全双工无线多跳网络能量效率与安全速率优化研究

发布时间：2020-07-09 11:56

【摘要】：随着无线通信传输和互联网等技术的不断革新,人们对无线传输性能的需求也在不断提高。全双工技术作为一种有效提高网络传输性能的手段,备受各国研究者关注。同时,无线多跳网络作为一种可以增加网络路由灵活性和网络资源利用率的新型网络结构,也同样被众多研究者深入研究。因此,在全双工调度下,无线多跳网络性能能否实现有效的优化成为目前研究的热点。本文以全双工调度下的无线多跳网络为研究背景,对网络能量效率和安全传输速率进行了深入研究。论文主要工作如下:首先,为研究基于全双工调度的无线多跳网络能量效率最大化问题,本文采用物理层信干噪比模型,并结合PHY层信道容量、MAC层调度和网络层路由的限制,构建了混合整数非线性规划(MINLP)优化模型。为了得到该优化问题的最优解,首先,用分段线性化技术和RLT技术将原问题的目标函数及log函数等非线性部分转化为线性的关系式。然后,证明此方式是可行的,并通过仿真实验得到能量效率在各参数取不同值情况下的最优值。通过对比三种不同情况下的仿真结果,验证了采用全双工技术可以有效提高网络能量效率。其次,为研究基于全双工调度的无线多跳网络安全速率优化问题,本文将物理层安全与全双工技术相结合,然后联合考虑MAC层的链路调度、网络层的路由选择和链路安全容量(即全双工网络容量与窃听信道容量之差)等限制,构造混合整数非线性规划(MINLP)优化模型。然后,我们利用RLT技术和凸包松弛技术将原问题中的信干噪比部分及log函数这些非线性部分转化为线性的,以求解这一优化问题,并得出重构后的优化问题最优解。最后,通过以链路最小速率限制、各节点最大发射功率以及可用时隙数为影响因子,得到安全速率的仿真结果,并由此仿真结果我们得出结论,通过将全双工技术与物理层安全理论相结合,可以有效提高无线多跳网络安全传输速率。
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN92

【参考文献】