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协作通信技术利用无线信道的广播特性,使节点可以共享其伙伴节点的天线,从而形成一种虚拟的天线阵列,因此将协作通信称为一种虚拟的MIMO技术。协作通信技术可以有效的提高系统的容量和无线网络传输的可靠性,带来协作增益等好处,因此协作通信技术的研究是当前无线网络的研究热点之一。
现有的协作机制的设计,多是通过增加一个控制帧使中继节点参与协作中继过程,需要修改当前的MAC机制,这将很大程度的增大MAC协议实现的复杂度。针对这个问题,本文提出了一种不需要修改MAC协议的协作中继方法,即CCBOL机制(Cooperative Communication Based on Offered Load)。在CCBOL机制中,中继节点转发信息是基于IEEE802.11 DCF机制,该方法极为简单,并且可以和现有的802.11协议兼容,降低了算法实现的复杂度。
针对CCBOL机制,本文建立了一个三节点的理论模型,分析了由于加入中继节点而引起的网络负载的变化情况,并在协作通信方式下,对理想信道条件下无线网络系统的吞吐量进行了推导,通过仿真验证了CCBOL机制要优于传统的IEEE802.11直传方式。
然后,本文在三节点模型研究的理论基础上,对系统模型进行了扩展,提出了协作和直传并存的多节点模型,并阐述了扩展模型的协作中继处理过程;接着,在非理想信道环境下,分析了CCBOL机制的吞吐量性能;仿真结果表明,在非理想信道环境下,CCBOL机制的吞吐量性能仍然优于IEEE802.11 DCF机制的吞吐量性能。