无线协作传输及其在认知网络中的应用

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1、西安电子科技大学博士学位论文无线协作传输及其在认知网络中的应用姓名：司江勃申请学位级别：博士专业：信息与通信工程指导教师：刘增基20100401摘要认知技术能够极大的提高系统的频谱利用率，而协作传输能够提高系统容量，认知和协作技术已经成为未来无线通信系统的两个关键技术。在认知网络中，应用协作传输技术，可充分利用了空间分集增益，提高通信性能。本文对协作通信中的关键技术及认知网络中的中继传输等问题进行了研究，主要成果如下：1．针对单个源节点，单个目的节点，和单个中继节点的情况，给出一种基于自适应中继协议的递增中继传输方案，其中只有当直接传输到目的节点的接收信噪比低于

2、某一门限时，中继节点才会参与协作传输。并且，如果中继节点能够正确接收到信息，则采用解码中继协议重复发送信息。否则，中继节点采用放大中继协议发送信息。目的节点采用最大比值合并接收信号。结果表明自适应中继协议优于已有的固定中继协议。2．针对单个源节点，单个目的节点，和单个中继节点的情况，给出一种自适应调制的递增中继传输协议，源节点和中继节点根据中继节点与目的节点的接收信噪比信息，自适应的选择调制方式发送信息。分析了瑞利信道中自适应调制递增中继传输的中断概率和比特错误概率。结果表明该协议能够提高数据通过量，优于已有的自适应调制中继传输协议。3．针对无线协作网络中共道干

3、扰影响中继选择的问题，首先给出一种选择协作协议，目的节点采用最大比值合并，选择合并，和混合选择、最大比值合并。并推导了选择协作协议在独立不同分布瑞利信道中的中断概率，推导了选择协作的比特错误概率。接着给出了一种机会中继选择协议，选择具有最大瞬时端到端信号与干扰加噪声比的中继节点转发源节点信息。并且在考虑直接传输时，目的节点分别采用选择合并、最大比值合并，从而充分利用空间分集增益，降低了系统的中断概率。所提协议不需要中继节点之间交互信息，通过竞争的方式完成数据传输，节省了系统开销，具有较好的实用性。4．针对认知传输系统中的中继选择问题，为了最小化次级用户的中断概率

4、，给出一种基于门限的递增中继选择协议。在该协议中，所选中继节点产生的干扰小于某一门限值，并且主用户的通信质量不受影响。讨论了该递增中继传输的具体实现方法，并且推导了递增中继传输中次级用户的中断概率。仿真结果表明，相比于直接传输，该协议能够降低次级用户的中断概率。5．在无线网络中，源节点经常需要通过多跳中继才能将信息传送到目的节点。同时考虑到网络中节点的能量是有限的，而协作分集通过不同节点之间的合作能够节省发送功率，因此设计能够节省发送功率的协作路由算法是非常重要的。无线协作传输及其在认知网络中的应用由于在集中式算法中中心节点需要知道网络中其它节点的信息，这在大型

5、无线网络中是很难实现的。因此，在协作传输最优功率分配的基础上，提出了两种分布式协作路由和功率分配算法，分布式分离路由和功率分配算法与分布式联合路由和功率分配算法。结果表明两种分布式算法能够取得近似集中式算法的性能。并且相对于联合协作路由和功率分配算法，分离协作路由和功率分配算法能够更加有效地节省总的发送功率。6．在协作传输最优功率分配的基础上，提出一种修正的积累递增广播算法(MCIA)，该算法允许多个节点同时传输信息到网络中的其它节点，能够减小广播信息所需的总发送功率。并且考虑到集中式MCIA在大型网络中很难实现，给出了分布式MCIA。分布式MCIA仅需要一跳范

6、围内节点的信息，可以自适应决定协作传输节点的数目。研究结果表明，就总的发送功率而言，MCIA优于已有的广播算法。并且，分布式MCIA能够取得近似集中式MCIA的性能。关键词：认知网络协作传输中继选择干扰功率分配Abs仃actCognitiveradioisapromisingwaytoimprovethespectralefficiency．Thecooperativetransmissioncarlimprovethesystemcapacity．Cognitiveandcooperationaretwokeytechniquesforthefuturewir

7、elesscommunication．Incognitiveradionetworks，cooperatetransmissioncanmakefulluseofspacediversity,andimprovethesystemperformance．Inthisdissertation，wemainlyengageinthekeytechniquesforthecooperationtransmissionincognitiveradiosystems．Themaincontributionsofthedissertationare嬲follows：1．Un

8、derthecircum