【摘要】：隨著無線通信技術(shù)的迅速發(fā)展,精確位置信息是現(xiàn)代化信息技術(shù)提供服務(wù)的基礎(chǔ)條件之一,而影響系統(tǒng)定位精度除了外界因素的影響,如網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹y(cè)量環(huán)境和測(cè)量方法等因素的影響外,還受到資源分配方案的影響。本文以無線寬帶定位為背景,從無線寬帶定位網(wǎng)絡(luò)中的資源分配優(yōu)化出發(fā),通過建立功率帶寬聯(lián)合分配優(yōu)化模型(Joint Power and Bandwidth Allocation,JPBA),為無線定位網(wǎng)絡(luò)中的資源分配優(yōu)化提供指導(dǎo)。通過我們的分析,功率帶寬聯(lián)合優(yōu)化模型屬于非凸問題,無法對(duì)該模型直接求解。本文首先通過最優(yōu)化理論,給出了一種低復(fù)雜度、高精度的近似求解方法。由于上述最優(yōu)的資源分配優(yōu)化模型是基于真實(shí)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置建立的,在實(shí)際測(cè)量定位過程中,測(cè)量得出的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置與真實(shí)位置之間存在誤差,從而導(dǎo)致最優(yōu)JPBA存在較大誤差,本文給出一種低復(fù)雜度且具備魯棒性的資源分配優(yōu)化方法,能夠在目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置存在不確定性時(shí)給出魯棒性資源分配結(jié)果。具體研究?jī)?nèi)容包括如下三個(gè)方面:第一,本文以到達(dá)時(shí)間估計(jì)的無線寬帶定位網(wǎng)絡(luò)理論為基礎(chǔ),基于平方定位誤差界(Square Position Error Bound,SPEB)建立無線寬帶定位網(wǎng)絡(luò)中的聯(lián)合功率和帶寬分配優(yōu)化模型,如定位精度最優(yōu)模型和功率利用率最優(yōu)模型。由于聯(lián)合功率和帶寬分配優(yōu)化的模型屬于非凸問題,無法直接求解。本文基于最優(yōu)化理論中的幾何規(guī)劃知識(shí),給出了一種低復(fù)雜度的近似求解方法。第二,在實(shí)際的定位測(cè)量中,由于先驗(yàn)知識(shí)不足和測(cè)量誤差,測(cè)量得到的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置與真實(shí)位置之間存在偏差,基于真實(shí)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置的資源分配模型優(yōu)化模型不具備魯棒性。本文通過遠(yuǎn)場(chǎng)近似條件,提出了一種簡(jiǎn)單的魯棒性方法,能夠在目標(biāo)節(jié)點(diǎn)位置不確定時(shí)提供具有魯棒性的資源分配方案。第三,我們進(jìn)行了大量的數(shù)值實(shí)驗(yàn)仿真,通過仿真結(jié)果,發(fā)現(xiàn)在定位性能和功率資源使用效率上,JPBA方法比單純的功率分配優(yōu)化和均勻分配好很多,驗(yàn)證了我們的之前的推論與設(shè)想。同時(shí)我們發(fā)現(xiàn),隨著目標(biāo)節(jié)點(diǎn)位置的不確定性度的增加,最優(yōu)JPBA方法的會(huì)失去定位能力,但魯棒性的JPBA能夠避免由于定位誤差帶來的性能大幅度下降的問題,能夠?yàn)閷?shí)際定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)。
[Abstract]:With the rapid development of wireless communication technology, accurate location information is one of the basic conditions for modern information technology to provide services. Besides measuring environment and measuring method, it is also influenced by resource allocation scheme. In this paper, based on the resource allocation optimization in wireless wideband location networks, a joint power bandwidth allocation model (Joint Power and Bandwidth Allocation,JPBA) is established to provide guidance for resource allocation optimization in wireless location networks. Through our analysis, the joint power bandwidth optimization model is a non-convex problem, which can not be directly solved. In this paper, an approximate solution with low complexity and high accuracy is presented by optimization theory. Because the above optimal resource allocation optimization model is based on the location of the real target node, there is an error between the position of the target node measured and the real location in the actual measurement and positioning process. In this paper, a low complexity and robust resource allocation optimization method is presented, which can give robust resource allocation results when the location of the target node is uncertain. The specific research contents include the following three aspects: first, this paper is based on the theory of wireless broadband location network based on time of arrival estimation. Based on square location error bound (Square Position Error Bound,SPEB), an optimal model of joint power and bandwidth allocation in wireless wideband positioning networks is established, such as the optimal positioning accuracy model and the optimal power utilization model. Because the model of joint power and bandwidth allocation optimization is a non-convex problem, it can not be directly solved. Based on the knowledge of geometric programming in optimization theory, a low complexity approximate solution method is presented in this paper. Secondly, because of the lack of prior knowledge and measurement error, there is a deviation between the position of the target node and the real position in the actual positioning measurement. The optimization model of resource allocation based on the location of real target nodes is not robust. In this paper, a simple robustness method is proposed based on the far-field approximation condition, which can provide a robust resource allocation scheme when the location of the target node is uncertain. Thirdly, we have carried out a lot of numerical simulation. Through the simulation results, we find that the JPBA method is much better than the simple power allocation optimization and uniform allocation in location performance and power resource efficiency. It verifies our previous inferences and assumptions. At the same time, we find that with the increase of the uncertainty of the target node position, the optimal JPBA method will lose its localization ability, but the robust JPBA can avoid the problem of the performance degradation caused by the location error. It can provide guidance for the design of the actual positioning system.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN92

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本文編號(hào)：2289148