1、由于復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)壞境，多跳無線網(wǎng)絡(luò)面臨的多徑衰落效應(yīng)非常強烈，嚴(yán)重地影響了無線信號的傳輸，需要采用有效的抗衰落手段來增強無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸質(zhì)量。協(xié)作通信因能克服信道衰落、提高傳輸容量和可靠性、擴展覆蓋范圍和降低能量消耗已被廣泛關(guān)注和應(yīng)用。協(xié)作通信主要利用無線信道的廣播特性，允許單天線終端設(shè)備在多用戶環(huán)境中共享它們的物理資源來進行通信，形成虛擬的天線陣列。參與協(xié)作通信的設(shè)備可相互轉(zhuǎn)發(fā)信息，同一信息的多個復(fù)本能夠通過相互獨立的無線信道到達接收端，

2、從而獲得協(xié)作分集增益。
　　協(xié)作通信技術(shù)在單跳網(wǎng)絡(luò)中的優(yōu)勢已經(jīng)得到廣泛證實，然而，在多跳無線網(wǎng)絡(luò)中，嚴(yán)重的同信道干擾使得協(xié)作通信傳輸性能急劇下降。本文結(jié)合多射頻多信道技術(shù)，在兼顧網(wǎng)絡(luò)公平性的情況下，研究了協(xié)作路由的選擇與鏈路的信道分配問題，主要工作及創(chuàng)新點如下:
　　(1)現(xiàn)有的協(xié)作算法沒有考慮網(wǎng)絡(luò)資源分配公平性的問題，造成一些業(yè)務(wù)流的吞吐量過小，使得這些業(yè)務(wù)流下的終端用戶遭到“不公平”的對待。針對這一問題，本文對協(xié)作路由公

3、平性問題進行了研究，提出了一種分布式的多網(wǎng)關(guān)無線mesh網(wǎng)公平路由算法FCRMG。算法首先將網(wǎng)絡(luò)劃分為多個重疊的簇集，并在簇集內(nèi)信道資源約束條件下，將業(yè)務(wù)流的公平協(xié)作路由選擇問題建模成一個凸優(yōu)化問題，該問題是以業(yè)務(wù)流吞吐量的對數(shù)函數(shù)之和作為目標(biāo)函數(shù)以追求業(yè)務(wù)流之間的公平性。然后，利用對偶分解和子梯度的方法分布式確定最優(yōu)的協(xié)作傳輸路徑和傳輸速率。實驗結(jié)果表明，F(xiàn)CRMG算法在保證具有高的聚合吞吐量的同時，大大提高了網(wǎng)絡(luò)中最小業(yè)務(wù)流的吞吐量

4、，從而使多并發(fā)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流可以更加公平地享用網(wǎng)絡(luò)資源。
　　(2)對于多射頻多信道無線網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)有的協(xié)作路由算法沒有考慮在射頻數(shù)量有限情況下的信道分配問題。為了在充分利用協(xié)作分集增益的同時降低同信道干擾，本文研究了多射頻多信道無線網(wǎng)中的聯(lián)合協(xié)作路由選擇與信道分配問題。首先，針對協(xié)作通信多對一的傳輸特性，設(shè)計了一種基于協(xié)作通信模塊虛擬化的方法，在此基礎(chǔ)上，將聯(lián)合協(xié)作路由和信道分配問題簡化為聯(lián)合直接路由和信道分配問題，同時對該問題建模成混

5、合整數(shù)線性規(guī)劃問題，并證明該問題是一個NP難問題。然后，為了求解該問題，提出了一種寬松的聯(lián)合協(xié)作路由選擇和信道分配算法L-JCRCA。算法首先將模型中射頻數(shù)量限制條件進行了寬松，使模型變?yōu)橐粋€可以在多項式時間內(nèi)求解的線性規(guī)劃問題。在求解出初步的最優(yōu)解結(jié)果后，對其中分配了超過其射頻數(shù)量信道的結(jié)點進行局部的信道調(diào)整，使得網(wǎng)絡(luò)中所有結(jié)點都滿足射頻數(shù)量限制條件。實驗結(jié)果表明，L-JCRCA可以有效提升網(wǎng)絡(luò)總吞吐量。
　　(3)集中式算法由

6、于可以獲得全局網(wǎng)絡(luò)信息，可以求解出最優(yōu)的協(xié)作路由選擇和信道分配方案，但不便于應(yīng)用到實際網(wǎng)絡(luò)中。為此，本文進一步設(shè)計了一種適用于分布式實現(xiàn)的聯(lián)合協(xié)作路由與信道分配算法。算法主要分為分成兩步，首先，設(shè)計了一種剩余可用傳輸能力的路由指標(biāo)-RATC(Reminder Available Transmission Capacity).基于該路由指標(biāo)，設(shè)計了一種分布式的協(xié)作路由選擇算法使得業(yè)務(wù)流可以更加均勻地通過網(wǎng)絡(luò)，盡量減少業(yè)務(wù)流之間共享轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點

7、。然后，在考慮協(xié)作傳輸鏈路特性的基礎(chǔ)上，我們提出了一種基于圖著色的信道分配算法，該算法利用本地鏈路信息為轉(zhuǎn)發(fā)鏈路分配正交信道來降低同信道干擾，與傳統(tǒng)的信道分配方法相比，我們設(shè)計的方法可以同時適用于協(xié)作傳輸鏈路和直接傳輸鏈路。仿真實驗表明，我們提出的算法在不同網(wǎng)絡(luò)場景下，可以有效提升網(wǎng)絡(luò)吞吐量。
　　(4)為了在保證最低帶寬需求的同時最小化少網(wǎng)絡(luò)整體能量的消耗，本文設(shè)計了一種能量-帶寬感知的協(xié)作路由指標(biāo)，并基于該路由指標(biāo)，提出了一種

8、分布式的適用于能量有限的多射頻無線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作路由算法。該算法包括三個部分:協(xié)作路由選擇，鏈路信道調(diào)整以及結(jié)點功率調(diào)整。協(xié)作路由選擇主要是為新加入到網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)流選擇合適的協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)路由，鏈路信道調(diào)整主要是為新增加的業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)發(fā)鏈路的工作信道進行調(diào)整，而結(jié)點功率調(diào)整主要是當(dāng)鏈路干擾程度增加后，發(fā)送功率無法滿足最小帶寬時，其為發(fā)送結(jié)點調(diào)整發(fā)送功率。仿真實驗表明，文中提出的算法可以在保證最低帶寬的前提下，有效降低網(wǎng)絡(luò)整體能耗。
　　綜上所述