無線網(wǎng)絡中面向傳輸可靠性優(yōu)化的資源分配研究.pdf

1、無線傳感網(wǎng)絡是近些年來迅速發(fā)展起來且備受重視的一種新型的無線網(wǎng)絡，無線傳感網(wǎng)絡具有成本低，體積小和自組織等特點，通常將無線傳感網(wǎng)絡部署在條件比較惡劣的環(huán)境中，但由于傳感節(jié)點具有較差的通信性能和有限的傳輸功率的特點，導致感知信息難以準確可靠的傳回到匯聚節(jié)點或目的節(jié)點。在功率受限無線傳感網(wǎng)絡中，感知信息的快速傳輸和可靠的傳輸信息是兩個至關重要的目標。然而，這兩個目標又是相互矛盾的。通常，感知信息的快速傳輸在一定程度上會降低傳輸?shù)目煽啃?，反?/p>

2、亦然，因此，感知信息傳輸速率和傳輸可靠性之間存在一個內(nèi)在的折中優(yōu)化的關系。從而在提高感知信息傳輸速率的同時，保證信息傳輸?shù)目煽啃猿蔀闊o線傳感網(wǎng)絡中一項具有重大意義的研究工作。
　　本文在充分分析國內(nèi)外對無線傳感網(wǎng)絡的感知信息傳輸速率和傳輸可靠性研究現(xiàn)狀基礎上，研究了無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸速率和傳輸可靠性的協(xié)同優(yōu)化問題，主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新工作包括:
　　(1)提出了在無線傳感網(wǎng)絡環(huán)境下的可靠性感知的網(wǎng)絡效用最大化問題模型，即在目標項

3、中新引入了錯誤概率函數(shù)和折中參數(shù)，通過調整折中參數(shù)，從速率效用和可靠性效用兩方面折中優(yōu)化網(wǎng)絡性能。其次，運用對偶分解和次梯度下降法，設計了擁塞控制、碼率控制和功率控制聯(lián)合的跨層優(yōu)化算法，實現(xiàn)速率效用和可靠性效用的協(xié)同跨層優(yōu)化。再次，分析證明了所提算法的收斂性;最后，通過仿真驗證了所提出算法的有效性和可行性。
　　(2)研究了干擾受限場景下的速率和傳輸可靠性的協(xié)同跨層優(yōu)化問題，在(1)的基礎上，通過引入干擾，解決基于有干擾下的問題模

4、型，使其更加貼近于實際的網(wǎng)絡環(huán)境中的問題模型，同時，使問題模型的復雜度也有所增加。本章節(jié)通過WMMSE算法，經(jīng)過一系列轉化，將非凸問題轉變?yōu)橥箚栴}，然后利用乘子方向交替(ADMM)算法，通過引入輔助變量將問題進行分布式求解，同時將ADMM算法和對偶次梯度算法進行比較，最終通過仿真驗證了分布式算法的收斂性以及驗證了ADMM算法的優(yōu)越性，并求出了基于有干擾的無線傳感網(wǎng)速率-可靠性問題的全局最優(yōu)解。
　　(3)多輸入多輸出技術(MIMO