无线mimo mesh网络的资源优化分配研究

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1、ZSTUZhejiangSci-TechUniversity硕士专业学位论文ProfessionalMaster’sThesis中文论文题目:无线MIMOMesh网络的资源优化分配研究英文论文题目：ResearchonResourceOptimizationAllocationinWirelessMIMOMeshNetworks专业学位类别：工程硕士专业学位领域：计算机技术作者姓名：袁文初指导教师：徐伟强完成日期：2016年3月9日浙江理工大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的巧究工１＾乂标注和致谢的地方外论作及取得的巧究成果。除

2、了文中特别加，文中不包含其他人邑经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得浙江理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表巧谢意。学位论文作者签名：签字日期：年＾月Ａ日学位论文版权使用授权书水学位论文作者完全了解浙江理工大学有权保留并向国家有关部口或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查閑和借阅。水人授权浙江理工大学可Ｌ乂将学位论文的全部或部分巧容编入有关数据库进行捡索和传播，可Ｌ乂采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在

3、解密后适用本授权书）学位论文作者签名：口签字日期；年ｄ月／日导师签名：签字曰期５月ｃＴ曰摘要无线Mesh网络(WirelessMeshNetworks，简称WMNs)，在下一代无线网络系统中将得到广泛应用，是构建该系统的一个关键使能技术，能够在较大地理区域范围内提供高容量的无线链路，同时具有低部署成本、高扩展性、灵活性和容错性等特点。近几年，由于WMNs具有带宽高、易组网、成本低、覆盖广和性能稳定等优势，受到学术界和工业界的广泛研究和投入。多输入多输出技术(MultipleInputMultipleOutput，简称MIMO)得到了大量的关注和研究，因为

4、通过该方法能够增加网络信道容量从而有效提高无线链路中的数据传输速率。由此，若将MIMO技术应用于无线Mesh网络中能够高效的提升网络性能。同时，认知无线电(CognitiveRadio，简称CR)，通过检测和适应周边环境，能够感知无线频谱是否空闲，从而显著提高频谱资源利用效率，在频谱资源匮乏的当下CR技术也是热点研究领域。在充分了解目前国内外关于无线MIMOMesh网络的资源优化分配研究现状的前提下，本文针对不同网络模型下的无线MIMOMesh网络中的资源优化分配问题，分别设计了可分布式求解的算法和实施方案，本文的主要工作有：1）提出面向带宽固定的无线MIMOMesh网络的

5、资源优化分配。针对在无线网络研究中使用的多商品流网络均衡模型，指出其存在网络环路的不足之处，并通过加入功率加权项系数，解决网络环路问题。引入功率加权系数后，构造联合网络效用和节点功率消耗的跨层资源优化分配问题，然后通过基于对偶分解的次梯度算法来求解跨层资源优化分配问题。通过仿真，验证了网络环路问题的存在，在网络效用影响微小的情况下解决了网络环路问题并减少了网络节点功率消耗，说明功率权衡系数的重要性和有效性。2）提出面向带宽动态可调的无线MIMOMesh网络的资源优化分配，在(1)的基础上，考虑网络带宽动态变化的情况，将带宽作为可分配的资源，构造联合网络效用和节点功率消耗的跨

6、层资源优化分配问题。在动态分配带宽下，能更有效的利用带宽资源，提升网络吞吐量和网络效用，但在该场景下的原优化问题，经对偶分解后的物理链路层子问题为多变量耦合的复杂的凸问题，而现有的优化工具无法直接求解。提出交替迭代更新算法求解物理链路层子问题，再利用基于对偶分解的次梯度算法实施求解原优化问题，从而实现分布式求解。在仿真中验证了上述算法的收敛性和有效性，以及功率权衡系数变化对网络效用的影响。3）提出面向认知无线的MIMOMesh网络的资源优化分配，在(2)的基础上，考虑认知无线电技术背景下的MIMOMesh网络模型下的资源跨层优化分配问题。引入认知无线电I技术，能有效利用主用

7、户的空闲频段，提升频谱资源的利用率，但因存在主用户和次用户之间的相互干扰，以及次用户在利用频谱资源时应保障主用户的最小流速率需求，使得优化问题变为高复杂的非凸问题，经对偶分解后的物理链路层子问题变为非凸问题，对该问题采用基于线性化的交替迭代更新算法求解得到近似可行解，然后再利用基于对偶分解的次梯度算法实施求解跨层优化对偶问题，最后再通过恢复算法恢复至可行的近似最优解。关键词：无线Mesh网络；MIMO技术；认知无线电；网络效用最大化；跨层资源优化分配；对偶分解；凸优化；网络环路IIResearchonResourc