無(wú)人機(jī)自組網(wǎng)技術(shù)是為多個(gè)空中飛行節(jié)點(diǎn)建立一個(gè)分布式通信系統(tǒng),依靠自組網(wǎng)拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)多跳傳輸。其時(shí)效性和可靠性的要求對(duì)多跳傳輸提出了多重挑戰(zhàn)。在大地理尺度、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒霃酱髸r(shí),數(shù)據(jù)分組的端到端時(shí)延要求在1毫秒到100毫秒之內(nèi)。協(xié)同頻繁和高負(fù)載下的網(wǎng)絡(luò)吞吐量要求保持穩(wěn)定。調(diào)度型多址接入?yún)f(xié)議在控制節(jié)點(diǎn)的接入沖突時(shí),為了維持分組成功傳輸概率,增加了協(xié)議的應(yīng)答請(qǐng)求幀數(shù)量分配信道和預(yù)約時(shí)隙,但是對(duì)于高動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)的接入不能確保時(shí)效性。相較之下,多信道接入?yún)f(xié)議不需要應(yīng)答請(qǐng)求幀,通過(guò)異步跳頻和載波偵聽(tīng)機(jī)制實(shí)現(xiàn)。本課題以多信道跳頻接入機(jī)制為背景,并引入了信道交匯作為異步跳頻接入機(jī)制的補(bǔ)充。從提升無(wú)人機(jī)自組網(wǎng)的傳輸容量出發(fā),研究了在這種接入機(jī)制下,跳頻信道數(shù)的優(yōu)化和自適應(yīng)跳頻策略:基于經(jīng)典傳輸容量分析理論的擴(kuò)展,對(duì)無(wú)人機(jī)信道的組網(wǎng)傳輸容量建立模型。本文分析了陰影衰落信道和萊斯信道復(fù)合的并發(fā)傳輸干擾模型,通過(guò)無(wú)人機(jī)分布密度對(duì)應(yīng)的接收端中斷概率表示了傳輸容量。推導(dǎo)了給定中斷概率下,可容納并發(fā)傳輸?shù)墓?jié)點(diǎn)密度與信道劃分個(gè)數(shù)的關(guān)系式,得到優(yōu)化期望值的問(wèn)題模型。通過(guò)蒙特卡洛仿真對(duì)信道劃分優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行數(shù)值求解,利用組網(wǎng)規(guī)模的有限... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖2-1分布式多信道跳頻接入機(jī)制

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-9-我們重新假設(shè)了傳輸機(jī)制：當(dāng)任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)完成盲交匯，同時(shí)處于空閑狀態(tài)且節(jié)點(diǎn)的消息隊(duì)列中有等待發(fā)送的數(shù)據(jù)包時(shí)，立即發(fā)起傳輸，在雙方成功接入后轉(zhuǎn)為忙狀態(tài)。傳輸使用跳頻信道作為數(shù)據(jù)傳輸信道，節(jié)點(diǎn)通過(guò)最近的交匯時(shí)隙完成了跳頻序列的同步，將持續(xù)若干個(gè)時(shí)隙保持一致的跳頻圖案[19]。傳輸?shù)某掷m(xù)時(shí)間受到負(fù)載大孝子頻帶寬度和調(diào)制編碼階數(shù)的影響。目前FANET領(lǐng)域?qū)o(wú)人機(jī)的信息拓?fù)涿枋鰶](méi)有統(tǒng)一的限定。單播、多播、廣播在不同的應(yīng)用場(chǎng)景均有出現(xiàn)，我們?cè)诤罄m(xù)將關(guān)注多跳網(wǎng)絡(luò)中相鄰節(jié)點(diǎn)對(duì)之間并發(fā)傳輸引起的共信道干擾問(wèn)題。例如考慮編隊(duì)飛行控制的場(chǎng)景，UAV節(jié)點(diǎn)之間的信息拓?fù)淇捎靡粋�(gè)有向無(wú)環(huán)圖描述。