协作自组织无线多址接入技术研究

How to achieve high efficient and reliable information transmission and sharing is the key problem to be solved for current wireless networks. Cooperative communication technique is one of the most efficient solutions. In recent years, medium access control (MAC) protocols with cooperative communication consideration have attracted considerable interest due to their higher performance than that of the traditional MAC protocols. Generally, they consider the relay of cooperative node based on current random access MAC protocols to improve multiple access performance, especially in multirate wireless networks. Related work with quality-of-service (QoS) support in multichannel and power-controlled network environment is very few. Therefore, it is necessary to further explore multiple access performance from the diversity gain provided by cooperation. . The objective of this project is to apply cooperative communication technique to multihop wireless networks to greatly improve multiple access performance. From the viewpoint of extending cooperative gain to MAC layer, distributed self-organizing relay selection schemes, multirate, multichannel and power-controlled cooperative MAC protocols and QoS-oriented cooperative MAC protocols are studied in the project in order to explore rapid, high efficient and reliable transmission capacity of cooperative communication technique on MAC layer, and provide theory, technique and application basis.

如何完成高效、可靠的信息传输和共享是当前无线网络亟待解决的重要问题，协作通信技术是达到这一要求的有效解决途径。近几年考虑节点协作的多址接入协议方面的研究逐渐增多，主要是基于现有随机接入类多址接入协议之上考虑协作节点中继来改进多址性能，尤其是在多速率网络中，有关多信道、传输功率控制等网络环境下保证服务质量（QoS）的协作多址接入协议的研究较少，协作所获得的分集增益对多址性能的影响和转化还有待进一步挖掘。. 本项目将以在多跳无线网络中应用协作通信技术来提高多址性能为目标，从分析协作通信机制在媒质接入控制（MAC）层上的协作增益入手，研究协作节点的分布式自组织选择方法，研究多速率、多信道、功率控制条件下的自组织协作多址接入协议，研究面向QoS的自组织协作多址接入协议，从而开发协作通信技术在MAC层上提供快速、高效、可靠的传输能力，为建立基于协作的无线网络提供理论技术指导和应用基础。

协作多址接入技术是保证无线自组织网络高效、可靠传输和共享信息的重要方式。本项目从分析协作通信机制在媒质接入控制（MAC）层上的协作增益入手，研究协作节点的分布式自组织选择方法，研究多速率、多信道、功率控制条件下的自组织协作多址接入协议，研究面向QoS的自组织协作多址接入协议，从而开发协作通信技术在MAC层上提供快速、高效、可靠的传输能力。. 研究工作的主要进展有：. 1．建立了基于协作分集增益和信道利用率的协作节点选择模型，提出了动态分布式按需协作节点的选择方法，提出了自组织多协作节点的选择方法，提出了高效解决节点竞争冲突问题的竞争分解方法，解决了最佳协作节点的高效选择问题。. 2．提出了多速率网络条件下不同协作节点选择策略的协作MAC协议，提出了多信道自组织协作多址接入协议，提出了功率优化、均衡节点和网络能量消耗的协作MAC协议，为多速率、多信道、节能网络应用情况提供了高效、可靠的解决方案。. 3．提出了自组织协作QoS多址接入协议，提出了具有QoS保证的自适应跨层协作MAC协议，解决了节点协作情况下高优先级业务的优先接入传输问题。. 同时，作为本项目的研究成果在国内外学术期刊和会议发表论文17篇（其中，SCI索引7篇，EI索引（源）13篇，CPCI-S索引6篇，核心期刊、CSCD期刊1篇）、申请技术发明专利11项（其中，授权6项，公开3项，申请2项）、软件著作权2项，获得2015年度国家技术发明奖二等奖1项。