检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：张荣荣重庆邮电大学

学位级别：硕士

移动通信技术正朝着高传输速率、高可靠性和高有效性的方向发展。协作中继技术的提出，打破了无线移动终端体积受限无法通过多天线技术获得空间分集增益的弊端，受到普遍关注和研究。协作中继技术使得网络节点之间相互协作，获得空间分... 详细信息

移动通信技术正朝着高传输速率、高可靠性和高有效性的方向发展。协作中继技术的提出，打破了无线移动终端体积受限无法通过多天线技术获得空间分集增益的弊端，受到普遍关注和研究。协作中继技术使得网络节点之间相互协作，获得空间分集增益，提高网络吞吐量和可靠性。目前协作中继技术已被广泛用于Ad hoc网络、移动蜂窝网和无线传感网，并且是4G通信的关键技术之一。因此，本文以无线协作中继系统为研究背景，以跨层设计为主要思想，综合考虑物理层的AMC (Adaptive Modulation Coding)技术和链路层的HARQ (Hybrid AutomaticRepeat reQuest)机制，对协作中继系统进行跨层设计及优化。 AMC技术以其高吞吐量和高传输速率等优越性备受青睐，HARQ机制集合了ARQ (Automatic Repeat reQuest)和FEC (Forward Error Correction)两种差错控机制的优势，在保证无线通信可靠性上得到了广泛应用。本文针对中继系统如何满足用户QoS (QualityOf-Service)要求提高系统吞吐量的问题，提出在Nakagami-m衰落信道下，联合物理层AMC技术和链路层CHARQ机制的跨层优化设计方案。通过状态转移图描述中继节点协作转发数据包的过程，并分析中继系丢包率。采用Markov模型和排队论模型推导和分析数据包排队时延和传输时延性能。最后，在满足丢包率，排队时延和传输时延等约束条件下，建立最大化系统吞吐量的跨层优化模型，并通过迭代算法求解。仿真结果表明，在吞吐量、丢包率、排队时延和传输时延性能等方面，本文提出的CHARQ-AMC方案均优于现有AMC-only,HARQ-only和HARQ-AMC方案。与MAC层和物理层相比，通信系统网络层性能更能直接反应用户对QoS的满意度。针对这一问题，本文提出一种基于HARQ协议联合MAC层和网络层的跨层设计方案，并分析不同策略下的网络层系统效率、时延和丢包率性能。首先，引入层模型，描述数据包的传输和接收过程。然后，针对发送端重传方式的不同和接收端采用解码方式的不同，分析各种HARQ机制的区别。同时，本文提出一种IP层全局传输次数C约束，使得同一个IP包的N个FR (Fragment)可以共享所有传输机会，从而提高IP包传输成功的概率。另外，在传统的FBS (Fragment BasedStrategy)策略和文中提出的XBS(XL-Based strategy)策略下，分别推导网络层效率、时延、丢包率等性能指标的解析表达式。仿真结果表明，采用XBS策略，网络层效率、时延和丢包率等性能均优于采用传统的FBS策略。

关键词：协作中继跨层优化设计 HARQ协议 AMC技术网络层

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无线网络中物理层与MAC层的联合优化设计

无线网络中物理层与MAC层的联合优化设计

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作者：郁宇中国科学技术大学

学位级别：硕士

由于无线信道时变衰落的自然特性和新兴的高速实时多媒体业务对无线网络QoS的要求，传统的那种各个层面独立进行优化和设计的分层式网络结构并不适用于现代的无线网络。因此，人们提出了一种对多个层面进行联合优化的跨层优化设计的概... 详细信息

