中繼技術(shù)能夠有效對抗信道衰落、拓寬網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍,目前已經(jīng)成為無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。在中繼通信系統(tǒng)中,合理布設(shè)中繼節(jié)點位置,能夠最小化目標節(jié)點中斷概率,提高通信系統(tǒng)的傳輸性能。本課題以實際應(yīng)用場合為研究背景,研究在不同條件下,中繼通信系統(tǒng)的最優(yōu)中繼位置布設(shè)算法。論文研究內(nèi)容包括以下幾個方面:(1)研究了無人機(Unmanned Aerial Vehicles,UAV)雙跳中繼通信系統(tǒng)的最優(yōu)中繼布設(shè)算法。首先建立了雙跳無人機中繼通信系統(tǒng)的模型,詳細闡述了該系統(tǒng)模型和信道模型;然后以目標中斷概率最小為布設(shè)準則,將實際的中繼布設(shè)問題轉(zhuǎn)化為最優(yōu)化的數(shù)學模型,分別提出譯碼轉(zhuǎn)發(fā)(Decode-and-Forward,DF)和放大轉(zhuǎn)發(fā)(Amplify-and-Forward,AF)兩種模式下的最優(yōu)中繼布設(shè)算法。在DF條件下,利用KKT(Karush-Kuhn-Tucker)優(yōu)化求解算法,分別研究了非協(xié)作與協(xié)作模式下的最優(yōu)中繼布設(shè)參數(shù)的閉式解。在AF條件下,通過粒子群算法求解基于中繼布設(shè)問題的優(yōu)化模型。最后對兩種最優(yōu)中繼布設(shè)算法進行了仿真實驗,得出了一些有用的中繼布設(shè)結(jié)論,為工程應(yīng)用提供有益的理論支撐。(2)研究了多跳高空中繼通信的最優(yōu)中繼位置布設(shè)算法。首先描述了多跳高空中繼通信系統(tǒng)的模型,分析非協(xié)作與協(xié)作模式下的系統(tǒng)的中斷概率。然后將最優(yōu)中繼布設(shè)的實際問題轉(zhuǎn)化為求解目標節(jié)點中斷概率最小的優(yōu)化問題。建立優(yōu)化模型,并理論證明該模型是凸優(yōu)化模型。根據(jù)不同情況,分別求出最優(yōu)中繼布設(shè)的數(shù)值解和解析解。仿真結(jié)果表明,本章所提出的中繼最優(yōu)位置布設(shè)算法的系統(tǒng)性能接近于常規(guī)粒子群算法搜索得出的結(jié)果,但計算復(fù)雜度更低。(3)研究了AF條件下多跳中繼通信系統(tǒng)的最優(yōu)中繼位置布設(shè)算法。在分析目的節(jié)點處中斷概率漸近表達式的基礎(chǔ)上,以系統(tǒng)的中斷概率為優(yōu)化目標,中繼的位置為優(yōu)化參數(shù),實際布設(shè)限制條件為約束條件,建立數(shù)學優(yōu)化模型,并證明模型為凸優(yōu)化模型。利用經(jīng)典的KKT優(yōu)化方法求出最佳位置布設(shè)的閉式解。仿真結(jié)果表明,該算法有良好的工程應(yīng)用價值。
【學位單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TN925
【部分圖文】：

大學碩士研究生學位論文 第一的內(nèi)部架設(shè)中繼站（Relay Station, RS），不僅可以用較小的功率對小區(qū)邊緣的用，還能提升系統(tǒng)容量、對空間進行分集。中繼技術(shù)在城市的大樓陰影處、鄉(xiāng)村物地區(qū)都是克服深衰落的有效手段。繼技術(shù)，便是基站通過中繼節(jié)點的協(xié)助完成和終端之間的信息交互，而不是將給終端，如圖 1.2 所示。

圖 5.2 中斷概率 隨距離 變化的圖像圖 5.2 以 = [59]，信噪比門限 = B、 B為例，研究了在自由空間（ =，使用不同的優(yōu)化算法求解最佳中繼位置布設(shè)時，系統(tǒng)的中斷概率隨著源節(jié)點到目的節(jié)距離變化的圖像。首先，從圖中我們能明顯地看出，由本章算法得出的最優(yōu)位置布設(shè)下斷概率與遺傳算法搜索得出的結(jié)果基本一致，即證明了本章算法的正確性，而由于本章算法給出了中繼最佳位置布設(shè)的閉式解，所以其計算復(fù)雜度遠遠低于傳統(tǒng)的優(yōu)化算法。，我們還可以發(fā)現(xiàn)：隨著距離 的增大，目的節(jié)點處的中斷概率也隨之增大。即距離越統(tǒng)的通信性能越差；同時，隨著信噪比門限值的增大，目的節(jié)點處的中斷概率也隨之增大

圖 5.2 中斷概率 隨距離 變化的圖像圖 5.2 以 = [59]，信噪比門限 = B、 B為例，研究了在自由空間（ =，使用不同的優(yōu)化算法求解最佳中繼位置布設(shè)時，系統(tǒng)的中斷概率隨著源節(jié)點到目的節(jié)距離變化的圖像。首先，從圖中我們能明顯地看出，由本章算法得出的最優(yōu)位置布設(shè)下斷概率與遺傳算法搜索得出的結(jié)果基本一致，即證明了本章算法的正確性，而由于本章算法給出了中繼最佳位置布設(shè)的閉式解，所以其計算復(fù)雜度遠遠低于傳統(tǒng)的優(yōu)化算法。，我們還可以發(fā)現(xiàn)：隨著距離 的增大，目的節(jié)點處的中斷概率也隨之增大。即距離越統(tǒng)的通信性能越差；同時，隨著信噪比門限值的增大，目的節(jié)點處的中斷概率也隨之增大
【參考文獻】

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本文編號：2861922