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《解放军信息工程大学》 2009年
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广义协作通信若干关键技术研究

吕凌  
【摘要】:以无线自组织网络与无线传感器网络为代表的多跳无线网络是无线通信领域热点研究方向之一。一方面,受无线信道衰落、网络分布式控制、节点自身能力等因素的影响,多跳无线网络的可靠性、频谱效率及能量效率比较低,其发展与应用受到限制;另一方面,以中继转发为基本要素的广义协作通信技术很好地适应了多跳无线网络分布式控制的特点,能够提高多跳无线网络的协作程度,实现网络性能的整体提升,推动多跳无线网络的进一步研究、发展与应用。 本文以多跳无线网络为研究背景,紧紧围绕多跳无线网络自身特点与设计要求,在分析、挖掘以协作分集技术、协作复用技术、网络编码技术、机会通信技术为重要支撑的广义协作通信技术的基本特征、技术优势的基础上,探索研究广义协作通信技术对多跳无线网络性能的提升作用。具体地,本文的工作可概括为以下四个方面: 1.将物理层网络编码的应用环境从双向中继模型推广到一般网络,定义了物理层网络编码的一般模型,给出中继节点处基于最大后验概率准则的估计-编码映射算法,推导分析了信道环境、参与编码的节点数、信道状态信息等因素对物理层网络编码性能的影响,讨论了一定约束条件下节点间最佳能量分配问题。针对无线信道中网络编码分组可靠性差的问题,将机会通信的思想应用于物理层网络编码方案中,提出一种适用于双向无线中继信道的机会物理层网络编码,推导分析了准静态衰落环境下,机会物理层网络编码中多个目的节点接收信息的和速率。 2.针对“节点半双工限制引起的多跳无线网络频谱效率受损问题”,提出一种基于物理层网络编码的连续中继方案,在连续数据的多跳中继转发中,该方案能够实现和全双工中继节点相同的频谱效率。针对跳数为3的链状网络进行单向信息传送的情形,对比分析通常的逐跳中继、物理层网络编码中继、基于物理层网络编码的连续中继等三种中继方案的频谱效率。通过可达速率的分析,和通常的双路径中继相比,接收中继节点处干扰信号和源节点信号功率相当的情况下,基于物理层网络编码的连续中继具有更好的性能。对于任意跳数多跳通信中的连续数据传输,给出了基于物理层网络编码的连续中继方案每个时隙、每个节点的数据分组转发方案。 3.为提升协作分集技术的传输效率、提高无线网络编码的可靠性,将协作分集技术集成到网络编码方案中,提出一种基于空时码的网络编码协作技术,无线衰落网络环境下,该技术可有效地降低信道衰落的影响,提高系统资源利用率和网络吞吐。推导了采用基于空时码的网络编码协作的两跳通信网络中端到端信息交换的误比特率。针对中继节点差错传播导致目的节点性能下降的问题,对基于空时码的网络编码协作技术做了改进,提出一种机会网络编码协作。针对无线双向中继信道中端到端信息交换的情形,分别分析了三步、两步机会网络编码协作的误比特率和获取的网络编码增益,结果表明,机会网络编码协作在获得全分集的同时,由于多个协作节点的机会中继,方案在中间信噪比区域获得了明显的网络编码增益。 4.为提升协作复用技术低信噪比环境下的可靠性,将网络路径选择和分布式空间复用相结合,提出一种基于网络路径选择的协作复用,通过网络中间节点的机会中继作用,该方案在获得空间复用增益的同时,也获得了多用户分集增益。针对两个源节点通过多个中继节点和目的节点进行通信的两跳模型,分析了该方案的误比特性能和频谱效率。为进一步提升网络频谱效率,将多接入信道中机会译码的方法应用于分布式空间复用,提出了基于机会译码转发的协作复用,该方案利用了随机多接入信道的“有利时机”,有效提升了网络吞吐。
【学位授予单位】:解放军信息工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TN929.5

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 冯强;于宏毅;;基于非正交发送的复数域网络编码协作技术研究[J];电路与系统学报;2012年01期
2 冯强;于宏毅;;多向中继网络中的协作复用技术[J];计算机工程与应用;2011年13期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 杨波;高频谱效率的无线网络广义协作通信技术研究[D];解放军信息工程大学;2010年
2 冯强;基于广义协作通信的高频谱效率传输技术研究[D];解放军信息工程大学;2011年
【参考文献】
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1 王亚峰;张峻峰;章健;杨大成;;零空间约束加强的多用户MIMO检测技术[J];北京邮电大学学报;2005年06期