由于无线信道时变衰落的自然特性和新兴的高速实时多媒体业务对无线网络QoS的要求，传统的那种各个层面独立进行优化和设计的分层式网络结构并不适用于现代的无线网络。因此，人们提出了一种对多个层面进行联合优化的跨层优化设计的概念。物理层和MAC(媒体接入控制)层是无线网络对其性能影响最大的两层，这两个层面的联合优化设计是目前无线网络跨层优化设计中的热点问题。\n 本文主要研究基于物理层和MAC层联合优化的资源分配算法。本文先对目前无线网络中物理层和MAC层的一些自适应技术进行讨论和分析，指出联合优化给系统整体性能带来的增益，并且总结目前物理层与MAC层的各种联合优化算法。\n 针对多载波系统中的资源分配问题，本文提出了一种OFDMA系统中基于遗传算法的联合优化设计。利用遗传算法来解决多载波系统中物理层与MAC联合优化的资源分配问题。把多载波系统中物理层与MAC层联合优化的资源分配问题分为子载波分配和分组调度两部分。提出一种基于平均等待时延公平性的调度算法，该调度算法利用随机逼近的方法来最大化系统的吞吐量和保证用户间的公平性。针对OFDMA系统的特性，设计出一种遗传算法来求解资源分配中的子载波分配问题。仿真结果表明该算法能有效地提高系统的性能和保证用户间的公平性。\n 本文最后提出一种分组调度和子载波分配交替迭代进行的资源分配算法。这种资源分配算法以数据包为资源分配的基本单位，分组调度算法先根据信道信息和MAC层队列信息选择出一个要发送的数据包，然后子载波分配算法根据每个子载波上的信道情况给该数据包分配子载波，这样一直进行下去，直到所有子载波都分配完毕或者MAC层中所有数据包都发送完毕为止。这种资源分配算法实现复杂度低，适合应用于短帧，大数据包的多媒体无线接入网中。仿真结果表明，该算法无论是在系统的吞吐量、丢包率还是数据包等待时延方面，都具有良好的性能。

关键词：跨层优化设计自适应链路机会调度正交频分复用接入遗传算法无线网络无线信道

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无线通信系统中的跨层优化技术研究

无线通信系统中的跨层优化技术研究

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作者：赵巍浙江大学

学位级别：博士

现有移动通信系统的分层结构决定了各子层技术只能保证局部最优的系统性能,跨层优化设计打破了传统的层次结构,对各子层的关键技术进行联合优化,以求达到全局最优的系统性能。跨层优化设计在下一代无线通信系统网络融合和技术融合中扮... 详细信息

现有移动通信系统的分层结构决定了各子层技术只能保证局部最优的系统性能,跨层优化设计打破了传统的层次结构,对各子层的关键技术进行联合优化,以求达到全局最优的系统性能。跨层优化设计在下一代无线通信系统网络融合和技术融合中扮演着重要角色,甚至可以催生新的适合于无线通信的系统架构。本文主要针对跨层功率分配、多天线系统跨层建模、无线传感网络跨层优化等课题开展研究,并结合第四代移动通信系统的标准化工作对多天线检测和多基站协作等关键技术开展研究。本文的主要工作简介如下：首先研究了单天线系统跨层功率分配问题,运用马氏决策优化理论和双参数估计方法分别得到了最优和次优的基于队列信息的跨层功率分配策略。在无平均排队时延的系统中,长期平均发送功率一定的约束下以最小化系统丢包率为目标,得到最优的关于队列长度敏感的跨层功率分配策略。其中关键的步骤是在给定物理层目标丢包率的前提下得到最优的发送功率向量,此问题称为“内”问题。不同于传统方法的多维度优化方法,该“内”问题与平均报酬马氏决策过程问题密切相关,当把“内”问题松弛为后者,可以利用等效的线性规划模型实现问题的高效求解。由于平均报酬马氏决策过程问题解的随机性很小,因此提出了两种近似的确定性策略来消除随机性,仿真结果表明近似确定性策略的性能损失不明显。同时,从最优策略的解空间出发,提出了两种次优低复杂度的双参数功率分配策略。在上述模型的基础上又加入了平均排队时延约束,分析了时延约束对各跨层功率分配策略性能的影响。其次研究了多天线系统跨层建模问题,分析得到联合自适应调制、分层空时多天线结构及有限长队列模型的跨层系统性能。当系统考虑了有限长队列模型时需要重新设定自适应调制的切换门限,这时对系统的跨层性能分析显得十分必要。从分层空时结构检测后信噪比的联合概率分布出发,得到了基于自适应调制分层空时结构的服务速率分布函数,为上层的离散马尔科夫建模提供了精确的物理层接口。同时通过三个例子展示了分析结果在跨层设计中的应用。再次研究了多天线迭代接收机检测技术,提出了一种基于球形译码的低复杂度分步检测算法。通过星座拆分原理把高阶调制的正交幅度调制系统拆分成多个并行的正交相移键控子系统,每个子系统用高效的软球形译码算法计算各比特的对数似然比。然后研究了无线传感网能耗最优跨层优化问题,对多电平正交幅度调制的误比特率性能低估做了补偿处理,得到了一种改进的无线传感网跨层能耗模型,并证明了改进模型仍具有凸优的性质。分析发现改进模型增加的优化复杂度可忽略。仿真结果显示改进模型可以取得更优的能耗性能。最后研究了多基站协作通信系统的时频资源分配问题,提出了一种基于双时隙类型的频率规划方案。多基站协作通信系统中,协作小区与实际小区在拓扑上交错重叠,使得多基站协作系统的时频资源分配问题异常复杂。双时隙类型的频率规划方案解决了小区边缘用户得不到最优三个基站同时服务的问题,有效提升了边缘用户的通信链路质量。

