中继通信系统的最优中继位置布设算法
发布时间：2020-10-30 03:33
中继技术能够有效对抗信道衰落、拓宽网络的覆盖范围,目前已经成为无线通信系统的关键技术。在中继通信系统中,合理布设中继节点位置,能够最小化目标节点中断概率,提高通信系统的传输性能。本课题以实际应用场合为研究背景,研究在不同条件下,中继通信系统的最优中继位置布设算法。论文研究内容包括以下几个方面:(1)研究了无人机(Unmanned Aerial Vehicles,UAV)双跳中继通信系统的最优中继布设算法。首先建立了双跳无人机中继通信系统的模型,详细阐述了该系统模型和信道模型;然后以目标中断概率最小为布设准则,将实际的中继布设问题转化为最优化的数学模型,分别提出译码转发(Decode-and-Forward,DF)和放大转发(Amplify-and-Forward,AF)两种模式下的最优中继布设算法。在DF条件下,利用KKT(Karush-Kuhn-Tucker)优化求解算法,分别研究了非协作与协作模式下的最优中继布设参数的闭式解。在AF条件下,通过粒子群算法求解基于中继布设问题的优化模型。最后对两种最优中继布设算法进行了仿真实验,得出了一些有用的中继布设结论,为工程应用提供有益的理论支撑。(2)研究了多跳高空中继通信的最优中继位置布设算法。首先描述了多跳高空中继通信系统的模型,分析非协作与协作模式下的系统的中断概率。然后将最优中继布设的实际问题转化为求解目标节点中断概率最小的优化问题。建立优化模型,并理论证明该模型是凸优化模型。根据不同情况,分别求出最优中继布设的数值解和解析解。仿真结果表明,本章所提出的中继最优位置布设算法的系统性能接近于常规粒子群算法搜索得出的结果,但计算复杂度更低。(3)研究了AF条件下多跳中继通信系统的最优中继位置布设算法。在分析目的节点处中断概率渐近表达式的基础上,以系统的中断概率为优化目标,中继的位置为优化参数,实际布设限制条件为约束条件,建立数学优化模型,并证明模型为凸优化模型。利用经典的KKT优化方法求出最佳位置布设的闭式解。仿真结果表明,该算法有良好的工程应用价值。
【学位单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN925
【部分图文】：
大学硕士研究生学位论文 第一的内部架设中继站（Relay Station, RS），不仅可以用较小的功率对小区边缘的用，还能提升系统容量、对空间进行分集。中继技术在城市的大楼阴影处、乡村物地区都是克服深衰落的有效手段。继技术，便是基站通过中继节点的协助完成和终端之间的信息交互，而不是将给终端，如图 1.2 所示。
图 5.2 中断概率 随距离 变化的图像图 5.2 以 = [59]，信噪比门限 = B、 B为例，研究了在自由空间（ =，使用不同的优化算法求解最佳中继位置布设时，系统的中断概率随着源节点到目的节距离变化的图像。首先，从图中我们能明显地看出，由本章算法得出的最优位置布设下断概率与遗传算法搜索得出的结果基本一致，即证明了本章算法的正确性，而由于本章算法给出了中继最佳位置布设的闭式解，所以其计算复杂度远远低于传统的优化算法。，我们还可以发现：随着距离 的增大，目的节点处的中断概率也随之增大。即距离越统的通信性能越差；同时，随着信噪比门限值的增大，目的节点处的中断概率也随之增大
图 5.2 中断概率 随距离 变化的图像图 5.2 以 = [59]，信噪比门限 = B、 B为例，研究了在自由空间（ =，使用不同的优化算法求解最佳中继位置布设时，系统的中断概率随着源节点到目的节距离变化的图像。首先，从图中我们能明显地看出，由本章算法得出的最优位置布设下断概率与遗传算法搜索得出的结果基本一致，即证明了本章算法的正确性，而由于本章算法给出了中继最佳位置布设的闭式解，所以其计算复杂度远远低于传统的优化算法。，我们还可以发现：随着距离 的增大，目的节点处的中断概率也随之增大。即距离越统的通信性能越差；同时，随着信噪比门限值的增大，目的节点处的中断概率也随之增大
【参考文献】
本文编号：2861922
【学位单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN925
【部分图文】：
大学硕士研究生学位论文 第一的内部架设中继站（Relay Station, RS），不仅可以用较小的功率对小区边缘的用，还能提升系统容量、对空间进行分集。中继技术在城市的大楼阴影处、乡村物地区都是克服深衰落的有效手段。继技术，便是基站通过中继节点的协助完成和终端之间的信息交互，而不是将给终端，如图 1.2 所示。
图 5.2 中断概率 随距离 变化的图像图 5.2 以 = [59]，信噪比门限 = B、 B为例，研究了在自由空间（ =，使用不同的优化算法求解最佳中继位置布设时，系统的中断概率随着源节点到目的节距离变化的图像。首先，从图中我们能明显地看出，由本章算法得出的最优位置布设下断概率与遗传算法搜索得出的结果基本一致，即证明了本章算法的正确性，而由于本章算法给出了中继最佳位置布设的闭式解，所以其计算复杂度远远低于传统的优化算法。，我们还可以发现：随着距离 的增大，目的节点处的中断概率也随之增大。即距离越统的通信性能越差；同时，随着信噪比门限值的增大，目的节点处的中断概率也随之增大
图 5.2 中断概率 随距离 变化的图像图 5.2 以 = [59]，信噪比门限 = B、 B为例，研究了在自由空间（ =，使用不同的优化算法求解最佳中继位置布设时，系统的中断概率随着源节点到目的节距离变化的图像。首先，从图中我们能明显地看出，由本章算法得出的最优位置布设下断概率与遗传算法搜索得出的结果基本一致，即证明了本章算法的正确性，而由于本章算法给出了中继最佳位置布设的闭式解，所以其计算复杂度远远低于传统的优化算法。，我们还可以发现：随着距离 的增大，目的节点处的中断概率也随之增大。即距离越统的通信性能越差；同时，随着信噪比门限值的增大，目的节点处的中断概率也随之增大
【参考文献】
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本文编号：2861922
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