基于衰落模型的无线网络调度和容量问题研究

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1、ＴＰ３．３密级：公开１娘巧幽ＭＳ硕±学位论文娘？画姻Ｉ基于衰落模型的无线网络调度和容量问题研究、－．＇Ｉ＇研究生；于刊指导教师；萬维国教授．培养单位：信息科学与工程学院＾ｈ一级学科！心转：计龍科学与技术＾蘇，ＡＶ遲２。、Ｖ完成时间：１６年４月１０日：龄纖，奸＇■’：咖知答辩时间：２０１６年６月１日马、議鼓，；ｍ＾：ｔ曲阜师范大学研究生学位论文独创性声巧＂＂＂＂（根据学位论文类型相应地在□划Ｖ）本人郑重声明：此处所提交的博±口

2、／硕±回《文《基于衰落樓巧的子线网络调麼和容量巧顧研究》，是本人在导师指导下，在曲阜师范大学攻读巧女□／硕：ｂＱ学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除注明部分外不包含他人己经发表或撰写的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，巧己在文中Ｗ明确的方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名；导Ｊ曰期：吁告片）呵曲阜师范大学研究生学位论文使用授权书＂＂＂＂（根据学位论文类型相应地在□划Ｖ）《某于责落横巧的无线网络调唐和容量间颗研巧》系本人在曲阜师范大

3、学攻读博±口／硕：位期间，在导师指导下完成的博女口／硕电曰学位论文。本论文的研究成果归曲阜师范大学所有，本论文的研内容不得其究他单的。全曲范、位名义发表本人完了解师大学关于保存用学位论文的规阜使定，同意学校留向部口送交论文的复印件和电子版，允许保并有关本论文被查阅和阅。，借本人授权曲范大学可用影印或复制手段保论阜师采其他存，。文Ｗ公开表论文的全部或部分容可发内的３作者签名；：嗦日期Ｉ寺却巧导签名：：师曰期Ｍ如弓占畔摘要摘要近年来，随着无线通信技术与传感技术的快速发展，无线传感器

4、网络(WSNs)在各个领域得到越来越多的应用。在实际通信中，无线传感器节点之间存在不可避免的干扰，如何减少节点之间的干扰、获得更大规模的并发链路集合是WSN算法设计过程中亟待解决的问题之一。从某种意义上讲，这一问题直接影响到WSN的容量、生命周期、连通性、路由等，因此如何设计有效的算法获得大规模的并发调度集合或者更短时间内获得一定规模的并发调度集合是十分必要的。所谓链路调度，就是在给定若干无线链路的场景中选择那些可以实现同时传输的子集合。当前关于该问题的研究模型大多数关注基于图的干扰模型或SINR(Signalt

5、oInterferenceplusNoiseRatio)干扰模型。尽管SINR干扰模型代表对于先前方法的一种较大幅度的提高，但是其依然使用一种信号传播的狭义见解，即若发送端的发送功率确定，在确定距离处的接收功率必然是确定可计算的。相反，在实际信号传输中该接收功率绝对不是确定性的。Rayleigh衰落模型既考虑了传输信号间的累积干扰，也考虑了周围环境对信号传输的影响，因此我们选择该模型作为信号传输的干扰模型。通信链路的成功概率是评价调度算法的重要指标之一，而该概率与调度集规模密切相关。如果并发通信链路集合过小，系统

6、吞吐量变小。反之，通信链路之间的累积干扰过大，从而导致若干条链路传输失败，从而降低链路成功传输的概率。尽管我们用Rayleigh衰落模型代替SINR干扰模型来研究无线链路调度问题，我们依然能够确保通信链路成功传输的概率并不会差多少甚至是更高的。事实上，我们证明Rayleigh衰落模型下链路通信成功的概率仅比SINR模型下的小0.05%，其次我们获得了更大规模的调度集。本文中，我们首先提出基于并发邻居集合的链路调度算法CNS_LS(CurrentNeighborsSetbasedLinkSchedulingAlgo

7、rithm)，该算法基于这样一个事实：当部分调度集构造完成后，如果某些距离调度集内链路较远的链路继续加入该可行集，那么距离更远处的链路有可能满足SINR约束。也就是说先前大部分链路调度算法选择那些距离相对较远的链路构造调度集而本文考虑上述事实。第二，我们继续提出获得邻居集合的改进算法ITA(InterferenceToleratebasedAlternative)。最后，基于CSMA/CA机制和邻居集合，我们设计分布式链路调度算法IDSA，该算法可以在logn时隙内调度完所有链路，与最优调度算法相比实现了

8、1/近似。第三章，在偷听者存在的网络场景中，我们提出基于传输机密性和可靠性的链路调度算法，即SLS(SecrecybasedLinkScheduling)和ISLS(ImprovedSecrecybasedLinkScheduling)。事实上，在不知道偷听者位置的前提下，我们从理论和仿真两个角度分别分析了所获得调度集的规模、传输中断概率和机密中断概率，并获得了