当前位置:主页 > 科技论文 > 自动化论文 >

能量有效的分布式协作波束成形旁瓣电平抑制优化研究

发布时间:2020-12-01 15:02
无线传感器网络(WSN)等资源受限网络通常由大量发射功率及能量受限的分布式节点组成,这些节点通常通过多跳的方式向基站传输数据。然而,多跳通信将导致较高的路由开销并增加了通信失败的概率,进而降低了通信的可靠性。另外,能量受限也是WSN的显著特点,提高节点能量效率至关重要。分布式协作波束成形是提升WSN能量效率的有效技术,传感器节点可以组成虚拟阵列天线并利用协作波束成形形成高增益及高方向性的波束不经多跳直接与基站通信。利用协作波束成形,不但可以降低通信时延,而且可以获得能耗增益,延长网络生存期。然而,由于WSN的节点通常是随机分布的,所以位置误差导致的方向图恶化通常被认为是WSN协作波束成形面临的主要问题。另外,组成虚拟天线阵列中的每一个节点的激励电流是直接影响方向图旁瓣性能的另一个重要因素,一组最优化的激励电流可以有效降低最大旁瓣电平并降低发射功率。由此可见,如何确定节点的最优位置、最优激励电流进而降低最大旁瓣电平及节点能耗是分布式协作波束成形的关键问题。本文针对如何有效抑制协作波束成形的最大旁瓣电平和提升传感器网络能量效率这一核心问题开展了研究工作,主要贡献与创新如下:1.阵列天线方向... 

【文章来源】:吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】:155 页

【文章类型】:博士

【文章目录】:
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 协作波束成形概述
        1.2.1 阵列天线
        1.2.2 波束成形
        1.2.3 分布式协作波束成形
    1.3 本文的研究内容和主要贡献与创新
    1.4 论文的结构安排
第二章 基于群智能优化的阵列天线旁瓣抑制方法
    2.1 引言
    2.2 相关工作
    2.3 系统模型
        2.3.1 圆环阵列模型
        2.3.2 矩形阵列模型
    2.4 优化问题建模
        2.4.1 圆环天线阵列方向图优化
        2.4.2 大规模天线阵列旁瓣电平优化
        2.4.3 基于无线能量传输的功率方向图优化
    2.5 优化算法
        2.5.1 EBBO算法
        2.5.2 HCS算法
        2.5.3 BBOLS算法
    2.6 仿真与分析
        2.6.1 圆环阵列辐射方向图优化性能
        2.6.2 大规模平面阵列辐射方向图优化性能
        2.6.3 基于矩形天线阵列的功率方向图优化性能
    2.7 本章小结
第三章 基于虚拟直线阵列的节点选择优化方法
    3.1 引言
    3.2 相关工作
    3.3 系统模型
        3.3.1 网络模型
        3.3.2 能量模型
        3.3.3 直线形天线阵列模型
        3.3.4 虚拟节点阵列模型
    3.4 能量有效的最大旁瓣电平抑制方法
        3.4.1 能量最优组阵节点数量
        3.4.2 基于布谷鸟算法的激励电流优化方法
        3.4.3 节点选择方法
    3.5 仿真与分析
        3.5.1 方向图性能
        3.5.2 节点平均能耗
        3.5.3 平均通信时延
        3.5.4 能量最优节点数量
    3.6 本章小结
第四章 基于虚拟圆环阵列的节点选择优化方法
    4.1 引言
    4.2 相关工作
    4.3 模型
        4.3.1 网络模型与能量模型
        4.3.2 阵列模型
    4.4 节点选择优化算法NSOA
        4.4.1 能量最优的组阵节点数量
        4.4.2 基于萤火虫算法的激励电流优化
        4.4.3 最优组阵节点选择算法
        4.4.4 节点故障分析
    4.5 仿真与分析
        4.5.1 方向图性能
        4.5.2 通信时延
        4.5.3 平均能耗
        4.5.4 死亡节点数
    4.6 讨论
    4.7 本章小结
第五章 基于虚拟同心圆环阵列的组阵节点选择优化方法
    5.1 引言
    5.2 系统模型
        5.2.1 网络模型与能耗模型
        5.2.2 同心圆环阵列模型
        5.2.3 虚拟节点天线阵列模型
    5.3 旁瓣及能耗联合优化算法SEOANS
        5.3.1 能量最优的组阵节点数量
        5.3.2 组阵节点位置选择优化
        5.3.3 激励电流优化
        5.3.4 组阵节点选择与优化
    5.4 算法性能分析
        5.4.1 能耗分析
        5.4.2 通信开销分析
        5.4.3 容错性能分析
    5.5 仿真与分析
        5.5.1 辐射方向图性能
        5.5.2 通信时延
        5.5.3 能量消耗
    5.6 本章小结
第六章 能量有效的协作波束成形最大旁瓣电平抑制方法
    6.1 引言
    6.2 问题描述
    6.3 集中式次优策略
        6.3.1 优化问题拆分
        6.3.2 IDCSA
        6.3.3 CHCSA
        6.3.4 基于IDCSA和CHCSA的协作波束成形优化
        6.3.5 集中式策略运行机制
    6.4 协作分布式策略
        6.4.1 种群分发
        6.4.2 并行计算
        6.4.3 全局更新
        6.4.4 分布式策略运行机制
    6.5 仿真与分析
        6.5.1 参数调优
        6.5.2 方向图优化
        6.5.3 算法稳定性测试
        6.5.4 算法运行机制能量消耗
    6.6 本章小结
第七章 总结与展望
参考文献
作者简介及攻读博士学位期间取得的科研成果
致谢


【参考文献】:
[1]物联网海量异构数据存储与共享策略研究[J]. 田野,袁博,李廷力.  电子学报. 2016(02)
[2]无线传感器网络中能量有效的波束成形机制[J]. 秦智超,周正,赵小川.  通信学报. 2013(04)
[3]采用免疫遗传的无线传感器网络波束成形机制[J]. 秦智超,周正,赵小川.  北京邮电大学学报. 2013(01)
[4]无线传感器网络的容量研究综述[J]. 刘雨,望育梅,邓辉.  计算机科学. 2006(04)

[1]无线传感器网络中的分布式发射波束形成技术的研究[D]. 胡瑞东.哈尔滨工业大学 2015

[1]物联网海量异构数据存储与共享策略研究[J]. 田野,袁博,李廷力.  电子学报. 2016(02)
[2]无线传感器网络中能量有效的波束成形机制[J]. 秦智超,周正,赵小川.  通信学报. 2013(04)
[3]采用免疫遗传的无线传感器网络波束成形机制[J]. 秦智超,周正,赵小川.  北京邮电大学学报. 2013(01)
[4]无线传感器网络的容量研究综述[J]. 刘雨,望育梅,邓辉.  计算机科学. 2006(04)

[1]无线传感器网络中的分布式发射波束形成技术的研究[D]. 胡瑞东.哈尔滨工业大学 2015



本文编号:2894897

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/2894897.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户d9bcd***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com