基于无人机中继协作的无线通信系统中优化传输策略研究
发布时间：2020-12-26 03:42
随着无线通信技术取得的巨大成功,基于无线通信技术的各类衍生应用使得人类的生活方式不再受到时间和空间的限制。在过去几十年中,无人机得益于其灵活移动的优势已经在诸多领域有了广泛的应用。然而,无人机面临的续航问题一直以来限制了它的服务范围,如何解决能量供给问题成为许多研究团队努力的目标。同时,无处不在的无线通信系统可能会被恶意用户滥用,进行非法犯罪活动。对政府等监管部门来说,维护安全清洁的通信环境,实施有效的合法信息监控措施以合法侦听可疑通信链路是至关重要的。因此,本论文就无人机协作中继在无线通信系统中的优化传输策略展开研究,首先采用了欺骗中继主动合法侦听策略,最大化无人机协作中继的传输信息量,有效遏制了非法信息传输现象;接着,利用无线激光设备给无人机供能续航,扩大无人机的服务范围。本文将主要研究内容归纳为以下两点:(1)基于无人机协作的主动合法侦听策略研究。针对一对一非法通信链路,无人机作为合法侦听者对该非法通信链路进行主动侦听,通过对系统建立欺骗中继主动攻击模型,并结合无人机侦听信道质量要优于非法通信链路的信道条件,利用数学理论和凸优化技术,通过有效迭代算法优化欺骗中继器的放大系数、功率...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１无人机辅助无线通信的基本网络架构??另一方面，数据链路旨在支持接地终端的任务相关通信，其中，包括地面??基站（Ｂａｓｅ?Ｓｔａｔｕｓ?ＢＳ）、移动终端、网关节点、无线传感器等接收无人机传输的??
?第２章无人机协作的无线通信理论基础???议。其中，放大转发（Ａｍｐｌｉｆｙ－ａｎｄ－Ｆｏｒｗａｒｄ，ＡＦ）中继协议最幵始是由美国剑桥大??学的ＬａｎｃａｎＪＮ团队提出来的放大转发中继设备顾名思义，该设备对接收信??息具有放大和转发的作用。如图２．２所示，该图系统是一个通用ＡＦ单向中继系??统，系统传输分为两个路径：第一条路径首先由源节点发送数据给中继设备，??再由中继转发给目的节点的过程；第二条路径是由源节点发送数据到目的节点，??由于中继存在中转延时，可以将该放大转发过程分为两个时隙。通过ＡＦ协议下??的中继传输系统，会提高系统的可靠性，达到满分集增益。但是因为通信信道??具有噪声千扰信号，这会增大目的节点的信息处理难度。??（ｆ??▼?Ａ?、??中继设备???＇、、，擊??源节点?—？第一？时隙?目的节点??—＾第一时隙??图２．２?ＡＦ协议中继通信网络??根据ＡＦ协议中继通信网络系统，我们定义源节点到中继设备、源节点到目??的节点、中继设备到目的节点的信道增益系数为／＾，和、，源节点发射信??息时，中继设备接收到的信息表示为??、＝（２．５）??其中ｇ．为源节点的发射功率，％？ＣＡ／＂（０，：〇表示从源节点发送的圆对称复??高斯（ＣＳＣＧ）分布式信息承载符号，ｎｕ为传输信道的ＡＷＧＮ。??目的节点从源节点接收到的信息表示为：??Ｖｏ－２?＝?（２．６）??目的节点接收到的中继设备的信息为：??？Ａｉ?＝?＋?（２？）??＝＾Ｘｐｙｍ＋ｎ．２??１１??
设接收到相位相同的正弦信号，即能够相加得到最大合并??信号，通过对噪声进行处理，目的节点通过信号加权处理，得到最终获得的信??息：??ｙ＝，雜…，？?（２．９）??丨?ｈ?＋２?２?Ｉ?＾?２?２?＾２??＼＼Ｐ?Ｋ?Ｏ＇?＋ｆｒ?ｙｊｐ?ｈｕ?ａ?＋ｒｒ??目的节点可以通过解码设备进行信息解码，得到由源节点发送的信息。??另一个，２００３?年，解码转发协议（Ｄｅｃｏｄｅ－ａｎｄ－ｆｏｒｗａｒｄ，?ＤＦ）［６５］由?Ｓｅｎｄｏｎａｒｉｓ??等人提出，ＤＦ协议的一般实现系统模型如图２．３所示，ＤＦ协议首先是中继设备??接收源发射端的信息，然后中继设备进行信息解码，最后将这部分信息进行重??新编码并将信息发送给终端设备，相对于ＡＦ协议系统，ＤＦ协议中继能够消除??由源发射端携带的噪声干扰，提高系统性能和灵活度，但由于过程中有解码－编??码，增加了系统算法复杂度，这对中继设备的硬件条件提出较高要求，而且由??于解码＿编码的复杂度，可能增大了系统的延迟，降低了系统通信质量。通过ＤＦ??协议中继通信网络模型图，我们给出模型公式：??第？时隙ｋ???？??第：时隙??Ｘ?＾?Ｓ?＾承??源发射端?屮继设备?终端??图２．３?ＤＦ协议中继通信网络模型??假设源发射端到中继设备和中继设备到终端之间的Ｓ信道增益系数分别为??％和＼?％为系统的第一时隙，源发射端将信息发送至具有ＤＦ协议的中继设备，??１２??
