能量有效的分布式协作波束成形旁瓣电平抑制优化研究

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1、分类号：TP393单位代码：10183能研究生学号：2015531026密级：公开量有效的分布式协作波吉林大学束成形博士学位论文旁瓣电平抑能量有效的分布式协作波束成形旁瓣电平抑制优化研究制优Reseachonenergyefficientsidelobelevelsuppression化研optimizationindistributedcollaborativebeamforming究作者姓名：孙庚专业：计算机应用技术孙庚研究方向：无线通信与网络指导教师：刘衍珩教授培养单位：计算机科学与技术学院吉林2018年6月大学未经本论

2、文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。博士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，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，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。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。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学

3、位论文作者签名：日期：年月日能量有效的分布式协作波束成形旁瓣电平抑制优化研究Reseachonenergyefficientsidelobelevelsuppressionoptimizationindistributedcollaborativebeamforming作者姓名：孙庚专业名称：计算机应用技术研究方向：无线通信与网络指导教师：刘衍珩教授学位类别：工学博士培养单位：计算机科学与技术学院论文答辩日期：2018年6月5日授予学位日期：2018年月日答辩委员会组成：盲审专家正高级大连理工大学主席王宽全教授哈尔滨工业大学盲

4、审专家正高级电子科技大学委员杨华民教授长春理工大学盲审专家正高级东北大学秦贵和教授吉林大学申铉京教授吉林大学赵宏伟教授吉林大学《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：□硕士■博士学科专业：计算

5、机应用技术论文题目：能量有效的分布式协作波束成形旁瓣电平抑制优化研究作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：作者联系电话：摘要摘要能量有效的分布式协作波束成形旁瓣电平抑制优化研究无线传感器网络（WSN）等资源受限网络通常由大量发射功率及能量受限的分布式节点组成，这些节点通常通过多跳的方式向基站传输数据。然而，多跳通信将导致较高的路由开销并增加了通信失败的概率，进而降低了通信的可靠性。另外，能量受限也是WSN的显著特点，提高节点能量效率至关重要。分布式协作波束成形是提升WSN能量效率的有效技术，传感器节点可以组成虚拟

6、阵列天线并利用协作波束成形形成高增益及高方向性的波束不经多跳直接与基站通信。利用协作波束成形，不但可以降低通信时延，而且可以获得能耗增益，延长网络生存期。然而，由于WSN的节点通常是随机分布的，所以位置误差导致的方向图恶化通常被认为是WSN协作波束成形面临的主要问题。另外，组成虚拟天线阵列中的每一个节点的激励电流是直接影响方向图旁瓣性能的另一个重要因素，一组最优化的激励电流可以有效降低最大旁瓣电平并降低发射功率。由此可见，如何确定节点的最优位置、最优激励电流进而降低最大旁瓣电平及节点能耗是分布式协作波束成形的关键问题。本文针对

7、如何有效抑制协作波束成形的最大旁瓣电平和提升传感器网络能量效率这一核心问题开展了研究工作，主要贡献与创新如下：1.阵列天线方向图旁瓣电平的抑制与优化传统的阵列天线方向图旁瓣电平抑制与优化是协作波束成形方向图优化的重要基础性工作。分别提出了一种改进的生物地理算法（EBBO）用于优化圆环阵列天线的最大旁瓣电平及零陷、一种基于等级机制布谷鸟算法（HCS）用于抑制5G移动通信中的大规模矩形天线阵列的最大旁瓣电平和一种基于本地搜索的生物地理算法（BBOLS）用于优化基于天线阵列的无线能量传输功率方向图。2.基于不同几何模型的协作波束成形

8、节点选择优化(1)提出了一种基于直线阵列天线的WSN协作波束成形组阵节点选择算I摘要法（SCNSA）用以降低方向图最大旁瓣电平。该算法首先建立了一种针对直线型天线阵列的能量最优组阵节点数量计算方法，仿真实验验证了该计算方法的准确性；其次，给出了一种基于直线型天线阵列的组阵节点