本文關鍵詞：基于網(wǎng)絡編碼的水聲雙向中繼協(xié)作通信研究

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【摘要】：在開發(fā)海洋環(huán)境的過程中,水聲通信至關重要。海洋信道具有時延長、多徑衰落嚴重、噪聲影響大等特性,導致海洋信道成為最復雜的信道之一。協(xié)作通信等分集技術的提出為解決水聲通信多徑衰落問題,提供了一種解決思路,諸多學者也對此進行了深入的研究。目前,雙向中繼協(xié)作通信技術在水聲通信中的研究還比較少,但它有著廣泛的實際應用背景,如水下傳感器、潛艇和水下機器人等之間的通信,同時也是水聲通信網(wǎng)組建的基礎,因此,在這方面的研究尤其重要。網(wǎng)絡編碼思想最早用于提高分組網(wǎng)絡端到端的吞吐量,研究證明它應用在協(xié)作通信和多用戶協(xié)作方面,可以提高分集增益和頻譜效率,在雙向中繼通信中則可以用來處理中繼節(jié)點雙向接入信息,這為我們研究水聲雙向中繼通信提供了一種方法。針對目前雙向中繼協(xié)作通信技術在水聲通信中研究比較少的實際,本文以水聲信道的研究為基礎,嘗試將網(wǎng)絡編碼思想應用到水聲雙向中繼協(xié)作通信中,以此來提高水聲雙向中繼協(xié)作通信系統(tǒng)性能。論文的主要研究內(nèi)容概括如下：(1)分析研究了海洋信道的特點,同時介紹了水聲通信仿真中常用的信道模型。(2)介紹了常用的協(xié)作分集技術,對選擇合并、最大比合并和等增益合并三種合并技術的性能進行了仿真分析；分析了協(xié)作通信模型和幾種常用的中繼轉發(fā)協(xié)議,并簡要地介紹了網(wǎng)絡編碼的發(fā)展和應用。(3)在研究雙向中繼系統(tǒng)和去噪轉發(fā)網(wǎng)絡編碼的基礎上,提出了一種應用在水聲通信中的基于去噪轉發(fā)網(wǎng)絡編碼雙向中繼協(xié)作轉發(fā)策略,推導了系統(tǒng)誤碼率,并對其性能進行了仿真分析。仿真表明,本文提出的轉發(fā)策略較傳統(tǒng)的水聲放大轉發(fā)策略性能更加優(yōu)越,在提高系統(tǒng)頻譜效率的同時,能夠有效地降低誤碼率。(4)在分析基于去噪轉發(fā)網(wǎng)絡編碼的水聲雙向中繼通信系統(tǒng)的誤碼率的基礎上,提出了一種基于能量分配的最優(yōu)中繼選擇策略。首先確定滿足去噪轉發(fā)網(wǎng)絡編碼條件的中繼節(jié)點集合,然后通過合理分配源節(jié)點發(fā)射能量,使得中繼節(jié)點在去噪轉發(fā)過程中發(fā)生比特錯誤的概率最小,以選擇最優(yōu)的中繼節(jié)點,有效降低了網(wǎng)絡復雜度。實驗分析表明,利用最優(yōu)中繼節(jié)點可以更好的提高系統(tǒng)的性能。
【關鍵詞】：水聲通信 雙向中繼 網(wǎng)絡編碼 協(xié)作通信
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-12
• 1.1 課題研究的背景及意義9-10
• 1.2 水聲協(xié)作通信發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.3 本文的主要內(nèi)容和各章安排11-12
• 2 水聲信道特點及模型12-20
• 2.1 水聲信道的特點12-16
• 2.1.1 海洋的聲學特性12-13
• 2.1.2 水聲通信的信道效應13-15
• 2.1.3 水聲信道選擇性衰落15-16
• 2.2 水聲信道模型16-20
• 2.2.1 相干多途信道模型16-18
• 2.2.2 隨機信道模型18-20
• 3 協(xié)作分集技術和網(wǎng)絡編碼技術20-28
• 3.1 協(xié)作分集技術20-24
• 3.1.1 分集技術20-21
• 3.1.2 合并技術21-23
• 3.1.3 三種合并方式性能比較23-24
• 3.2 協(xié)作通信模型及中繼協(xié)議24-27
• 3.2.1 協(xié)作通信模型24-25
• 3.2.2 協(xié)作通信中繼協(xié)議25-27
• 3.3 網(wǎng)絡編碼27-28
• 4 基于網(wǎng)絡編碼水聲雙向中繼通信協(xié)作轉發(fā)模式28-40
• 4.1 向中繼通信系統(tǒng)29-31
• 4.1.1 雙向中繼系統(tǒng)29-30
• 4.1.2 水聲雙向中繼系統(tǒng)模型30-31
• 4.2 基于去噪轉發(fā)網(wǎng)絡編碼水聲雙向中繼協(xié)作模式31-36
• 4.2.1 水聲雙向中繼通信信道模型32
• 4.2.2 基于去噪轉發(fā)網(wǎng)絡編碼的水聲雙向中繼轉發(fā)模式32-33
• 4.2.3 基于最小近鄰聚類的去噪轉發(fā)設計及選擇算法33-36
• 4.3 性能仿真36-40
• 5 基于網(wǎng)絡編碼水聲雙向中繼協(xié)作通信中繼節(jié)點選擇策略40-50
• 5.1 中繼節(jié)點選擇策略40-44
• 5.1.1 水聲協(xié)作通信中繼節(jié)點選擇策略40-43
• 5.1.2 節(jié)點位置對最佳中繼選擇的影響43-44
• 5.2 水聲雙向中繼協(xié)作通信最優(yōu)中繼節(jié)點選擇策略44-47
• 5.2.1 系統(tǒng)模型44-45
• 5.2.2 基于去噪轉發(fā)網(wǎng)絡編碼的中繼節(jié)點選擇策略45-46
• 5.2.3 中斷概率分析46-47
• 5.3 性能仿真47-50
• 結論50-52
• 參考文獻52-57
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況57-58
• 致謝58-59

【共引文獻】

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本文編號：693149