本文编号：2938969
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１无人机辅助无线通信的基本网络架构??另一方面，数据链路旨在支持接地终端的任务相关通信，其中，包括地面??基站（Ｂａｓｅ?Ｓｔａｔｕｓ?ＢＳ）、移动终端、网关节点、无线传感器等接收无人机传输的??
?第２章无人机协作的无线通信理论基础???议。其中，放大转发（Ａｍｐｌｉｆｙ－ａｎｄ－Ｆｏｒｗａｒｄ，ＡＦ）中继协议最幵始是由美国剑桥大??学的ＬａｎｃａｎＪＮ团队提出来的放大转发中继设备顾名思义，该设备对接收信??息具有放大和转发的作用。如图２．２所示，该图系统是一个通用ＡＦ单向中继系??统，系统传输分为两个路径：第一条路径首先由源节点发送数据给中继设备，??再由中继转发给目的节点的过程；第二条路径是由源节点发送数据到目的节点，??由于中继存在中转延时，可以将该放大转发过程分为两个时隙。通过ＡＦ协议下??的中继传输系统，会提高系统的可靠性，达到满分集增益。但是因为通信信道??具有噪声千扰信号，这会增大目的节点的信息处理难度。??（ｆ??▼?Ａ?、??中继设备???＇、、，擊??源节点?—？第一？时隙?目的节点??—＾第一时隙??图２．２?ＡＦ协议中继通信网络??根据ＡＦ协议中继通信网络系统，我们定义源节点到中继设备、源节点到目??的节点、中继设备到目的节点的信道增益系数为／＾，和、，源节点发射信??息时，中继设备接收到的信息表示为??、＝（２．５）??其中ｇ．为源节点的发射功率，％？ＣＡ／＂（０，：〇表示从源节点发送的圆对称复??高斯（ＣＳＣＧ）分布式信息承载符号，ｎｕ为传输信道的ＡＷＧＮ。??目的节点从源节点接收到的信息表示为：??Ｖｏ－２?＝?（２．６）??目的节点接收到的中继设备的信息为：??？Ａｉ?＝?＋?（２？）??＝＾Ｘｐｙｍ＋ｎ．２??１１??
设接收到相位相同的正弦信号，即能够相加得到最大合并??信号，通过对噪声进行处理，目的节点通过信号加权处理，得到最终获得的信??息：??ｙ＝，雜…，？?（２．９）??丨?ｈ?＋２?２?Ｉ?＾?２?２?＾２??＼＼Ｐ?Ｋ?Ｏ＇?＋ｆｒ?ｙｊｐ?ｈｕ?ａ?＋ｒｒ??目的节点可以通过解码设备进行信息解码，得到由源节点发送的信息。??另一个，２００３?年，解码转发协议（Ｄｅｃｏｄｅ－ａｎｄ－ｆｏｒｗａｒｄ，?ＤＦ）［６５］由?Ｓｅｎｄｏｎａｒｉｓ??等人提出，ＤＦ协议的一般实现系统模型如图２．３所示，ＤＦ协议首先是中继设备??接收源发射端的信息，然后中继设备进行信息解码，最后将这部分信息进行重??新编码并将信息发送给终端设备，相对于ＡＦ协议系统，ＤＦ协议中继能够消除??由源发射端携带的噪声干扰，提高系统性能和灵活度，但由于过程中有解码－编??码，增加了系统算法复杂度，这对中继设备的硬件条件提出较高要求，而且由??于解码＿编码的复杂度，可能增大了系统的延迟，降低了系统通信质量。通过ＤＦ??协议中继通信网络模型图，我们给出模型公式：??第？时隙ｋ???？??第：时隙??Ｘ?＾?Ｓ?＾承??源发射端?屮继设备?终端??图２．３?ＤＦ协议中继通信网络模型??假设源发射端到中继设备和中继设备到终端之间的Ｓ信道增益系数分别为??％和＼?％为系统的第一时隙，源发射端将信息发送至具有ＤＦ协议的中继设备，??１２??
本文编号：2938969
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