點(diǎn)根據(jù)瞬時信道信息反饋，對傳輸方式進(jìn)行二次判定，選擇協(xié)作時機(jī)，提高了協(xié)議的魯棒性。針對典型網(wǎng)絡(luò)分配向量（NAV）存在的不足，改進(jìn)了NAV更新機(jī)制，通過縮短節(jié)點(diǎn)的信道預(yù)約時間，提高系統(tǒng)資源的利用率。仿真結(jié)果證明：自適應(yīng)協(xié)作MAC協(xié)議在系統(tǒng)吞吐量、接入時延、平均能量消耗、支持節(jié)點(diǎn)移動性等方面都優(yōu)于現(xiàn)有的協(xié)作MAC協(xié)議。

3、
　　 其次，針對現(xiàn)有協(xié)作MAC協(xié)議為了支持多用戶間的協(xié)作傳輸，改變傳統(tǒng)控制信令的幀結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致的協(xié)議不兼容性，深入挖掘傳統(tǒng)控制幀的潛力，充分利用幀頭中預(yù)留的比特位信息，在控制信令握手交互過程中“捎帶”傳輸信道狀態(tài)信息和幀頭中設(shè)置協(xié)作標(biāo)志位，減小了系統(tǒng)的控制開銷。
　　 然后，針對相關(guān)研究中缺乏有效的協(xié)作MAC協(xié)議理論分析模型的現(xiàn)狀和MAC協(xié)議的傳統(tǒng)二維馬爾科夫鏈模型的復(fù)雜性，研究了協(xié)作MAC協(xié)議的性能分析方法，以條件概率

4、的簡易模型為基礎(chǔ)，結(jié)合幾何概率的相關(guān)理論，提出一種擴(kuò)展的協(xié)作MAC協(xié)議的理論分析模型，推導(dǎo)出系統(tǒng)飽和吞吐量和平均接入時延的閉式解。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)了一套行之有效的協(xié)作MAC仿真平臺，并通過計算機(jī)仿真驗證了該理論分析模型的科學(xué)性。
　　 最后，針對多跳無線網(wǎng)絡(luò)中，終端與基站或中繼站間“跳數(shù)”的不確定性、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭討B(tài)性以及無線信道條件的不理想所導(dǎo)致的分組傳輸沖突和系統(tǒng)效率降低的情況，研究了下行鏈路的協(xié)作廣播技術(shù)，提出一種基于節(jié)點(diǎn)聚