协同MIMO移动Ad hoc网络物理层信号传输机制的研究

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yatou5004
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移动Ad hoc网络不需要现有固定基础设施的支持便能够快速组建且网络中的各节点可以动态地、随意地、频繁地加入或退出网络而不会影响网络中其他节点间通信的特点使其越来越受到学者们的关注,其将成为未来无线通信组网的重要形式之一。但是,移动Ad hoc网络在路由选择、如何保证通信安全与可靠、如何保证服务质量、如何节省能量消耗及采取哪种方式与现有网络系统互联等方面仍存在着若干有待解决的问题。为此,本论文在已有的经典无线通信技术的基础上重点研究了移动Ad hoc网络的信号传输机制,最终形成三种适用于三类不同的移动Ad hoc网络环境的新型信号传输机制。所做的主要工作如下:(1)单独接收反相对称协同MIMO(I-PIS-CMIMO)机制。此机制吸收了协同MIMO技术、相位反转对称技术的优点,适合应用于同一时刻仅有一对收发节点进行半双工通信的移动Ad hoc网络环境,且要求参与接收的两个协同接收节点独立地接收相对应的协同发送节点所发送的信号。通过理论分析和MATLAB系统仿真得出,I-PIS-CMIMO传输机制可使协同MIMO移动Ad hoc网络获得高于传统的协同MIMO无线网络三到九倍的输出信噪比增益,且能提高网络的单位带宽信道容量,降低信号传输误码率,达到了优化协同MIMO移动Ad hoc网络性能的目的。(2)混合接收反相对称协同MIMO(M-PIS-CMIMO)机制。此机制同样基于协同MIMO技术、相位反转对称技术提出,适合应用于同一时刻仅有一对收发节点进行半双工通信的移动Ad hoc网络环境,但允许被选择的两个协同接收节点同时接收被选择的两个协同发送节点所发送的所有信号。通过理论分析和MATLAB系统仿真得出,M-PIS-CMIMO传输机制可使协同MIMO移动Ad hoc网络获得高于传统的协同MIMO无线网络至少四倍的输出信噪比增益,也能提高网络的单位带宽信道容量,降低信号传输误码率,虽然总体的优化性能略低于I-PIS-CMIMO传输机制,但所应用的网络环境更加贴近现实的无线通信环境,更有实用价值。(3)多用户接收反相对称协同MMO(MUD-PIS-CMIMO)机制。此机制在发射端为每一个节点分配唯一的扩频码序列,在接收端通过使用自适应变步长LMS盲多用户检测技术消除码间干扰,恢复出原发射信号。适用于同一时刻有多对收发节点同时进行半双工通信的移动Ad hoc网络环境,不仅考虑了信道中的高斯白噪声干扰,还考虑了多用户间的相互干扰,即多址干扰,比以上两种网络更符合实际的无线通信需要。通过理论分析和MATLAB系统仿真得出,MUD-PIS-CMMO传输机制可使协同MIMO移动CDMA-Ad hoc网络获得与采用M-PIS-CMIMO传输机制的Ad hoc网络相同的输出信噪比增益,虽然信号传输误码率略高于I-PIS-CMIMO和M-PIS-CMIMO两种机制,但它能成倍地增加网络单位带宽信道容量的优势大大提高了协同MIMO移动Ad hoc网络的实际应用性能。
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