海上多跳协作通信网络自适应中继选择算法研究
摘要
海洋是我国实现经济社会可持续发展的重要保证，其丰富的资源和交通枢纽功能，
为世界贸易提供了便利也为个人提供更多就业机会。传统海上通信系统已无法满足未来
海上通信用户的需求，有学者提出利用多跳协作通信网络将陆地宽带通信服务扩展至海
上，为海上通信用户提供高速、稳定的通信服务。多跳协作通信网络的关键在于中继节
点的选择，其选择结果直接影响通信质量。本文以提高海上多跳协作通信网络的传输性
能为目的，针对海上多跳协作通信网络的中继选择算法进行研究。
首先，针对单用户对中继选择算法存在节点搜索空间大、传输时延大等问题，提出
一种基于位置信息与信道状态信息(LocationandChannelStateInformation，LCSI)的中继
选择新算法。重点研究节点预筛选方法以及最优路径规划问题，仿真结果表明，当网络
LCSI
节点密度良好时，算法性能优于经典中继选择算法。其次，针对在网络节点密度低
的情况下LCSI算法性能不佳的问题，提出一种基于前向最大信噪比(ForwardMaximum
SignalNoiseRatio，FMSNR)的中继选择算法与LCSI算法相结合的中继选择优化算法，
记作FMSNR-LCSI算法。重点研究如何根据网络节点密度切换中继节点选择算法的问
FMSNR-LCSI
题，仿真结果表明，算法能有效解决节点搜索空间大以及传输时延大的问
题并且性能优于其他对比算法。最后，针对多用户对中继选择算法存在节点搜索空间大、
传输时延大以及未考虑用户间公平性的问题，在FMSNR-LCSI算法的基础上，提出一
(UserFairnessUF)UF-FMSNR-LCSI
种基于用户间公平性，的中继选择优化算法，记作算
法。重点研究如何保障用户进行中继节点选择时的公平性问题，仿真结果表明，UF-
FMSNR-LCSI算法可解决多用户对中继选择算法存在的诸多问题，且性能优于其他对比
算法。
本文提出的中继选择新算法，能够提升海上多跳协作通信网络的传输性能，研究场
景更符合实际，具有一定工程应用价值。
关键词：中继选择；海上通信；协作通信网络；宽带通信服务
海上多跳协作通信网络自适应中继选择算法研究
ABSTRACT
TheoceanisanimportantguaranteeforChinatoachievesustainableeconomicandsocial
development.Itsabundantresourcesandtransportationhubfunctionsprovideconveniencefor
worldtradeandmoreemploymentopportunitiesforindividuals.Traditionalmaritime
communicationsystemsarenolongerabletomeettheneedsoffuturemaritimecommunication
users.Currently,manyscholarshaveproposedusingmultihopcollaborativecommunication
networkstoexpandterrestrialbroadbandcommunicationservicestothesea,providinghigh-
speedandstablecommunicationservicesformaritimecommunicationusers.Thekeytomulti
hopcooperativecommunicationnetwor