● 摘要
协作通信技术广泛应用于解决数据传输过程中的信号衰落和节点间的信号干扰问题。通过采用协作通信技术，侦听到发方分组传输的节点能够帮助其传输数据分组以减弱信道衰落和干扰，从而提高吞吐量和延时性能。近期关于协作通信技术的研究集中网络各层。 协作MAC协议通过协调发方、收方和协作节点之间的传输来实现分集增益，提高网络吞吐量和时延性能。无线ad hoc网络中无中心控制节点来管理节点接入信道，而且节点具有移动性，因此节点间很难共享信道。针对此问题，本论文主要研究无线ad hoc网络中的动态分布式协作多址接入协议来提高无线多址接入效率，提高无线资源利用率和分组传输性能。主要的工作内容和成果如下： 1. 为提高MAC协议中节点竞争的效率，本文提出来一个k轮冲突分解（k-CR）方案，并对该方案选出唯一节点的概率ps、平均消耗的时隙长度和网络吞吐量进行了数值分析。理论分析表明，k-CR比k-EC方案具有更高的ps，同时比k-EC方案和IEEE 802.11 DCF方案具有更高的吞吐量性能。 2. 为提高无线ad hoc网络的协作效率，本文提出了协作节点优化的协作MAC（RO-CMAC）协议和快速协作节点选择（RRS-CMAC）协议，这两个协议均把协作节点的选择过程分为三阶段，并且在第三阶段均采用了k-CR方案来高效地选择一个最佳协作节点。这两个协议的前两个阶段不同，但它们的目的均是以最小的竞争开销选择出到发方和收方速率最大并且有自身数据分组发送的协作节点。RO-CMAC协议仿真结果表明其性能好于CRP-CMAC协议和CoopMACA协议；RRS-CMAC理论分析和仿真结果均表明其吞吐量性能好于2rcMAC和CoopMACA协议。 3. 为了权衡物理层信道衰落和MAC层协作增益之间的关系，并从整体上提高无线网络的协作性能，本文提出了跨层协作MAC协议。根据信道状态信息，所选的协作节点从最大比合并协作传输和协作传输两种模式中选择出一种最佳的传输模式。这两种传输模式综合考虑了物理层和MAC层的跨层协作。