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第1章 认知与协作无线通信导论1

1.1 协作通信的背景1

1.2 协作通信的概念1

1.3 协作无线通信的意义4

1.4 协作无线通信网络的主要方案5

1.5 协作无线通信的优缺点6

1.6 协作无线通信的典型应用7

1.6.1 无线城域网（802.16系列）中的应用7

1.6.2 蜂窝移动通信网络（3G/B3G/4G）中的应用9

1.6.3 无线局域网（802.11x）中的应用11

1.6.4 车载通信网中的应用12

1.6.5 无线传感器网络中的应用13

参考文献13

第2章 协作无线通信信道的容量分析17

2.1 概述17

2.2 协作中继信道18

2.3 协作广播信道23

2.4 协作多址信道27

2.5 协作蜂窝系统的信道容量28

2.6 容量增益、速率中断增益和分集复用折中32

2.7 本章小结35

参考文献36

第3章 协作分集技术39

3.1 协作分集的系统模型40

3.1.1 中继信道40

3.1.2 协作分集的模型40

3.2 固定转发协作协议42

3.2.1 固定放大-转发方式43

3.2.2 固定解码-转发方式45

3.3 自适应协作协议47

3.3.1 选择解码-转发方式47

3.3.2 增量中继48

3.4 编码协作分集49

3.4.1 协作模型和协作机制49

3.4.2 编码协作分集的成对误码率分析52

3.4.3 基于速率兼容打孔卷积码的协作分集55

3.4.4 基于低密度奇偶校验编码的协作分集60

3.5 基于旋转星座的协作分集64

3.5.1 协作机制66

3.5.2 旋转星座的设计67

3.5.3 信号的调制与接收68

3.5.4 性能分析71

3.5.5 性能仿真77

3.6 本章小结79

参考文献79

第4章 协作无线通信中的中继选择82

4.1 协作中继节点的选择82

4.1.1 选择解码-转发协作分集方式的误符号率82

4.1.2 中继节点信道质量的评估准则83

4.1.3 中继的选择和仿真结果84

4.2 多中继节点时的功率分配85

4.2.1 功率分配算法85

4.2.2 仿真结果86

4.3 通过协作传输扩大覆盖范围87

4.3.1 中继机制88

4.3.2 性能分析89

4.3.3 仿真结果92

4.4 分布式环境中移动中继动态选择和切换策略93

4.4.1 单中继节点的选择策略93

4.4.2 多中继节点的选择策略95

4.4.3 分集增益及系统容量的计算99

4.4.4 仿真实验结果99

4.5 本章小结103

参考文献103

第5章 虚拟天线阵与空时协作105

5.1 概述105

5.2 虚拟天线阵简介106

5.2.1 VAA系统模型106

5.2.2 VAA系统的平均互相关性107

5.2.3 VAA系统中的功率衰减109

5.2.4 VAA系统模型的仿真110

5.3 采用DF协议的DSTC111

5.3.1 系统模型112

5.3.2 性能分析113

5.3.3 数值例子114

5.4 采用AF协议的DSTC115

5.4.1 系统模型115

5.4.2 性能分析116

5.5 对抗同步误差的DSTC118

5.5.1 系统模型118

5.5.2 性能分析119

5.5.3 数值例子122

5.6 本章小结124

参考文献124

第6章 协作通信的能量效率和网络寿命128

6.1 协作网络中的能量效率128

6.1.1 系统模型128

6.1.2 性能分析和最优功率分配策略129

6.1.3 数值仿真结果132

6.2 通过协作使网络寿命最大化133

6.2.1 系统模型134

6.2.2 协作网络寿命的最大化136

6.2.3 仿真结果141

6.3 本章小结143

参考文献144

第7章 基于协作的网络路由技术146

7.1 协作路由技术概述146

7.2 自组织网络中的公平协作路由147

7.2.1 研究动机和问题147

7.2.2 使用协作传输的联盟博弈149

7.3 无线网络中最小功率协作路由153

7.3.1 网络模型和发射节点154

7.3.2 链路分析155

7.3.3 基于协作的路由算法157

7.3.4 性能分析158

7.4 本章小结161

参考文献161

第8章 协作通信中的跨层设计与优化163

8.1 概述163

8.2 无线网络的跨层设计164

8.3 跨层设计与无线协作通信的结合167

8.4 WiMAX网络中的应用实例170

8.4.1 系统结构170

8.4.2 跨层机制171

8.4.3 决策算法173

8.4.4 仿真和结果分析176

8.5 无线传感器网络中的应用实例178

8.5.1 路由、MAC、物理层的联合优化178

8.5.2 应用层与物理层联合设计180

8.6 本章小结183

参考文献183

第9章 基于认知无线电技术的协作通信187

9.1 概述187

9.2 认知无线电技术188

9.2.1 认知无线电系统的发展背景188

9.2.2 认知无线电系统的基本功能模块189

9.2.3 认知无线电关键技术简介191

9.3 协作空闲频谱感知195

9.4 协作认知多址接入198

9.4.1 系统模型198

9.4.2 协作认知多址协议201

9.4.3 吞吐量分析202

9.4.4 时延分析202

9.5 认知中继206

9.5.1 系统模型206

9.5.2 认知中继的设计207

9.5.3 数值结果208

9.6 有偿交易认知协作210

9.6.1 系统模型210

9.6.2 以协作为基础的频谱交易213

9.6.3 数值例子215

9.7 本章小结216

参考文献217

第10章 基于网络编码的协作通信221

10.1 网络编码的概念与原理221

10.1.1 网络编码的基本概念221

10.1.2 网络编码的特点222

10.1.3 网络编码的基本工作原理222

10.1.4 网络编码的主要技术问题223

10.2 网络编码方法224

10.2.1 确定性网络编码224

10.2.2 随机网络编码225

10.2.3 线性网络编码226

10.3 网络编码在协作分集中的应用231

10.3.1 基于网络编码的协作分集技术231

10.3.2 网络编码在分布式天线系统中的应用232

10.3.3 网络编码在多用户合作通信中的应用234

10.3.4 基于网络编码的自适应编码协作通信方式236

10.4 本章小结246

参考文献247