CIF: Medium: Collaborative Research: Cooperative Routing in Wireless Ad-Hoc Networks with Advanced PHY Layers: Interference Management, Resource Allocation, and Information Mixing

CIF:中:协作研究:具有高级 PHY 层的无线 Ad-Hoc 网络中的协作路由:干扰管理、资源分配和信息混合

基本信息

  • 批准号:
    0963834
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 30.85万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2010
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2010-09-01 至 2017-02-28
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Wireless ad-hoc networks consist solely of cheap, mobile nodes that operate in the absence of expensive fixed infrastructure such as base stations. In order to save energy, increase data rate, or improve robustness, some nodes may act as helper nodes, relaying some or all of the information. In the simplest form of relaying, data packets are forwarded node-by-node in a manner akin to a fire bucket brigade. In more advanced methods, such as those considered in this research, several nodes can cooperate to forward information. The key design questions are two-fold. First is the design of cooperative communication techniques, i.e., physical-layer approaches for relaying information from one set of nodes to the next. Second is routing, i.e., identifying which of the available nodes should participate in the transmission and what system resources (time, energy, bandwidth) should be allocated to each. This research analyzes interconnections between these two key questions, treated separately in most prior work. We consider the routing problem when rateless codes are employed at the physical layer. Such codes allow receiving nodes to accumulate mutual information (instead of just energy) from multiple transmitting nodes. This yields greater network robustness and efficiency. The research investigates the effect of interference, which automatically arises when multiple messages are being transmitted simultaneously. By using stochastic network optimization, optimum resource allocation can be provided without the need for centralized knowledge of all states of nodes and propagation channels. Cooperative transmission techniques based on a hybrid of network-coding and compute-and-forward, their rateless variants, and application to cooperative routing are investigated as well. The concepts are validated through experiments.
无线自组织网络仅由廉价的移动节点组成,这些节点在没有昂贵的固定基础设施(例如基站)的情况下运行。为了节省能量、提高数据速率或提高鲁棒性,一些节点可以充当辅助节点,中继部分或全部信息。 在最简单的中继形式中,数据包以类似于消防队的方式逐节点转发。在更先进的方法中,例如本研究中考虑的方法,多个节点可以合作转发信息。关键的设计问题有两个方面。 首先是协作通信技术的设计,即将信息从一组节点中继到下一组节点的物理层方法。 其次是路由,即确定哪些可用节点应参与传输以及应为每个节点分配哪些系统资源(时间、能量、带宽)。这项研究分析了这两个关键问题之间的相互联系,这两个问题在大多数先前的工作中都是分开处理的。 我们考虑在物理层采用无率码时的路由问题。 此类代码允许接收节点积累来自多个发送节点的相互信息(而不仅仅是能量)。 这会带来更高的网络稳健性和效率。该研究调查了干扰的影响,当同时传输多个消息时,干扰会自动出现。 通过使用随机网络优化,可以提供最佳资源分配,而无需集中了解节点和传播信道的所有状态。还研究了基于网络编码和计算转发混合的协作传输技术、它们的无速率变体以及在协作路由中的应用。这些概念通过实验得到验证。

项目成果

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