关键词：跨层优化设计有限长队列模型多天线检测马氏决策过程球形译码多基站协作无线传感网

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高数据率WSN节能策略与QoS机制研究

高数据率WSN节能策略与QoS机制研究

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作者：蔡文郁浙江大学

学位级别：博士

无线传感器网络是由大量无处不在的、具有无线通信与计算能力的微小传感器节点构成的自组织分布式多跳网络，是能根据环境自主完成指定任务的智能协同系统。无线传感器网络是新一代的无线网络系统，集成了传感器、微机电系统和无线通信... 详细信息

无线传感器网络是由大量无处不在的、具有无线通信与计算能力的微小传感器节点构成的自组织分布式多跳网络，是能根据环境自主完成指定任务的智能协同系统。无线传感器网络是新一代的无线网络系统，集成了传感器、微机电系统和无线通信三大技术，是一种全新的信息获取和处理技术。随着无线传感器网络研究的深入和多媒体应用需求的增长，迫切需要将信息量丰富的图像、音频甚至视频等媒体引入到以无线传感器网络为基础的环境监测活动中来，实现细粒度、精准信息的环境监测中，因此，高数据率无线传感器网络应运而生。高数据率无线传感器网络将逻辑上的信息世界与真实物理世界融合在一起，将改变人与自然交互的方式。由于高数据率无线传感器网络相比传统无线传感器网络有不同的特点，所以本论文主要研究了高数据率无线传感器网络中的两大热点问题：新型节能策略和QoS新机制。本论文主要从基于负载均衡和能量感知的新型路由协议、基于MST的混合型拓扑控制算法两方面来研究高数据率无线传感器网络的新型节能策略。目前无线传感器网络的路由协议都是基于网络负载率较低的假设，只考虑了无线传感器网络的能量约束，但是高数据率无线传感器网络并不如此。根据高数据率无线传感器网络的能量高效需求和大数据量的特点，本论文提出了一种新型的LBEAR（Load Balanced and Energy Aware Routing）协议，LBEAR协议综合考虑了节点能量消耗状态和节点的负载拥塞程度，均衡了网络能量分布和负载分布，通过均衡网络资源延长了网络生存周期，从而提高网络的节能特性。通过比较分析分簇机制和节点发射功率控制机制的优缺点，本论文提出了一种适合高数据率无线传感器网络的MCTC（MST-based Clustering Topology Control）算法。MCTC算法采用了“最大能量最小距离”分簇机制将高数据率无线传感器网络分为两层结构，簇内成员与簇头之间、簇头与基站之间分别采用最小生成树算法确定邻居关系，从而决定节点发射功率，同时还可以利用簇头节点对簇内传感信息进行数据融合来降低通信数据量。仿真结果表明MCTC算法可以降低网络功耗，延长网络的生存周期，算法性能与全局最优的最小生成树算法接近。本文对高数据率无线传感器网络QoS新机制的研究主要包括两部分：基于群蚁算法的新型QoS路由协议和跨层QoS优化设计。本论文探讨了高数据率无线传感器网络QoS多约束路由问题的数学模型，提出了一种高数据率无线传感器网络中QoS约束路由问题的具体表现——延时约束最大剩余能量率路径问题，并提出一种利用启发式蚁群算法对QoS约束路由问题进行分布式求解的ACO-QoSR（Ant Colony Optimization based QoS Routing）协议。仿真结果表明，ACO-QoSR协议提高了路径的残留能量率，同时严格满足路径的延时约束。跨层优化设计是一种崭新的无线网络协议设计哲学，本论文将跨层QoS优化设计引入到高数据率无线传感器网络领域中，提出了一种基于中间件的高数据率无线传感器网络跨层QoS优化设计模型，从整体协议栈的角度优化各层协议。然后，本论文提出了一种解决在高数据率无线传感器网络中传输多描述编码（MDC）视频的跨层多径路由协议。跨层多径路由协议以最大化应用层视频峰值信噪比（PSNR）作为优化目标，由物理层和MAC层联合决定多径路由的属性，将多描述编码的各个描述分别映射到链路独立多径路由的不同路径上进行独立传输。仿真结果表明，跨层多径路由协议与K=2最小跳数路由协议相比，提高了多描述编码视频多径传输的QoS性能。最后，本论文探索了高数据率传感器节点的设计原型，提出一种基于IPv6的图像采集传感器节点设计框架。基于嵌入式ARM9设计开发的传感器节点和Sink节点拥有IPv6地址并能以IPv6协议进行高速Wi-Fi通信，Sink节点还具有双通道CDMA无线通信模块。图像采集无线传感器网络能够对环境或事件进行图像拍摄、编码处理并无线传输到Sink节点和终端用户，能进一步开发成目标识别用途的高数据率无线传感器网络系统。

