基于中繼選擇的水聲協(xié)作通信資源分配算法研究.pdf

1、近年來，由于軍事應用和海洋資源開發(fā)的力度不斷加大，水聲通信技術的研究越來越引起人們的關注。與陸地上的無線電通信環(huán)境不同，水聲信道呈現嚴重的頻率選擇性衰落特性，使得可用于水聲通信的頻譜資源十分有限。與此同時，海洋環(huán)境中高背景噪聲、來自海面、海底的反射及海洋中聲線折射影響的多徑效應、傳播時延長等諸多不利因素，導致傳輸誤碼率高、通信速率低等瓶頸問題難以解決。協(xié)作通信技術能有效對抗頻帶受限、長時延及多徑衰落的影響，有效地緩解水下頻譜資源緊張的現

2、狀。通過基于中繼的協(xié)作通信方式，形成虛擬的多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)，有利于降低系統(tǒng)成本，提高了通信質量，擴大通信范圍。面對海洋環(huán)境中水下頻譜資源嚴重緊缺的情況，為了高效地利用稀缺的頻譜資源，與認知無線電技術基本思想相近的認知水聲技術應運而生。認知水聲技術的應用，可以更好地實現水下頻譜管理，適應水下動態(tài)的頻譜環(huán)境。
　　本文首先對課題研究背景進行分析，介紹水下聲學特性及概念，研究水聲通信中存在的問題，主要表現在：聲波的頻率選擇性

3、衰落、多徑效應、多普勒頻移及高背景噪聲。隨后分析協(xié)作通信的基本原理及認知頻譜感知技術，為認知水聲協(xié)作通信的研究打下良好基礎。
　　其次，研究認知水聲系統(tǒng)中的單中繼選擇和功率分配聯合優(yōu)化問題。在Underlay模式下，認知用戶協(xié)作共享稀缺的水下頻譜資源，為了更好地適應多變的水聲通信環(huán)境，利用中繼信任因子來評價中繼優(yōu)劣，為提高通信速率，以系統(tǒng)吞吐量作為目標函數。與其它策略相比，本文的算法可提高將近20％的系統(tǒng)吞吐量。
　　最后，