● 摘要
中继传输一直是研究的热点问题, 特别对不同于传统的蜂窝架构的自组网络。基于中继的无线协作网络继承了传统的无线和移动通信中的一些共性问题，同时由于节点移动以及信道变化造成的拓扑动态变化特性，无线协作网络的协议设计和中继协作节点选择算法的设计及性能的理论分析有重要的研究意义。围绕中继传输中的中继节点选择问题，研究了缓冲器辅助的、灵活性高、复杂度低的自适应中继节点选择算法ALS（Adaptive Link Selection）。具体的研究成果如下：1. 构建了算法的系统模型，建立了中继节点有限缓冲区的Markov分析模型。在缓冲区大小为无限的理想条件下，分析了算法各项性能的上界；在缓冲区大小为有限的实际条件下，通过Markov模型分析了算法稳态性能。ALS算法在固定传输速率模型下，能够获得高的分级增益和编码增益，从而有很低的中断概率和误符号率；ALS算法在自适应传输速率模型下，能够获得最大的平均传输速率。2. 给出了一种基于加权概率的公平性改进算法WP-ALS（Weight Probability-ALS）。针对固定传输速率模型下，原ALS算法在获得高的分级增益的同时所带来的选择不公平性问题，该改进算法以较低的复杂度，在不损失中断概率性能的前提下，使得每个中继节点被选择的概率趋于相等。3. 给出了一种基于平均信道信息的吞吐量优化改进算法TO-ALS（Throughput Optimal-ALS）。针对自适应传输速率模型，原ALS算法在获得网络最大平均传输速率的同时无法获得网络最大吞吐量的问题，该改进算法以较低的复杂度，使得网络获得最大的吞吐量。由于算法不需要信道的实时信道信息，非常容易应用于实际的中继网络。通过仿真验证，本文所建立的Markov稳态模型可以较为精准的反映系统性能，为系统的设计提供了理论指导。同时，本文提出的中继节点选择算法及其优化策略复杂度低，可根据不同设计需求，应用于不同的中继网络。