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10 肖潇;杨路明;蒲保兴;;基于网络编码的多节点无线广播重传策略[J];计算机应用;2008年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 孙岳;网络编码及网络容错的研究[D];西安电子科技大学;2005年
2 池凯凯;网络编码原理及其纠错性分析[D];西安电子科技大学;2005年
3 车书玲;无线网络编码研究[D];西安电子科技大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 何文德;杨凤年;刘光灿;;无线传感器网络在文物保护中的应用[J];安防科技;2007年07期
2 刘海波;邹涛;翁哲;;无线传感器网络在执勤枪械定位中的应用[J];安防科技;2009年09期
3 张开风;胡艳军;许耀华;姜新红;仇乐乐;王福俊;高韦;丁胜建;;WSN与GPRS结合的远程图像等数据采集系统设计[J];安徽大学学报(自然科学版);2011年04期
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7 余华;孙艳红;车银超;郭玉峰;;无线传感器网络在现代农业中的应用[J];安徽农业科学;2010年04期
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9 范书平;高巍;马宝英;;一种无线温度传感器网络中节能的路由协议[J];安徽农业科学;2011年02期
10 杨治秋;柴宝杰;;无线传感器网络在农业信息监控系统中的应用[J];安徽农业科学;2011年35期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张维勇;张芬;马学森;;基于IEEE802.15.4的一种分簇算法研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 石为人;张阳;邓鹏程;;传感器网络局部时间同步协议研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 ;Semi-orthogonal Precoder Design with Vector Quantized Channel Information Feedback[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 刘增力;李雯霏;龙华;朵琳;;能量相关DSR协议OPNET仿真及性能分析[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 罗旭;柴利;杨君;;无线传感器网络TTSL迭代定位算法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 任玲;唐昊;周雷;魏振春;;一种能量高效的无线传感器网络自适应传输方法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
7 何坚;方康玲;李晓卉;韩维;;基于无线传感器网络的涉密载体智能监管系统研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
8 陈传友;张在琛;;基于ADF7020-1的无线收发模块的设计与实现[A];2011年通信与信息技术新进展——第八届中国通信学会学术年会论文集[C];2011年
9 郑巧琼;郑康锋;牛少彰;;基于网络编码的无线传感器网络广播机制的研究与实现[A];2011年通信与信息技术新进展——第八届中国通信学会学术年会论文集[C];2011年
10 丁飞;马小铁;;LEACH协议在群体生理参数采集中的实现[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 朱志强;基于交叉熵的病毒式移动通信系统性能研究[D];山东科技大学;2010年
2 吴静;自组网稳定多层分级结构及其关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 王蕊;无线传感器网络部署与拓扑控制研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 于波;MIMO通信系统中的天线选择与预编码技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 郭文卓;多天线多用户通信系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 宫宇;基于STBC-OFDM技术的海上移动通信新框架体系的研究[D];大连海事大学;2010年
7 孙玉婷;基于柱形换能器的水下传感器网络组网协议研究[D];中国海洋大学;2009年
8 罗汉江;海洋监测传感器网络关键技术研究[D];中国海洋大学;2010年