我們將無(wú)人機(jī)的地理位置按照Mahattan距離排序，用有向無(wú)環(huán)圖假設(shè)了信息流向，可以模擬應(yīng)急信息在地理尺度上的多播情況，如2-2所示，相鄰的收發(fā)節(jié)點(diǎn)對(duì)之間可能相互干擾。圖2-2FANET的并發(fā)傳輸鏈路將小型無(wú)人機(jī)的飛行高度分為超低空（400m以下）和低空（1000m以下），在城郊環(huán)境中，超低空的飛行高度會(huì)使飛行節(jié)點(diǎn)處于在建筑物等多徑環(huán)境和密集的ISM電磁干擾環(huán)境中，低空的飛行高度會(huì)使飛行節(jié)點(diǎn)不受到建筑物的遮擋，但增加了更大范圍的蜂窩基站到飛行節(jié)點(diǎn)的視距可見(jiàn)性，也就是飛行節(jié)點(diǎn)會(huì)與其它蜂窩基站之間發(fā)生共信道干擾。根據(jù)以上場(chǎng)景推知，無(wú)人機(jī)的對(duì)頻譜可用的感知結(jié)果在不同的飛行區(qū)域使不同的。我們沿用認(rèn)知無(wú)線電（CognitiveRadioNetwork）中“對(duì)稱模型”和“非對(duì)稱模型”的概念。對(duì)稱模型（SymmetricModel）表示所有用戶的可用頻譜一致（信道頻率和信道個(gè)數(shù)完全一致），否則為非對(duì)稱模型（AsymmetricModel）。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-10-圖2-3多用戶跳頻交匯事件如圖2-3所示，有4個(gè)發(fā)送節(jié)點(diǎn)，1個(gè)接收節(jié)點(diǎn)，任意一對(duì)收發(fā)節(jié)點(diǎn)對(duì)之間存在跳頻交匯時(shí)間。跳頻算法應(yīng)該保證有限時(shí)間內(nèi)發(fā)生信道交匯，并且這個(gè)上限越小越好，衡量一個(gè)跳頻算法可以有很多指標(biāo)[20]：（1）最大交匯時(shí)間[21]雙方第1次出現(xiàn)信道交匯的最遲時(shí)間（MaximumTimetoRendezvous，MTTR）。根據(jù)MTTR是否存在，分為確定性策略和概率性策略。（2）平均交匯時(shí)間[21]雙方信道交匯時(shí)間開(kāi)銷的平均值（ExpectedTimetoRendezvous,ETTR）。（3）交匯信道重疊度/公平性[22]在每個(gè)信道上交匯的平等程度（FairnessIndex,FI），反映了頻譜利用率和對(duì)頻譜動(dòng)態(tài)變化的魯棒性。FI越趨于1，表示越公平，計(jì)算公式如下所示：式中表示連續(xù)時(shí)隙的總數(shù)，代表所有授權(quán)信道的數(shù)量，表示在同一信道上匯合時(shí)間的平均值。（4）最大條件交匯時(shí)間[23]考慮頻譜動(dòng)態(tài)變化，通信雙方在最壞情況下完成信道交匯的消耗時(shí)間（Maximumconditionaltimetorendezvous,MCTTR）。當(dāng)通信雙方的信道跳轉(zhuǎn)序列能夠保證網(wǎng)絡(luò)所有信道在一個(gè)序列周期內(nèi)都能成為交匯信道時(shí)，交匯信道多樣化達(dá)到最大，稱為完全交匯（completerendezvous）；反之，稱為部分交匯（partialrendezvous）。MCTTR存在的前提條件是交匯策略支持完全交匯。（5）平均有效交匯時(shí)間[24]考慮頻譜動(dòng)態(tài)變化和多用戶交匯沖突時(shí)，通信雙方在平均情況下完成信道交匯的消耗時(shí)間（effectiveexpectedtimeto

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[2]面向盲信道交匯的無(wú)線認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)媒體接入控制關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 劉權(quán).國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3480578