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认知多媒体传感器网络中的中继协作和功率控制研究

作　者: 李晶
导　师: 彭军
学　校: 中南大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 无线多媒体传感器网络认知节点多中继协作功率控制
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

无线多媒体传感器网络的可用频谱有限且通信中干扰严重,如何保障多媒体数据传输的服务质量,是其面临的重要挑战。论文引入认知无线电技术,以满足多媒体流传输的实时性和带宽要求为目标,研究多中继协作和发射功率控制这两个关键问题。针对多媒体流数据量大、实时性要求高的特点,提出一种Q学习的多中继协作机制。根据各个认知节点感知到的可用频谱信息和多媒体传感器节点的状态信息,设计一种服务感知判据,判断多媒体传感器节点是否需要中继节点转发数据；然后,以节点剩余能量与通信能耗的比值作为Q函数的回报值,构造基于节点的传输距离和信噪比的满意度判据,为节点选出中继节点,降低数据传输的延时。在保证多媒体传感器节点服务质量的前提下,为降低对授权节点产生的干扰,提出一种干扰约束下信道容量优化的功率控制算法。根据认知节点感知到的信道状态信息,以授权节点的信干噪比作为约束条件构造不等式,得到多媒体传感器节点的发射功率范围；在此基础上,以最大化信道容量为优化目标,采用凸优化方法,求解源节点和中继节点的发射功率值。在提高系统容量的同时,不影响授权节点的正常通信。最后,利用OPNET网络仿真工具对网络中数据传输的实时性、系统干扰进行仿真分析,验证所提的中继协作机制和功率控制算法的有效性。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-16
  1.1 研究背景  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-12
  1.3 研究目的及意义  12-14
  1.4 主要研究内容  14
  1.5 论文的组织结构  14-16
第二章认知多媒体传感器网络的数据传输分析  16-28
  2.1 认知多媒体传感器网络的数据传输需求  16-20
    2.1.1 认知多媒体传感器网络模型  16-18
    2.1.2 网络数据传输需求分析  18-19
    2.1.3 满足数据传输实时性的技术要求  19-20
  2.2 认知多媒体传感器网络中的中继协作技术研究  20-23
    2.2.1 中继协作模型分析  21-22
    2.2.2 中继协作的难点和需求  22-23
  2.3 认知多媒体传感器网络中的功率控制方法研究  23-26
    2.3.1 功率控制的特点与作用  24
    2.3.2 功率控制技术的难点和需求  24-26
  2.4 认知多媒体传感器网络的中继协作与功率控制设计思路  26-27
  2.5 本章小结  27-28
第三章 Q学习多中继协作机制  28-42
  3.1 问题描述与网络模型  28-30
    3.1.1 节点的增强学习模型  28-29
    3.1.2 多中继协作模型与变量定义  29-30
  3.2 基于Q学习的多中继选择  30-35
    3.2.1 协作时机的判定  30-31
    3.2.2 Q值函数描述  31-35
    3.2.3 Q学习多中继协作机制实现过程  35
  3.3 算法仿真和结果分析  35-41
    3.3.1 仿真场景与参数  35-38
    3.3.2 性能评价指标  38
    3.3.3 仿真结果分析  38-41
  3.4 本章小结  41-42
第四章干扰约束下信道容量优化的功率控制算法  42-56
  4.1 协作传输的功率控制  42-44
    4.1.1 问题描述  42-43
    4.1.2 功率控制算法设计思想  43-44
  4.2 干扰约束下信道容量优化的功率控制  44-50
    4.2.1 功率控制因子的设计  44-47
    4.2.2 信道容量优化的功率控制  47-49
    4.2.3 干扰约束下信道容量优化的功率控制算法流程  49-50
  4.3 算法仿真和结果分析  50-55
    4.3.1 仿真场景与参数  51-52
    4.3.2 性能评价指标  52
    4.3.3 仿真结果分析  52-55
  4.4 本章小结  55-56
第五章总结与展望  56-58
  5.1 总结  56-57
  5.2 展望  57-58
参考文献  58-64
附录图索引  64-65
致谢  65-66
攻读学位期间主要的论文情况和科研情况  66

认知多媒体传感器网络中的中继协作和功率控制研究

内容摘要

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