关键词：高数据率无线传感器网络节能策略 QoS机制跨层优化设计

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面向QoS优化的无线传感器网络跨层协议研究

面向QoS优化的无线传感器网络跨层协议研究

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作者：纪鹏东北大学

学位级别：博士

无线传感器网络(WSN)是由多学科高度交叉融合而形成的前沿性热点研究领域,它是实现环境智能和人工智能最好的技术手段之一。近几年,无线传感器网络的组网理论和实用技术一直受到研究人员的关注,相关研究成果也不断涌现。而作为无线传感... 详细信息

无线传感器网络(WSN)是由多学科高度交叉融合而形成的前沿性热点研究领域,它是实现环境智能和人工智能最好的技术手段之一。近几年,无线传感器网络的组网理论和实用技术一直受到研究人员的关注,相关研究成果也不断涌现。而作为无线传感器网络的重要研究对象,QoS性能指标体系是表征无线传感器网络相关理论与技术优劣的参数集。为了实现网络QoS指标的全面优化,本文在分析与总结国内外相关研究的基础上,对无线传感器网络跨层优化问题进行了深入地研究,主要研究内容和成果体现在以下几个方面：针对无线传感器网络对应用技术需求的支持能力问题,研究网络QoS优化机制,分析QoS的体系结构和网络各协议层与QoS主要性能指标的相互作用和影响；在此基础上,提出打破传统分层理论的跨层优化设计方法,研究跨层模型的设计方法和求解策略。这些研究工作为WSN整体优化提出了新的研究方向和设计目标。针对拥塞控制和能耗节约等具体的QoS技术要求,提出相关分层协议栈的改进算法。研究新的基于竞争窗口自适应调整机制的MAC协议算法,利用合理的退避窗口选择策略有效规避数据冲突问题；研究高效节能的分簇路由协议,利用最优检测范围的设计和基于节点密度的簇首选举方法,达到解决网络通信能耗的目的。为实现网络QoS指标的合理优化与联合控制,研究基于功率控制的无线传感器网络跨层优化设计方法。根据节点地理位置信息和传输功率构建定向生成树路由模型,并基于概率分布能效最优化的思想研究路由中最优中继节点的选择机制。为了最大限度地延长网络生命周期,优化网络整体效能,结合生成树算法特点,提出了基于异步周期唤醒/休眠机制的MAC优化算法和基于网络负载均衡机制的拓扑控制方法。针对无线传感器网络的整体QoS效能优化问题,提出了反映网络全局资源和控制情况的网络效能最大化约束(NUM)模型。基于对节点传输速率和传输功率的联合控制进一步提出了网络效能最大化跨层协议(NUM-CL)。通过对网络拥塞控制进行的理论研究与推导,提出基于拉格朗日对偶函数的约束模型转化和求解方法,实现了多目标优化函数向单目标函数的转化,为实现网络全局的优化和调度提供理论和技术上的支持。针对无线传感器网络无线链路的不可靠性,研究分析实现数据可靠性传输的方案和策略。基于跨层优化设计思想和节点协作机制,提出了基于节点协作的多路径传输算法,通过选择最优中继节点并建立转发节点簇的方法,为无线传感器网络提供了可靠的端到端数据传输,并很好地提升了网络的整体QOS性能。本文在系统分析研究面向QoS优化网络跨层协议问题外,还对相关的算法和方案进行了算法实现和仿真实验。通过对仿真结果的分析,归纳和总结了跨层优化设计的特点和优势,证明了本文所提出的跨层优化方法的有效性和先进性。

