集群认知网络无线资源管理关键技术研究与验证

发布时间：2020-07-04 20:26

【摘要】：集群通信在铁路、消防以及公安等专业移动通信领域发挥着日益重要的作用,但是随着集群通信的规模急剧扩张,集群通信技术的发展遇到了频谱资源利用率低与业务连续性差等问题。认知无线电技术能够有效提高无线系统的频谱利用率,并保障业务的连续性。因此,认知无线电技术与大规模集群通信的融合成为一个重要的研究课题。本文针对大规模无人机集群认知网络通信无线资源调度以及无缝越区切换进行深入研究,主要工作包括以下几个方面:第一,开展了无人机集群认知网络无线资源管理的需求分析。分析了无人机无线信道的数学模型与包络统计特性,针对地面基站资源管理调度功能与天空终端越区切换功能提出了多业务、自适应编码与调制以及高成功率等性能需求指标,并对各性能指标进行详细分析。第二,针对无人机集群认知通信网络中多业务、大宽带的无线资源调度需求,首先将RB Grouping算法作为下行资源调度算法,同时提出了一种基于比例公平原则的资源调度算法—Pond Proportional Fair(PPF)算法作为上行资源调度算法,并详细阐述了PPF算法设计原理以及调度流程。PPF算法与传统集群通信系统(例如,PDT等)相比具有宽带大和无线资源的利用率高的特点。第三,针对无人机集群认知通信网络越区切换需求以及集群通信专网专用的特点,提出了一种基于接力切换的越区切换算法——集群网络越区切换算法,并详细阐述了算法工作原理与切换流程。集群网络越区切换算法与传统接力切换算法相比具有控制更加灵活、算法复杂度低的特点。第四,PPF算法与切换算法的仿真与实测。通过对PPF算法的仿真与测试,验证该算法能够满足多时隙不连续资源调度的功能;通过对集群网络越区切换算法的仿真与测试,验证该算法具有高于99%的越区切换成功率以及低于1s的切换时延。本文提出PPF资源调度算法与集群网络越区切换算法,通过理论验证与仿真实测等手段,验证了这两种的算法的性能,为大规模无人机集群认知网络通信系统的研究提供了参考。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN92
【图文】：

分布情况,专网,集群通信系统,公网

数学模型与统计特性的分析，阐述无人机Ｒｉｃｅ衰落信道的特性。逡逑２．２通用集群通信系统逡逑目前，全球集群通信系统的分布情况如图２－１所示。逡逑图２－１全球集群通信系统分布情况逡逑其中，主要的集群专网有北美洲集群专网Ｐ２５、欧洲集群专网ＴＥＴＲＡ、中国公网逡逑集群ＧｏＴａ以及基于３Ｇ技术的ＭＣＷＩＬＬ等。不同的集群系统存在着各自的不足逡逑之处，对于Ｐ２５集群系统，由于安全、指示产权以及系统网络传承性等原因导致逡逑在国内没有实际运行的网络；对于ＧｏＴａ等公网技术集群系统难以满足专业用户的逡逑需求；对于ＭＣＷＩＬＬ集群系统存在推广困难、带宽与通信距离之间的矛盾无法解逡逑决的问题；对于ＴＥＴＲＡ系统存在建设与维护成本高、专利壁垒多等问题。逡逑５逡逑

示意图,硬切换,流程,基站

逑发生；如果Ａ值偏大，那么切换时延也会偏大，导致掉话发生的概率也随之增大。逡逑所以，选取合适的Ａ是至关重要的。硬切换的切换流程如图２－２所示。逡逑屴逦屴逡逑Ｉ邋Ｉ邋Ｌ逡逑地面基站１逦地面基站２逦地面基站１逦地面基站２逡逑（ａ）邋⑷逡逑＼逡逑Ｊ邋Ｉ逡逑地面基站１逦地面基站２逡逑图２－２硬切换流程示意图逡逑由图２－２可以看出，移动台从地面基站１越区切换到地面基站２的过程中，（ａ）逡逑表示移动台未发生越区切换，与地面基站１连接通信；（ｂ）表示发生切换，移动台逡逑首先会断开与原服务小区（地面基站１）之间的连接，同时也没有与目标小区（地面基逡逑站２）连接，这样会导致掉话的几率大大增加；（ｃ）表示切换结束，与目标小区（地面逡逑基站２）连接。逡逑２．３．２软切换逡逑软切换算法指的是发生切换时，移动台先附着到目标小区，同时没有断开与逡逑原服务小区的连接，之后再与原服务小区断开的一种切换算法。逡逑如果小区之间的组网方式为同频组网，那么切换一般是软切换［２４］。软切换是逡逑一种无缝的切换方式

【参考文献】