基于喷泉码和自适应调制的中继传输与选择算法研究

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随着无线通信的发展,协作通信技术已经成为近年来移动通信领域的研究热点。在传输层次上,协作通信主要包括协作分集技术和协作中继技术。协作分集技术通过在单天线的无线终端间进行协作,相互共享彼此天线,实现虚拟的多天线分集技术,从而有效对抗无线信道衰落;协作中继技术通过节点间的相互协作,互相作为中继伙伴,从而实现在无中心节点的无线网络中,任意两点间的可靠通信,并且协作中继技术也可以扩大有中心节点无线网络的覆盖范围。数字喷泉码是一种性能优越的稀疏矩阵码,它无固定码率,通过对源信息的随机编码,可以产生半无限长的编码序列,接收端接收到任意足够多个数据包,就能恢复源信息。采用数字喷泉码可以极大地提高中继网络的数据传输效率。本文对采用喷泉码的中继传输机制进行研究,主要内容有:   首先,本文阐述了协作通信及数字喷泉码的研究情况,介绍了协作通信的基本模型、协作中继信息转发方式和基于数字喷泉码的中继转发方式。   然后,在基于数字喷泉码的协作中继网络中,从最大化网络寿命出发,给出一种改进的综合考虑信道状态信息和剩余能量信息的中继节点选择算法,并推导了从源节点到目的节点系统总的传输时间和能量消耗的计算公式,仿真分析了传输时间和能量消耗随着中继节点个数及门限值不同的变化情况。仿真结果表明该算法可明显改善中继网络寿命。   最后,在协作中继网络中,给出一种采用自适应调制技术和数字喷泉码的协作中继传输方案,以及相应的多中继选择算法。该算法优先考虑源节点到中继节点的信道链路质量,同时兼顾中继到目的节点的信道质量。该传输方案以最大化吞吐量为目标来选择调制方式,并与链路自适应的喷泉码结合,给出了自适应调制编码方案。另外,对系统的性能进行了理论分析和仿真,给出了该传输方案下,从源节点到目的节点系统总的传输时间和能量消耗的计算公式,并与不采用自适应调制技术的方案进行比较,结果表明该传输方案可明显改善中继传输的吞吐量和传输时延。
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