收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

下一代无线多跳中继网络资源分配与组网技术研究

向征  
【摘要】:近年来,无线移动通信技术取得了巨大的进步,其中最具有代表性的两项技术就是多跳中继技术和正交频分多址接入(OFDMA)技术。多跳中继技术将原来的信道质量较差的单跳无线链路,分解成信道质量较好的多跳无线链路,从而实现了提升链路容量、扩展网络覆盖区域等目的。另一方面,在正交频分复用(OFDM)技术上所发展而来的OFDMA多址技术,不仅可以通过在子载波上适当添加循环前缀来消除码间干扰,更能灵活地为不同用户分配不同的子载波以及子载波上的功率,借助多用户分集技术使网络吞吐量显著提高。因此,有必要对主要应用以上两种新技术的下一代无线多跳中继网络的各项关键组网技术进行讨论。本文采用最优化理论、博弈论和定价机制等多种研究手段,围绕下一代无线多跳中继网络的路由算法、切换策略、以及资源分配等问题,进行了深入的分析和研究,最终达到提升网络整体性能的目的。 首先,为了提高无线多跳网络端到端吞吐量,并且减小端到端延时,本文提出了一种基于网络编码的AODV路由算法。路由算法对无线多跳网络性能起着至关重要的作用,而网络编码作为一个新兴的通信技术也被广泛应用。本文提出的基于网络编码的AODV路由算法通过在原有AODV路由算法中加入包含队列和定时器的网络编码模块,以及在数据包的包头也加入网络编码包头,实现了对网络编码的融合。该方案既简单且易于实现,产生的开销也较少。仿真结果表明,在设定的拓扑场景下,该方案能提高网络的吞吐量,同时也能减少数据包的平均端到端延时,达到提升网络性能的目的。由于该路由算法是针对一般无线多跳网络的网络层所提出,与具体节点的物理层和MAC层实现方式无关,因此可以应用于使用各种物理层及MAC层技术的下一代无线多跳中继网络的组网之中。 接着,为了解决与GSM-R网络可靠性有重要联系的越区切换问题,本文提出了一种基于多跳中继技术的切换策略。由于列车的高速移动更会给接收信号带来严重的多普勒频移,使用传统GSM-R网络切换策略无法达到较高的切换成功率。在本文提出的利用中继站辅助切换的策略中,多个中继站被设置在相邻小区的重叠区中,为列车提供辅助切换的信号。而GSM-R网络控制信道复帧也作了相应修改,以避免中继站与基站的同频干扰。移动台在切换时不仅要检测相邻基站的信号,而且还将对重叠区中的中继站信号进行检测,最后再进行切换判决。数值仿真结果表明,采用本文提出的基于中继站辅助切换策略的切换中断率明显小于采用传统GSM-R网络切换策略时的情况,因此提高了列车越区切换的成功率。 随后,本文运用最优化理论,研究了基于OFDMA多址技术的无线多跳蜂窝网资源分配问题。以前对基于OFDMA多址技术的无线网络资源分配的研究,通常只是考虑单小区、单跳下行或单跳上行的场景,所提出的算法不能直接应用到无线多跳蜂窝网场景之中。为了减少无线多跳蜂窝网资源分配策略研究的复杂度,首先用树形分层拓扑结构描述了整个OFDMA无线多跳蜂窝网,作为后续建立优化目标函数的基础。随后,对应速率自适应(RA)和余量自适应(MA)两种优化类型,分别建立了以网络吞吐量和系统总发射功率为优化目标的目标函数,并且给出了各目标函数的约束限制条件。在尽量减少计算复杂度的前提下,提出了分别对应两个目标函数的次优子载波及功率分配策略。通过仿真分析可以得出,相比于传统的OFDM-TDMA等固定资源分配策略,本文所提出的资源分配策略,在提升网络吞吐量或减小系统发射功率的情况下,能有效地保持系统链路的比例公平性。 最后,本文引入博弈论及定价机制,研究了基于OFDMA多址技术的无线多跳中继网络上行链路资源分配问题。首先,在最大发射功率等约束条件下,建立了多小区OFDMA无线多跳中继网络上行链路的资源分配优化模型。将非合作博弈论和定价机制引入后,该优化问题可转化为在每个子信道上独立地进行功率分配。基于非合作博弈的功率分配模型中的纳什均衡点的存在性和唯一性得到了证明,并给出了具体的分布式迭代求解算法。该算法只与小区数量和系统子载波数量等系统参数有关,因而具有广泛的适用场景。仿真结果表明,所提算法能在大幅减少系统总发射功率的情况下,有效地提升系统吞吐量,达到较高的能效比。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李超良;胡春华;;无线传感器网络中面向动态多跳的非均匀分簇路由[J];中南大学学报(自然科学版);2011年07期
