本文關(guān)鍵詞：多輸入多輸出（MIMO）中繼網(wǎng)絡(luò)中跨層結(jié)構(gòu)的能效分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無線網(wǎng)絡(luò)對于可靠性、速度、靈活性、容量以及數(shù)據(jù)傳輸速度的需求很高,因此解決無線媒體的相關(guān)問題是非常重要的。分集技術(shù)的出現(xiàn)對于解決無線媒體的信道條件的動態(tài)變化引起的相關(guān)問題是一種有效的解決方法,例如噪聲干擾、低可靠性以及能量消耗等等。協(xié)作通信利用了無線媒體的廣播特性,通過利用相鄰的節(jié)點作為中繼在發(fā)送端和接收端之間建立起不同的路徑。 在無線網(wǎng)絡(luò)中利用節(jié)點進(jìn)行協(xié)作通信可以獲得許多好處,例如可以獲得分集增益或當(dāng)所有路徑都失效的情況時也可通過這種機制補救。不僅如此,許多研究者都證實聯(lián)合采用協(xié)作通信和MIMO技術(shù)可以在容量、傳輸范圍以及可靠性方面都提到提高。 之前的研究者都是考慮的理想模型,忽略了監(jiān)聽和計算所消耗的能量。然而在像WSN這樣的無線分布式網(wǎng)絡(luò)中,監(jiān)聽和處理所消耗的能量在總的消耗的能量中可能會占據(jù)相當(dāng)大的比重。此外,要提高源節(jié)點和目的節(jié)點間分組傳輸?shù)男阅?在中繼節(jié)點和目的節(jié)點之間會產(chǎn)生額外的能耗。因此在提高分組傳輸性能和優(yōu)化能量消耗之間需要做權(quán)衡。 另外,由于MIMO架構(gòu)的電路復(fù)雜性遠(yuǎn)高于SISO架構(gòu),并且由于這一原因MIMO系統(tǒng)是否比SISO系統(tǒng)的能效更高也未可知,因此MIMO系統(tǒng)的能耗問題變得更為重要。 然而在無線MIMO協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中,特別是基于分組傳輸?shù)哪芰肯暮湍苄Ч烙嫹矫娴难芯窟�幾乎是空白。 基于上述問題,本文第一部分提出了次優(yōu)中繼策略(SBS-AF)來提供最大化的能效。在SBS-AF中,目的節(jié)點通過利用信道狀態(tài)信息(CSI)使所有的潛在節(jié)點成為中繼節(jié)點。根據(jù)信號強度,目的節(jié)點將低于某一閾值的中繼節(jié)點從表單中刪除,在列出所有的可能節(jié)點后,進(jìn)行次優(yōu)能量配置過程來在源節(jié)點和中繼節(jié)點之間來分配能量。因此,基于前面提出的SBS-AF策略可以得到一個更好的能效表現(xiàn),因為只有最好的CSI中繼節(jié)點才被選來轉(zhuǎn)發(fā)源節(jié)點的傳輸從而消耗最小的能量以及獲得了最大的分集。 基于上述挑戰(zhàn),SBS-AF協(xié)作策略的能效表現(xiàn)被用來和固定的AF傳輸策略進(jìn)行比較,在固定的AF傳輸策略中,只有一個中繼節(jié)點或者所有的中繼節(jié)點用于協(xié)作通信。通過這種比較可以看出,我們選擇的技術(shù)與固定的AF中繼策略相比,在能效方面有了巨大的提高,大約是1.461×10~4bit/J。更重要的是,此策略可以獲得最大的分集增益。 基于上述結(jié)論,我們進(jìn)一步將SBS-AF策略用于多個源節(jié)點同時傳輸?shù)母鼮閺?fù)雜的協(xié)作系統(tǒng)中。在這樣的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中,我們采用靜態(tài)比例公平調(diào)度(SPFS)來將最佳的源節(jié)點分配給相應(yīng)的中繼節(jié)點。前面我們已經(jīng)觀察分析了SBS-AF在能效表現(xiàn)方面的提升。因此這里進(jìn)一步將SBS-SPFS-AF和固定中繼策略、SBS-AF以及SPFS-AF來進(jìn)行對比。 最后在本文的第二部分,我們在分組錯誤率的角度對能效進(jìn)行了分析,因為它在網(wǎng)絡(luò)層次機構(gòu)中的網(wǎng)絡(luò)層中的定義使得其更容易被協(xié)議棧中的更高的層級來處理。我們提出一種只有當(dāng)源節(jié)點傳輸失敗MIMO中繼才轉(zhuǎn)發(fā)的中繼策略。我們將其與固定的AF中繼策略在能效表現(xiàn)方面進(jìn)行了對比,結(jié)果顯示我們的策略相比于其它的策略可以獲得更好的能效。
【關(guān)鍵詞】：協(xié)作分集 多輸入多輸出系統(tǒng) 多源多中繼系統(tǒng) 比例公平調(diào)度 放大轉(zhuǎn)發(fā) 能量效率 符號錯誤率 分組錯誤率
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN919.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-9
• Table of Contents9-12
