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移动通信技术的飞速发展大力推动着以网状结构布网而不过度依赖于基础设施的分布式无线网络成为未来移动网络发展的重要形式之一。随着节能环保的新一代绿色通信理念逐渐深入人心，在满足无线用户日益严苛的服务质量基础上，追求高效率、低能耗的通信环境已经成为了当今国内外通信领域的研究热点。协同HARQ技术因其既能有效提供分集增益又能显著增强传输可靠性被证明是一种行之有效的差错控制技术。由于区别于传统网络的诸多特性，导致目前关于分布式无线网络的研究与应用仍然存在许多挑战性难题。因此，在倡导绿色通信的时代背景下，本文基于协同HARQ技术，分别针对当下热门的四种分布式无线网络：无线传感器网络、车载自组网、飞行自组网及基于分布式协调功能的IEEE802.11无线局域网进行以节能为主，兼顾考虑多性能的网络传输策略的研究、设计与改进，并通过分析与总结各种网络参数对系统性能的影响规律为下一代移动通信网络的设计与规划提供理论参考。具体来说，本文的主要研究内容如下：
（1）针对无线传感器网络的抗衰落能力差及能量受限性，基于单中继协同的三节点系统模型提出一种改进的节能重传策略，并通过设计六种不同的HARQ协议：（C-）HARQ-TypeⅠ、（C-）HARQ-CC和（C-）HARQ-IR协议考察并对比协同通信技术与不同HARQ类型为系统带来的性能增益情况。从系统中断概率的角度，基于马尔可夫数学分析方法对所提重传策略下的系统吞吐量、能量效率及平均传输时延进行定量分析，获得三种性能在任意最大传输次数下的闭合表达式。通过数值模拟验证了所提改进重传策略相较于其他工作在节能方面的有效性并且对比了六种HARQ协议的性能优劣性。
（2）针对混合车辆通信模式下车载自组网中的节点移动性和中继多样性，基于一个更贴近现实的双中继协同四节点系统模型提出四种最优中继选择方案：Non-OR、SOR-AP、SOR-V和DOR-APV方案，并基于HARQ-Type I分别计算四种方案中各通信链路的中断概率表达式。通过建立一个广义二维离散时间马尔可夫链模型并分别分析四种方案的一步状态转移概率及稳态分布后，推导出了四种方案的系统吞吐量和能量效率的闭合表达式。最后，MATLAB数值模拟对比并总结了四种最优中继选择方案的性能优势及特点，为未来混合车辆通信模式下车载自组网的最优中继选择提供理论建议。
（3）针对飞行自组网中的节点高移动性及丰富的定位技术，基于一个考虑中继节点距离信息的多中继协同（n+2）节点系统模型设计一个权衡多系统性能的自适应最优中继数目选择算法。通过引入Meijer-G函数对Nakagami-m快衰落信道下所有链路的中断概率进行计算后，建立并分析一个三维离散时间马尔可夫链模型推导了任意最大传输次数和任意中继节点数目下系统吞吐量、能量效率以及平均传输时延的二元函数闭合表达式，并通过提出一个名为EDT的权衡因子实现三种系统性能的权衡以及最优中继数目的确定。最终，数值仿真案例验证了所提自适应最优中继数目选择算法相较于固定中继数目方案的优越性。
（4）针对分布式协调功能下IEEE802.11无线局域网中多节点接入信道时引起的竞争问题，通过修正802.11传统媒介访问控制协议的基本规则提出一种基于软合并HARQ技术的协同媒介访问控制协议，并将其命名为SPRCSMA协议。通过引入一个表征协同阶段“提前”完成的特殊概率建立一个二维离散时间马尔可夫链模型并求解站点尝试传输概率获得了系统吞吐量、平均分组传输时延和能量效率的闭合表达式。六个仿真案例不仅评估了网络参数对系统性能的影响外，还验证了SPRCSMA协议相较于其他协同媒介访问控制协议的性能优势。
（1）针对无线传感器网络的抗衰落能力差及能量受限性，基于单中继协同的三节点系统模型提出一种改进的节能重传策略，并通过设计六种不同的HARQ协议：（C-）HARQ-TypeⅠ、（C-）HARQ-CC和（C-）HARQ-IR协议考察并对比协同通信技术与不同HARQ类型为系统带来的性能增益情况。从系统中断概率的角度，基于马尔可夫数学分析方法对所提重传策略下的系统吞吐量、能量效率及平均传输时延进行定量分析，获得三种性能在任意最大传输次数下的闭合表达式。通过数值模拟验证了所提改进重传策略相较于其他工作在节能方面的有效性并且对比了六种HARQ协议的性能优劣性。
（2）针对混合车辆通信模式下车载自组网中的节点移动性和中继多样性，基于一个更贴近现实的双中继协同四节点系统模型提出四种最优中继选择方案：Non-OR、SOR-AP、SOR-V和DOR-APV方案，并基于HARQ-Type I分别计算四种方案中各通信链路的中断概率表达式。通过建立一个广义二维离散时间马尔可夫链模型并分别分析四种方案的一步状态转移概率及稳态分布后，推导出了四种方案的系统吞吐量和能量效率的闭合表达式。最后，MATLAB数值模拟对比并总结了四种最优中继选择方案的性能优势及特点，为未来混合车辆通信模式下车载自组网的最优中继选择提供理论建议。
（3）针对飞行自组网中的节点高移动性及丰富的定位技术，基于一个考虑中继节点距离信息的多中继协同（n+2）节点系统模型设计一个权衡多系统性能的自适应最优中继数目选择算法。通过引入Meijer-G函数对Nakagami-m快衰落信道下所有链路的中断概率进行计算后，建立并分析一个三维离散时间马尔可夫链模型推导了任意最大传输次数和任意中继节点数目下系统吞吐量、能量效率以及平均传输时延的二元函数闭合表达式，并通过提出一个名为EDT的权衡因子实现三种系统性能的权衡以及最优中继数目的确定。最终，数值仿真案例验证了所提自适应最优中继数目选择算法相较于固定中继数目方案的优越性。
（4）针对分布式协调功能下IEEE802.11无线局域网中多节点接入信道时引起的竞争问题，通过修正802.11传统媒介访问控制协议的基本规则提出一种基于软合并HARQ技术的协同媒介访问控制协议，并将其命名为SPRCSMA协议。通过引入一个表征协同阶段“提前”完成的特殊概率建立一个二维离散时间马尔可夫链模型并求解站点尝试传输概率获得了系统吞吐量、平均分组传输时延和能量效率的闭合表达式。六个仿真案例不仅评估了网络参数对系统性能的影响外，还验证了SPRCSMA协议相较于其他协同媒介访问控制协议的性能优势。