9 郭瑛;基于事件触发的无线传感器网络关键技术研究[D];中国海洋大学;2010年
10 周鹏;水下传感器网络海上试验平台的研究与设计[D];中国海洋大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 叶青;基于可信的无线传感器网络认证技术的研究[D];安徽工程大学;2010年
2 谌业滨;无线传感器网络自身健康状态融合机制研究[D];南昌航空大学;2010年
3 黄晶晶;基于球形译码算法的MIMO系统均衡技术[D];南昌航空大学;2010年
4 李静;基于区域动态信任管理的可信路由协议[D];山东科技大学;2010年
5 乔田田;无线传感器网络路由协议研究[D];山东科技大学;2010年
6 骆科学;基于ZigBee的无线传感器网络节点在矿井机车运输监控系统中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
7 毛剑;基于MIMO-OFDM系统的均衡技术研究[D];长春理工大学;2010年
8 彭慧;面向离散型制造业的嵌入式MES检测终端开发[D];浙江理工大学;2010年
9 闭启礼;水文传感器网络部署优化研究[D];郑州大学;2010年
10 张永琦;无线传感器网络中基于网关的分级簇算法研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李屹;纪红;马书惠;;无线Ad hoc网络中协作重传机制的改进[J];北京邮电大学学报;2007年04期
2 高伟东;王文博;袁广翔;彭木根;;协作通信中的中继节点选取和功率分配联合优化[J];北京邮电大学学报;2008年02期
3 吕凌;于宏毅;;适用于无线双向中继信道的机会协作网络编码[J];北京邮电大学学报;2008年04期
4 王威;唐文胜;;网络编码在无线传感器网络中的应用研究[J];传感器与微系统;2008年02期
5 吕凌;于宏毅;张少波;;一种机会空时协作网络编码及其性能分析[J];电路与系统学报;2008年04期
6 彭木根;王月新;刘红梅;王文博;;无线多跳通信网络中的网络编码技术[J];电信快报;2007年08期
7 付琳;周亮;李少谦;;网络编码的研究进展[J];电信科学;2007年05期
8 雷维嘉;谢显中;李广军;;一种基于LDPC编码的协作通信方式[J];电子学报;2007年04期
9 吕凌;于宏毅;;一种基于空时码的协作网络编码技术及其性能分析[J];电子与信息学报;2008年07期
10 龚政委;张太镒;卢照敢;汪烈军;;时选衰落信道中的坐标交织空时分组码[J];电子与信息学报;2008年11期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 张朝柱;选择性衰落信道下的空时分组码研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
2 陈曦;自组织蜂窝通信系统若干关键技术研究[D];解放军信息工程大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 孙岳;网络编码及网络容错的研究[D];西安电子科技大学;2005年
2 池凯凯;网络编码原理及其纠错性分析[D];西安电子科技大学;2005年
3 车书玲;无线网络编码研究[D];西安电子科技大学;2005年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 付景兴,杨大成,常永宇;信道相关性对多入多出系统性能的影响[J];北京邮电大学学报;2003年01期
2 王健康,刘江华,罗涛,乐光新;时变平衰落信道下结合Doppler分集的MIMO系统性能分析[J];北京邮电大学学报;2004年05期
3 王亚峰;张峻峰;章健;杨大成;;零空间约束加强的多用户MIMO检测技术[J];北京邮电大学学报;2005年06期
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【相似文献】
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2 李甲佳;;网络编码技术对协作分集系统性能的改善[J];西安邮电学院学报;2008年05期
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4 李伟;樊平毅;;网络编码在无线中继网络中的应用研究[J];计算机工程;2011年07期
5 李丽;周迎富;;基于网络编码的光层组播技术[J];才智;2009年17期
6 邹平辉;;网络编码技术在无线网络中的运用[J];软件导刊;2010年07期
7 熊志强;黄佳庆;刘威;杨宗凯;;无线网络编码综述[J];计算机科学;2007年03期
8 刘永广;张剑;姚若河;;基于最大干扰网络编码的应用层多播算法[J];计算机应用;2011年07期
