基于单比特反馈信息的移动中继位置优化算法研究

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1、分类号TN92学校代码10590UDC621.3密级公开深圳大学硕士学位论文基于单比特反馈信息的移动中继位置优化算法研究陈敬坤学位类别工程硕士专业名称电子与通信工程学院（系、所）信息工程学院指导教师谢宁副教授原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文基于单比特反馈信息的移动中继位置优化算法研究是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。论文作者签名：日期：年月日基于单比特反馈

2、信息的移动中继位置优化算法研究摘要由于协作通信技术（如中继技术）能以较小的代价实现通信范围和传输速率的增长，因此它被认为是未来无线通信系统中的关键技术之一。传统的固定中继技术经过多年的研究发展，已日趋成熟，而针对移动中继的研究相对较少，正成为一个新的研究热点。虽然移动中继从理论上来说更具优势，但是其动态特性在实际应用中还面临着许多挑战，如：信道建模与估计、功率与带宽分配、中继位置的优化等。本学位论文主要研究移动中继的位置优化问题。现有移动中继的位置优化算法分为两大类。第一类是基于扰动的极值搜索算法。这类算法适用于目的节点能量不受限系统，如基站，能够频繁发

3、送反馈信息。但其缺陷是目的节点反馈信息必须没有误码，如果反馈信息较复杂，需要较多网络资源保证其准确性；第二类是基于机载多天线的极值搜索算法。这类算法虽然不需要目的节点反馈控制信息，但需要移动中继装备多天线，对移动中继的体积和成本提出了更高的要求。本学位论文主要研究基于单比特反馈信息的移动中继位置优化系统，新系统不需要使用多天线，同时目的节点的反馈信息只要求单比特，只需要较少的网络资源保证其准确性。新系统以低成本和低复杂性实现移动中继的位置优化。本学位论文研究了新系统在两种场景下的具体实现算法：固定轨道场景和全局位置最优场景。很明显，第一种场景下的算法是一

4、个次优解决方案，但其优势是算法实现简单、收敛速度快、并适用于多移动中继系统。而第二种场景，系统的最终性能可以进一步提升，但是算法实现较复杂、收敛速度较慢、并很难直接扩展到多移动中继系统。在第一种场景下，我们借鉴传统的分布式天线系统中闭环相位同步算法，提出了固定步长扰动算法和连续负反馈变步长扰动算法，但这两种算法没有充分利用正反馈信息，导致在初始步长不合理的情况下，收敛速度较慢。本学位论文进一步提出了新的累计正反馈变步长扰动算法，包含了累计正反馈步长增大机制和阈值调整机制。新算法对于任何初始步长都能保持较快的收敛速度。在第二种场景下，本学位论文提出了两种新

5、的全局最优移动中继位置优化算法：随机扰动算法和定向扰动算法。随机扰动算法通过对移动中继运动的方向不断修正，逐渐收敛到全局最优位置；而定向扰动算法通过两个阶段，每个阶段移动中继只在一个直线轨道上运动，当每个阶段移动中继都达到其所在轨道的位置最优，即可实现全局位置最优。相对于随机扰动算法，定向扰动算法虽然需要定义两I基于单比特反馈信息的移动中继位置优化算法研究个阈值来分别控制每个阶段的收敛过程，但是其具有更快的收敛速度。通过理论分析和仿真试验，本学位论文分别对两种场景下各种移动中继位置优化算法进行深入研究，都证明了所提新算法的优越性。关键词：移动中继；中继位

6、置优化；累计正反馈；单比特反馈IIResearchonpositionoptimizationofmobilerelaybasedonone-bitfeedbackAbstractCooperativecommunicationtechnology,suchasrelaytechnology,isconsideredoneofkeytechnologiesinthefuturewirelesscommunicationsystem,becauseittakeslowcosttoimprovethecommunicationrangeandthetrans

7、missionrate.Afteryearsofresearchanddevelopment,thetraditionalrelaytechnologywithfixedpositionhasbecomegraduallymature.However,theresearchonmobilerelaytechnologyisrareanditbecomesanewresearchtopic.Althoughthemobilerelaytechnologyhasmanyadvantages,therearemanyproblemsrequiredtobeso

8、lvedinpracticeduetoitsdynamicproperty,su