关键词：无线传感器网络跨层优化设计 QoS体系通信协议功率控制可靠数据传输

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容迟移动传感器网络中数据传输与数据管理机制的研究

容迟移动传感器网络中数据传输与数据管理机制的研究

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作者：黎洁中国科学技术大学

学位级别：博士

容迟移动传感器网络是在特殊的网络应用环境下诞生的一种新型的无线传感器网络,这类网络节点密度低,网络非常稀疏,传感器节点在网络中不再拘泥于静态的分发到环境中采样数据,而是布置在移动的载体上并随之不断运动,导致网络拓扑结构高... 详细信息

容迟移动传感器网络是在特殊的网络应用环境下诞生的一种新型的无线传感器网络,这类网络节点密度低,网络非常稀疏,传感器节点在网络中不再拘泥于静态的分发到环境中采样数据,而是布置在移动的载体上并随之不断运动,导致网络拓扑结构高动态变化,网络呈现弱状态连接,从而造成节点间通信时断时续,数据传输成功率降低,容易引起数据无效传输和重传风暴;此外,容迟移动传感器网络具有数据容迟性的特点,节点采集的数据不再需要完全实时地发送至后台控制端,旨在收集大量的数据做出统计意义上的分析,即对数据的实时性要求降低。但也造成了数据堆积,节点缓冲局限性和数据的大量累积带来了数据管理的问题。针对上述网络特点带来的数据传输和数据管理方面的问题,本文从网络的弱状态连接、网络的能量有效性、数据的高效传输以及数据队列管理入手,对容迟移动传感器网络模型的建立、MAC层节能协议设计、数据队列的动态管理和网络的跨层优化设计进行了深入的研究,主要的研究内容如下: 1.节能高效的数据传输机制针对容迟移动传感器网络拓扑结构高动态且稀疏的网络特点,提出了一种节能且实现简单高效的容迟MAC协议(Delay-Tolerant MAC,DT-MAC),采用免前导码的异步占空比机制和接收方发起传输的工作方式,并引入具有邻居更新、发起传输、竞争控制和拓扑维护等多重功能的初始感知帧(Initial Aware Frame,IAF),通过降低报文重传率和控制报文开销,有效控制了网络能耗,延长了网络生命期。在移动传感器网络实验平台上的实验表明,在恶劣的高动态拓扑环境中,DT-MAC在发送节点和接收节点双方皆能达到极高的能量利用率,对一跳传输延时和网络吞吐量也有显著改善。 2.基于优先级的动态数据管理策略针对数据的容迟性和节点的存储空间局限性会导致数据堆积和有时数据无法及时有效到达的问题,本文在自适应有效数据发起方式的基础上引入了基于优先级的动态队列管理策略,利用数据到达和服务过程为马尔科夫过程,建立基于优先级的混合式抢占型队列管理模型进行分析,以多维优先级数据管理方式对数据队列进行智能管理,大大降低丢包率同时提高数据传输的有效性,缓解了DT-MSN中节点缓冲有限性的问题。其次,通过分层次区分数据信息的优先发送顺序,使得突发数据信息可以优先到达监控端,对应急状况做到及时有效的处理,进一步的实验验证了该协议在DT-MSN中的高动态变化和稀疏的网络环境中,能有效提高数据传输效率,降低丢包率,同时对一跳平均延时也有显著改善。 3.多层融合的跨层优化设计: 本文对容迟移动传感器网络引入跨层优化的设计思想,分别从路由层,MAC层和应用层对网络协议设计进行了多层融合的跨层优化设计,并提出了容迟移动传感器网络跨层优化模型,用以提高数据传输的节能性和有效性,并解决数据队列管理问题。在路由层和MAC层跨层优化设计中,针对DT-MSN网络拓扑结构高动态变化,网络弱状态连接的特点,建立适用于DT-MSN网络的蚁态模型,基于蚁态模型融合了路由层的路由发现和邻居更新,利用节点唤醒后探测信息素的释放来更新信息素轨迹,以精英策略寻找接受节点的最佳发送端,提高移动节点相遇时信息传播的效率,即节点间单跳通信的数据吞吐量。在数据链路层和应用层的跨层融合中,本文引入了基于优先级的服务质量参数,并提出了数据优先级维度,数据优先度和数据优先层级的概念。通过多维优先度值的判定,确定数据队列优先级的高低,在数据链路层中融合了应用层中基于优先级的服务质量参数来解决应用层和数据链路层数据优先级排列顺序背离的问题。通过多层次融合的跨层优化设计方法,本文将路由层进一步扁平化,实现边路由边传输,在尽可能节能的前提下实现数据高效传输,同时将优先级高的数据报文更快更高效的传输至目的节点且对数据队列实现了动态智能的数据管理,提升了网络的整体性能。