• List of Figures12-14
• List of Tables14-15
• List of Abbreviation15-16
• 1 Introduction16-31
• 1.1 Motivation16-18
• 1.2 Background and related work18-21
• 1.3 Relaying Strategies21-22
• 1.4 Multiple relay nodes22-23
• 1.5 Relay Selection Schemes23-24
• 1.6 Optimal power allocation for multiple relay24
• 1.7 Energy saving and Energy Efficiency in Cooperative Networks24-26
• 1.8 Problem formulation and Methodology26-27
• 1.9 Contributions27-29
• 1.10 Thesis outlines29-31
• 2 Fading Channels Techniques and Energy consumption in Wireless networks31-43
• 2.1 Fading channels31-34
• 2.2 Evaluating Error Over Rayleigh Fading34-35
• 2.3 Diversity35-38
• 2.4 Diversity Combining Techniques38-41
• 2.5 Energy Efficiency in wireless cooperative networks41-42
• 2.6 Chapter Summary42-43
• 3 Sub-optimal Power Allocation Best Relay Algorithm(SBS)in Multiple AntennaMIMO Relays Networks43-61
• 3.1 Background43-44
• 3.2 System Model44-47
• 3.3 The Sub-Power allocation and SBS Algorithm47-48
• 3.4 The Outage Probability,Analysis48-51
• 3.5 SER performance analysis51-52
• 3.6 Energy Efficiency Performance Analysis52-53
• 3.7 High SNR Evalutaion53-55
• 3.8 Simulation results55-60
• 3.9 Chapter summary60-61
• 4 SBS-AF in Multi-Source Multi-Relay with Multiple Antennas CooperativeNetworks61-85
• 4.1 Introduction61-63
• 4.2 System and Channel Models63-65
• 4.3 Statically Proporional Fair Scheduling Algorithm(SPF)65-66
• 4.4 Sub-optimal Power Allocation algorithm66-68
• 4.5 Outage Probability Analysis68-70
• 4.6 Symbol Error Rate Analysis70-71
• 4.7 Upper Bound approximations71-72
• 4.8 Energy Efficiency calculation72-73
• 4.9 High SNR Evaluations73-74
• 4.10 Simulation Results74-84
• 4.11 Chapter conclusion84-85
• 5 Energy Efficiency in network level of MIMO relay Networks85-97
• 5.1 Introduction85-86
• 5.2 The system model86-89
• 5.3 The PDF of CAF89-91
• 5.4 Packet Error Rate estimation91-92
• 5.5 Energy Efficiency Evaluation92-93
• 5.6 Simulation Results93-95
• 5.7 Chapter Conclusion95-97
• 6 Conclusion and Future Work97-101
• 6.1 Conclusion97-99
• 6.2 Future work99-101
• Acknowledgment101-102
• References102-114
• Appendices114-120
• Curriculum Vitae120

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