2 杨靖;熊伟丽;徐保国;;无线传感器网络中基于蚁群算法的路由算法[J];计算机工程;2009年06期
3 柯敏毅;徐显金;王治国;;新型无线移动Ad Hoc网络[J];软件导刊;2006年15期
4 甘勇;张立;李瑞昌;乔银华;;Multi-Local LEACH路由算法的设计与实现[J];郑州轻工业学院学报(自然科学版);2010年03期
5 彭勇;;IEEE802.16d无线MESH网络路由协议研究[J];舰船电子工程;2011年09期
6 林益;杨靖;;无线传感器网络中路由选择算法的研究[J];计算机测量与控制;2009年01期
7 廖明华;张华;;一种动态簇头比的无线传感器网络多跳路由算法[J];微计算机信息;2011年07期
8 周琴;李腊元;;基于双簇头的无线传感器网络多跳路由协议[J];武汉理工大学学报(信息与管理工程版);2010年02期
9 汤波;罗昌俊;周明天;;无线传感器网络分簇拓扑结构的研究[J];计算机应用研究;2007年10期
10 王琳霖;李曰沈;田丰;;LEACH协议的改进与仿真研究[J];沈阳航空工业学院学报;2008年02期
11 刘园莉;李腊元;卢迪;;节能的无线传感器网络分簇路由协议的研究[J];传感技术学报;2010年12期
12 蔺智挺;赵保华;屈玉贵;柏荣刚;;无线传感器网络的动态树型结构[J];北京邮电大学学报;2006年S1期
13 董宝青;胡渭琦;李琦;;WiMAX Mesh网络中位置管理面临的新挑战[J];计算机工程与应用;2008年06期
14 尚凤军;雷阳;;无线传感器网络能量有效成簇算法研究[J];小型微型计算机系统;2009年05期
15 周新莲;黄力;;无线传感器网络中多跳时间同步算法的研究[J];计算机工程与应用;2009年27期
16 缪新颖;褚金奎;杜小文;;基于大坝监测的无线传感器网络结构的设计[J];传感器与微系统;2009年09期
17 冯小欧;;BGP流量负载分担规划[J];河南广播电视大学学报;2011年01期
18 赵志峰,郑少仁;Ad hoc网络[J];中国数据通信;2002年09期
19 田永春,郭伟;一种分层多跳无线网中的移动性管理策略[J];电子与信息学报;2004年10期
20 马娅婕,赵大胜,王玉明,何建华;基于功率控制的传感器网络寿命延长算法[J];计算机工程与应用;2005年21期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 蒋华龙;龙华;车力军;;Ad Hoc网络中基于EDCF和跨层设计的多跳优先接入机制研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 薛晓亮;孙弘;井冰;邱铭杰;;无线传感器网络多跳路由协议研究[A];上海市化学化工学会2010年度学术年会论文集(自动化专题)[C];2010年
3 杨涛;吴树兴;吴伟陵;;一种多跳蜂窝网络中的拓扑控制算法研究[A];2005'中国通信学会无线及移动通信委员会学术年会论文集[C];2005年
4 宁雪晶;王洪海;王智森;;小区域下无线多跳自组织网络的研究[A];2009通信理论与技术新发展——第十四届全国青年通信学术会议论文集[C];2009年
5 何继伟;杜雪涛;朱艳云;王丽英;;MESH网络多跳性能分析[A];中国通信学会信息通信网络技术委员会2009年年会论文集(上册)[C];2009年