关键词：容迟移动传感器网络媒体访问控制数据传输跨层优化设计节能服务质量数据优先级数据队列管理网络生命期

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认知无线网络链路初始化控制与资源优化分配研究

认知无线网络链路初始化控制与资源优化分配研究

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作者：张建敏浙江大学

学位级别：博士

随着无线通信技术的快速发展以及无线业务的不断涌现,使得日益增长的频谱资源的需求与当前固定频谱分配低效率之间的矛盾越来越尖锐。此时,认知无线电技术作为一种解决不断增长的频谱需求问题以及提高频谱利用率的最有潜力的技术应运而... 详细信息

随着无线通信技术的快速发展以及无线业务的不断涌现,使得日益增长的频谱资源的需求与当前固定频谱分配低效率之间的矛盾越来越尖锐。此时,认知无线电技术作为一种解决不断增长的频谱需求问题以及提高频谱利用率的最有潜力的技术应运而生。其中从用户通过感知和检测周围频谱的使用情况,在不影响主用户通信质量的前提下,机会式地使用授权频段,从而极大程度地提高频谱资源利用率。除此之外,认知无线电技术也是下一代异构无线网络得以共存的关键技术,为移动用户和服务提供商智能有效地管理网络提供了可能。本学位论文首先针对认知无线网络链路初始化控制进行了分析研究,主要包括了初始链路的建立以及分布式频谱接入控制问题。其次研究了认知无线MESH网络中的资源跨层优化分配问题。主要从以下几个方面展开深入研究,概括如下：研究了基于跳频的认知无线网络初始链路建立问题。首先,针对基于单跳频思想的初始链路建立问题进行了分析,讨论了在没有公共控制信道情况下,如何快速有效地在收发端从用户之间完成初始链路的建立,同时最大限度地提高所建立的初始链路的稳定性。基于上述分析结果以及从用户所获得的各个信道的活动规律,提出了基于自适应跳频的初始链路建立机制并给出了两种有效的启发式算法。其次,研究了基于组跳频的初始链路建立问题。分析讨论了基于组跳频初始链路建立方法的建链成功概率以及平均所需尝试次数。通过对收发两端从用户选择信道的数目进行优化,使得在满足不同系统要求的情况下,收发两端从用户尽可能使用最少的信道数目完成初始链路的建立。除此之外,在可用信道数目趋于无穷的情况下,证明了当收发两端从用户选择信道数目满足一定条件时,其初始链路建立的成功概率将趋近于1。同时也给出了在满足系统平均尝试次数限制的情况下,收发两端从用户选择信道的数目所必须满足的条件。最后通过仿真结果证明了即使在可用信道数目较小的情况下,上述结论依然成立。研究了基于从用户QoS要求的认知无线网络分布式频谱接入控制问题。首先,针对认知无线蜂窝网络中的分布式频谱接入进行了分析,讨论了在满足对主用户通信质量进行保护以及从用户各自QoS要求的前提下如何通过合理有效的功率控制最大化系统的从用户接入数目。考虑到上述约束,实际系统不可能始终满足所有从用户的QoS要求,为了最大化系统的从用户接入数目必然有一个或者多个从用户需要退出。因此提出了一种基于逐步退出策略的分布式频谱接入机制最大化系统的从用户接入数目,同时给出了两种具体的分布式频谱接入算法。其次,考虑了认知无线网络分布式频谱接入中一个特殊的问题,即在新的从用户频谱接入的过程中如何保证已接入从用户的QoS不会低于其最低门限。研究了如何在满足对主用户通信质量以及已接入从用户QoS保护的前提下,通过设计合理的分布式频谱接入策略最大化系统的从用户接入数目。