9 覃团发;廖素芸;罗会平;;无线Mesh网络中网络编码的文件共享模型[J];电讯技术;2008年05期
10 代青;;浅谈网络编码技术[J];电脑知识与技术;2009年26期
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1 颜伟;蔡跃明;;双向中继信道中物理层网络编码的渐近性能分析[A];2010年通信理论与信号处理学术年会论文集[C];2010年
2 王丽丽;李颖;宋光辉;;多用户中继信道上的网络低密度校验码设计[A];中国电子学会第十六届信息论学术年会论文集[C];2009年
3 付子义;宋昀;;网络编码技术研究[A];武汉(南方九省)电工理论学会第22届学术年会、河南省电工技术学会年会论文集[C];2010年
4 黄佳庆;李挥;;网络编码理论研究进展[A];中国电子学会第十五届信息论学术年会暨第一届全国网络编码学术年会论文集(下册)[C];2008年
5 李海强;李颖;张元龙;;多用户MIMO中继通信系统中的网络预编码方案[A];中国电子学会第十六届信息论学术年会论文集[C];2009年
6 沈丽丽;侯春萍;杨家琛;;网络编码在无线网络中的信息交换[A];无线传感器网及网络信息处理技术——2006年通信理论与信号处理年会论文集[C];2006年
7 曾明霏;李陶深;;一种分布式网络编码的组播路由算法构想[A];广西计算机学会2007年年会论文集[C];2007年
8 廖素芸;覃团发;罗会平;;基于网络编码的无线mesh网络的按需路由协议[A];中国电子学会第十五届信息论学术年会暨第一届全国网络编码学术年会论文集(下册)[C];2008年
9 ;全国第十六届信息论学术年会暨全国第二届网络编码学术研讨会征文通知[A];中国电子学会第十五届信息论学术年会暨第一届全国网络编码学术年会论文集(上册)[C];2008年
10 ;全国第十六届信息论学术年会暨全国第二届网络编码学术研讨会征文通知[A];中国电子学会第十五届信息论学术年会暨第一届全国网络编码学术年会论文集(下册)[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;年初缘何多跳槽[N];山西日报;2004年
2 陶通谟;更年期多跳舞[N];大众卫生报;2002年
3 汪轩;日常多跳跃 骨骼更坚韧[N];保健时报;2004年
4 易观国际分析师 郭飞;无线Mesh还有三道坎[N];中国计算机报;2007年
5 未来移动通信论坛 杨璟珂;LTE—A初露锋芒[N];通信产业报;2009年
6 电信专家 侯自强;4G能实现统一标准吗?[N];通信产业报;2009年
7 武文权;节能减排新触角—无线传感网[N];计算机世界;2008年
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10 吴一萍;1300点多头胜算几何?[N];江苏经济报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吕凌;广义协作通信若干关键技术研究[D];解放军信息工程大学;2009年
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4 郝琨;网络编码关键技术及其应用研究[D];天津大学;2010年
5 赵渊;基于网络编码的无线传输关键技术研究[D];北京邮电大学;2012年
6 黄辰;基于网络编码的无线网络通信机制研究[D];华中科技大学;2010年
7 李世唐;基于网络编码的协作通信技术研究[D];南京邮电大学;2012年
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9 张翔;无线网络编码的资源调度研究[D];北京邮电大学;2012年
10 赵明峰;基于网络编码的无线协作通信系统研究[D];电子科技大学;2011年
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1 吴馨华;无线通信中的网络编码研究[D];复旦大学;2010年
2 陈晓玉;网络编码及其在无线网络中的应用研究[D];燕山大学;2010年
3 吕宣宣;单天线和多天线系统中的网络编码技术研究[D];浙江大学;2011年
4 刘红梅;无线协同中继网络的多址网络编码技术[D];北京邮电大学;2010年
5 张云霞;网络编码在协作通信中的应用[D];燕山大学;2011年
6 王嘉;基于MIMO的网络编码研究[D];西安电子科技大学;2011年
7 周宁;网络编码在无线网络中的应用[D];西安电子科技大学;2010年
8 付佳;基于QoS的网络编码资源优化组播路由算法研究[D];北京邮电大学;2011年
9 严文杰;网络编码签名算法[D];武汉理工大学;2010年
10 张佳;协作通信中基于网络编码的分组传输技术研究[D];北京邮电大学;2011年
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