6 余根坚;郑宝玉;;基于多跳图邻接矩阵模型的无线Ad Hoc网络路由协议[A];通信理论与信号处理新进展——2005年通信理论与信号处理年会论文集[C];2005年
7 黄扬洲;彭艺;查光明;;无线自组网络在军用分组无线网中的应用研究[A];四川省通信学会2006年学术年会论文集(二)[C];2006年
8 蔺智挺;赵保华;屈玉贵;柏荣刚;;无线传感器网络的动态树型结构[A];2006年全国通信软件学术会议论文集[C];2006年
9 吴晚霞;孟利民;;基于链路稳定性预测的动态源路由协议[A];浙江省电子学会2008年学术年会论文集[C];2008年
10 海忠鸣;;基于博弈论的无线资源分配[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集(上)[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 向征;下一代无线多跳中继网络资源分配与组网技术研究[D];西南交通大学;2011年
2 刘靖永;多跳无线网络容量与资源优化技术研究[D];电子科技大学;2010年
3 俞欣;多跳无线网络中缓存分布与访问调度研究[D];华中科技大学;2011年
4 赵海涛;多跳无线网络中可用带宽的估计和预测[D];国防科学技术大学;2009年
5 陈伟;多跳无线网络路由关键技术研究[D];电子科技大学;2010年
6 赵雄伟;协作通信关键技术研究[D];解放军信息工程大学;2009年
7 李礼;多接口多信道多跳无线网络资源管理与广播机制的研究[D];国防科学技术大学;2009年
8 张浩;多跳蜂窝网络中的中继选择技术研究[D];中国科学技术大学;2013年
9 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
10 汤波;无线传感器网络低功耗数据路由协议与传输技术研究[D];电子科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吕朝;多跳中继网络中差错控制技术研究[D];东华大学;2012年
2 周海奇;无线传感器网络低功耗自适应集簇分层路由协议的研究与改进[D];湖南师范大学;2009年
3 熊建高;无线多跳环境中视频传送技术研究[D];上海交通大学;2010年
4 刘凯;基于802.11MAC的多跳无线网络缓存管理机制研究[D];西安电子科技大学;2012年
5 赵琼瑶;OFDMA无线多跳中继网络高能效中继选择技术研究[D];西南交通大学;2012年
6 吴泉明;多跳无线网络的拥塞控制方法研究[D];华南理工大学;2012年
7 陈明刚;基于IEEE802.11协议的多跳无线网络流量分析[D];北京邮电大学;2011年
8 赵争光;OFDMA多跳中继蜂窝网络高效资源分配与优化研究[D];西南交通大学;2010年
9 李阳辉;多跳无线网络机会路由研究[D];中南大学;2010年
10 韩畅;基于CR的多跳无线网络频谱分配关键技术研究[D];杭州电子科技大学;2011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 汪轩;日常多跳跃 骨骼更坚韧[N];保健时报;2004年
3 陶通谟;更年期多跳舞[N];大众卫生报;2002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 吴一萍;1300点多头胜算几何?[N];江苏经济报;2004年
6 武文权;节能减排新触角—无线传感网[N];计算机世界;2008年
7 晨 疆;跳槽,并不轻松的举动[N];经理日报;2004年
8 中科院计算所 孙毅;移动自组织网络:无需基础设施的点对点通信[N];计算机世界;2005年
9 李明春;新一代宽带无线接入技术 OFDMA[N];人民邮电;2002年
10 ;DEL主板使用赛扬Ⅱ[N];电脑报;2001年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978