通过巧妙地设计分布式功率控制策略对已接入从用户和未接入从用户分别采用不同的功率控制策略从而实现对已接入QoS进行保护,同时配合引入的干扰温度报警机制使得从用户不会对主用户的通信质量带来影响。除此之外,基于上述结果以及检测节点是否具有集中控制功能,分别提出了两种具体的分布式频谱接入方法。研究了认知无线MESH网络的资源跨层优化分配问题。首先,基于填充式的频谱接入方式,在给定用户传输数据量需求以及用户可用频谱资源有限的情况下,通过将频谱资源分配、路由和调度联合考虑进行跨层优化,从而最小化系统的工作时间。针对此优化问题,提出了一种基于列生成技术的资源优化分配算法。其次,基于衬垫式的频谱接入方式,研究了在满足主用户干扰温度约束的情况下,如何通过联合优化各个链路的传输速率、发送功率以及子信道等资源最大化系统的吞吐量。针对此优化问题,首先根据列生成技术提出了一种集中式的最优资源分配算法,该集中式资源分配算法可以为后续分布式算法的设计提供理论参考。接着考虑到系统的可实现性,提出了一种次优的分布式资源分配算法。该分布式算法首先根据路由信息对信道资源进行粗略分配,其次通过联合优化链路的速率和功率资源进一步提升系统的性能。

关键词：认知无线电链路优化控制初始链路建立分布式频谱接入认知无线MESH网络跨层优化设计

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无线通信系统中保证QoS的跨层资源优化方法

无线通信系统中保证QoS的跨层资源优化方法

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作者：李骋南京邮电大学

学位级别：硕士

无线通信飞速发展至今天,人们对通信速率和质量的需求越来越高。长期演进(Long Term Evolution,LTE)系统的骨干核心网是全IP分组兼容的层次结构,提供高品质的宽带无线多媒体服务,如话音、视频、数据等有差异服务质量(QoS)要求的多种业... 详细信息

无线通信飞速发展至今天,人们对通信速率和质量的需求越来越高。长期演进(Long Term Evolution,LTE)系统的骨干核心网是全IP分组兼容的层次结构,提供高品质的宽带无线多媒体服务,如话音、视频、数据等有差异服务质量(QoS)要求的多种业务。在全IP的场景下,高效地利用有限的无线频谱资源,同时满足用户的QoS要求,成为3G-LTE系统在进行资源分配时至关重要的问题。无线资源主要分布在通信协议的三层,分别是呼叫接入控制层(CAC)、媒质接入控制层(MAC)和物理层(PHY)。QoS保证机制涉及到所有协议层,每一层相关参数的设置都会使用户的QoS受到影响。在现有的协议中,上层算法的结果作为下层算法的输入,下层算法的结果并不反馈至上层形成闭环控制,这样不能很好地保证用户的QoS。而将通信协议下层的资源分配结果定量反馈至上层,修正上层协议的算法,即跨层资源分配则可以较好地解决这一问题。本文分别为3G-LTE的全IP OFDMA通信系统以及MIMO-OFDM系统提出了一种基于多层联合资源分配的QoS保证算法,用以保证全IP条件下多种业务的服务质量。算法同时考虑CAC层、MAC层以及物理层,统一多层通信协议中对通信资源的量化和表达,把系统物理层的资源如传输码率和功率映射为上层协议可以分配的等效频谱带宽,从而把QoS对资源的要求和限制表达为对等效频谱带宽分配的约束条件,并使得这些条件在不同的通信层中得到统一考虑。算法能够保证不同业务所要求的误码率、传输延迟时间和连接中断概率。仿真结果表明,本文提出的算法比现有系统具有更好的资源利用率。

