论文摘要
协作通信网络作为未来无线通信系统的新型网络结构,具有广阔的研究与应用前景,中继选择就是其中一个研究热点。本文分别以蜂窝移动网络和无线传感器网络为研究背景,基于用户设备或传感器节点的位置信息,对协作通信中的中继选择方案进行了全面深入的研究。本文首先推导了三节点直线型网络中等功率分配方案下的AF中继最佳位置——位于信源与信宿连线的中点。在此基础上,本文针对蜂窝移动网络设计了一种集中式的位置匹配型AF中继选择（LMRS, Location-Matched AF Relay Selection）方案,通过将用户终端的位置信息汇总到基站,基站为用户分配实际位置与最佳位置匹配度最大的中继进行协作,存在多用户时基站将根据最差链路优先准则依次为其分配中继。对误码率的性能分析和仿真证明,LMRS方案可实现与选择信道最佳中继相同的性能,相比直传有效改善了小区边缘用户的通信质量。本文针对无线传感器网络改进了分布式机会中继方案,基于中继最佳位置推论以及传感器节点的位置信息,设计了分布式的位置感应型AF中继选择（LARS, Location-Aware AF Relay Selection）方案,通过划分竞争区域以降低竞争中继数量,当中继同时满足竞争区域和信道质量的限制条件时才启动自身计时器竞争发送FLAG包。对冲突概率、中断概率的性能分析和仿真证明,LARS方案在降低竞争中继数量与冲突概率的同时可获得次优的中断概率性能。此外,为了改善LARS方案在网络生存期方面的性能劣势,本文还进一步设计了能量均衡的增强型方案（ELARS, Energy-Equilibrium Enhanced LARS）,在中继计时器初始值的设置上兼顾节点的信道状态信息和剩余能量水平,通过改变调整系数可在这两个因素之间进行均衡。仿真结果证明,最优调整系数下的ELARS方案既能保证系统中断性能又能延长网络生存期,并且冲突概率也与LARS方案保持在相同的较低水平。