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未来无线通信系统将向宽带化,异构化,自组织化,移动化及个性化等方向发展。为满足下一代宽带移动通信标准(IMT-Advanced)的高传输速率和高频带宽覆盖范围的需求,业界将协作通信技术视为未来移动通信系统的关键特征之一。考虑到移动终端只配置1到2根天线,为保证天线数受限的中断用户也能获得MIMO增益,提出了协作MIMO的概念。这是一种通过虚拟天线阵列使用户能够获得空间分集的协作技术,目的是获得协作分集增益。
无线协作通信理论是目前研究的热点问题。从理论研究的角度,业界研究主要集中在协作通信的性能和容量界分析,无线协作传输技术,协作资源分配调度优化,异构协作等方面。从应用的角度,主要的研究方向有基于协作的MAC协议研究,协作节点选择问题,协作编码设计等方面。而多跳路由作为无线网络的主要特点之一,与协作通信的融合技术研究相对较少,对于协作通信技术应用于无线网络具有重要的意义。
本文首先对协作通信技术的概念、体系结构、特点及应用领域等做了简要介绍;然后对协作MIMO技术的主要研究方向和研究成果进行了分析研究。在对协作通信技术深入了解的基础上,本文提出了基于分节的多跳路由协作方案SCM(Segment Cooperation Method)。本方案的总体思路是在多跳路径中采用协作技术,以获得分集增益的提高和中断概率的降低。本方案在考虑了开销与复杂度的基础上,考虑将多跳的路径分为最大跳数为两跳的若干分节(segment),并以此作为多跳路径的最小单元,在分节采用协作技术,通过定义目标函数,使用协作路径来优化源到目的节点的中断概率和路径信道容量。本方案的侧重点在于分节的处理方式和协作伙伴的选取工作。
最后,通过构建场景和仿真,对本文提出方案在局部分节性能和链路整体性能进行分析,并与直传链路及原始协作策略的性能进行了对比。验证了本文提出的多跳链路协作方案能改善局部和整条链路的信道容量和中断概率,体现了性能上的优越性。