基于CSI的缓冲中继链路选择策略研究

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1、硕士学位论文基于CSI的缓冲中继链路选择策略研究RESEARCHONBUFFER-AIDEDRELAYLINKSELECTIONSTRATEGYBASEDONCSI陈兴林哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TN929.5学校代码：10213国际图书分类号：654密级：公开工学硕士学位论文基于CSI的缓冲中继链路选择策略研究硕士研究生：陈兴林导师：王钢教授申请学位：工学硕士学科：信息与通信工程所在单位：电子与信息工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN929.5U.D.C:654Dissertationfort

2、heMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHONBUFFER-AIDEDRELAYLINKSELECTIONSTRATEGYBASEDONCSICandidate：ChenXinglinSupervisor：Prof.WangGangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：InformationandCommunicationEngineeringAffiliation：SchoolofElectronicsandInformationEngineeringDateofDe

3、fence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要缓冲中继，通过中继处配置缓冲器临时存储来自源节点的发送数据，使得中继可以自适应选择接收或发送数据，使得系统能够充分利用各链路信道状态(ChannelStateInformation，CSI)信息灵活进行数据传输，获得更高的性能增益。实际通信系统中往往存在多种非理想传输场景。如信道估计出现误差、网络中存在窃听者、信息同时收发产生干扰、认知网络中次要节点通信过程对主要节点的影响等等。本文主要研究在非理

4、想场景及不同通信性能需求下的缓冲中继自适应速率传输策略和多中继系统的中继选择策略。首先，本文对缓冲辅助中继的三节点模型和多节点模型进行了简要概述，针对单中继模型，简单介绍了传输过程；对于多中继系统介绍了几种常见的中继选择策略，并对比了不同策略的传输性能。仿真验证了缓冲中继由于合理分配数据发送节点带来的性能优势，对比不同策略，最大链路(max-link)选择过程简单，性能超过传统选择策略，但是数据传输延迟增加；基于缓冲器存储信息进行链路选择的策略通过相对复杂的筛选过程，对比传统方案在延迟和中断概率性能上都获得了提升。其次，针对三节点缓冲辅助中继通信模型，在半双工中继传输情况

5、下，分析了自适应传输策略和固定速率传输策略，系统的吞吐量性能和中断概率性能均优于传统中继，缓冲中继的自适应传输策略在链路性能不对称的情况下优势更加明显；针对信道状态信息估计出错的情况，本文分析了其对固定速率传输情况下系统性能的影响，并改进参数选择过程以优化系统的传输速率和中断概率；针对有窃听节点存在的情况，本文提出了以保密和速率为目标的自适应链路选择传输策略，通过缓冲器数据队列稳定条件建立最优化问题模型最终得到最佳传输策略。对于全双工缓冲中继系统，本文考虑直达链路的影响，提出了一种自适应功率分配的全双工缓冲中继传输策略，并仿真验证了其性能优势。最后，针对多节点缓冲中继通信

6、模型，在半双工工作模式的前提下，分析了max-link传输策略的性能，包括中断概率，吞吐量和延迟，并在有延迟限制、链路不对称和控制节点只能获取部分信道状态信息的情况下，给出了max-link改进策略，根据多中继系统的马尔可夫分析架构，推导了不同条件下系统中断概率，吞吐量和延迟的表达式。提出了非对称链路条件下的中继选择策略；仿真结果表明，在非对称条件下，改进策略能取得更低中断概率。关键词：缓冲中继；直达链路；保密速率；吞吐量；中断概率-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractBuffer-aidedrelay,whichtemporarilystoresthetr

7、ansmissiondatafromthesourcenodethroughtheconfigurationbufferattherelay,sothattherelaycanadaptivelyselecttoreceiveorsenddatasothatthesystemcanfullyutilizethedatastatusofeachlinkchannelstateinformationforflexibledatatransmissionandobtainhigherperformancegain.Therearem