关键词：资源分配跨层优化设计等效带宽服务质量(QoS) 呼叫接入控制(CAC) OFDMA MIMO-OFDM 长期演进(LTE)

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无线传感器网络跨层式通信协议的研究

无线传感器网络跨层式通信协议的研究

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作者：丁红雨合肥工业大学

学位级别：硕士

无线传感器网络,是集成了传感器技术、微电子技术、网络通信技术而形成的具有信息获取和信息处理功能的移动网络,它是多学科交叉的前沿研究课题,在军事、工业、医疗、交通和民用等诸多方面具有巨大的应用价值。目前,在无线传感器网络的... 详细信息

无线传感器网络,是集成了传感器技术、微电子技术、网络通信技术而形成的具有信息获取和信息处理功能的移动网络,它是多学科交叉的前沿研究课题,在军事、工业、医疗、交通和民用等诸多方面具有巨大的应用价值。目前,在无线传感器网络的许多研究领域已经取得了很大的进展。但是在一些关键技术上,仍然有很多的问题需要解决,研究这些关键技术对无线传感器网络的理论和应用有着十分重要的意义。能量是无线传感器网络的生命源泉。但由于无线信道的广播特性,无线信号的叠加引发冲突问题,不仅使得节点无法正常接收发数据,且造成了严重的能量浪费问题。媒介访问控制协议(MAC)协议,位于无线协议栈的底层,它是无线信道的直接控制单位,决定着无线信道的使用方式,有效协调多个节点共享信道资源,避免冲突的发生。MAC协议在提高节点能量有效性上占有举足轻重的地位。本文在研究国内外MAC协议已有成果的基础上,针对无线传感器网络中的“热点”问题(the Hot Spots Problem),从新兴协议设计方法的角度出发,一方面,重点研究了跨出优化设计方法。另一方面,以此为基础,建立了一种减轻“热点”问题的跨层优化协议模型,并提出了一种新的跨层式通信协议CTMAC,其思想是将能耗均衡机制与跨层设计方法相结合,通过共享层间信息,建立一种能耗均衡的树结构能量感知路由算法,以均衡网络能耗,降低节点成为“热点”的可能性。MAC层方面将未来请求发送机制引入SMAC,降低延迟,并通过理论分析验证了这一改进的有效性。最后利用NS2进行仿真实验,在相同的仿真环境下,分别运行CTMAC协议与其它两组临时组合的跨层协议,实验结果验证了CTMAC协议具有良好的能量有效性和稳定性,有效地减轻了“热点”问题。延长了网络的生存时间。

关键词：无线传感器网络能量有效 MAC协议 “热点”问题跨层优化设计

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基于Ad Hoc组网的超宽带无线通信网络及关键技术

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现代电信科技 2005年第12期35卷 45-49页

作者：陈国东武穆清北京邮电大学宽带通信网络实验室

基于AdHoc组网的超宽带(UWB)无线通信网络具有广泛的应用前景,将成为未来无线泛在网络的重要组成部分。全面阐述了采用AdHoc组网技术的UWB网络体系结构,包括其典型的应用场景、网络拓扑结构和协议分层体系;探讨了组网中涉及到的一些关... 详细信息

基于AdHoc组网的超宽带(UWB)无线通信网络具有广泛的应用前景,将成为未来无线泛在网络的重要组成部分。全面阐述了采用AdHoc组网技术的UWB网络体系结构,包括其典型的应用场景、网络拓扑结构和协议分层体系;探讨了组网中涉及到的一些关键问题,主要是结合UWB技术所特有的近距离精确定位特性分析了UWB网络设计中的MAC协议、定位辅助路由及网络的跨层优化设计问题,并给出了可行的研究方法及可能的研究方向。

关键词： UWB Ad Hoc 网络体系结构 UWB定位辅助路由跨层优化设计无线通信网络

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