無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中繼協(xié)作通信優(yōu)化分析

韓曉闊

摘 要 受無(wú)線網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放性特點(diǎn)影響，在通信過(guò)程中很容易受到外部因素的干擾。而對(duì)于中繼協(xié)作通信系統(tǒng)來(lái)講，其可以使得信道容量進(jìn)一步增加，同時(shí)物理層安全技術(shù)也為通信網(wǎng)絡(luò)的安全性提供了更可靠的支持。為保證通信的質(zhì)量與安全，還需要進(jìn)一步加強(qiáng)專業(yè)技術(shù)的研究，針對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中繼協(xié)作通信優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；中繼協(xié)作通信；優(yōu)化策略

中圖分類號(hào) TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2019）232-0163-02

近年來(lái)我國(guó)無(wú)線網(wǎng)通信技術(shù)飛速發(fā)展，對(duì)進(jìn)一步提高通信安全性與穩(wěn)定性具有重要意義。無(wú)線通信有效的解決了封閉性、無(wú)動(dòng)態(tài)性等缺陷，使得通信事業(yè)得到了進(jìn)一步發(fā)展，能夠?yàn)槿藗儙?lái)更高水平的通信服務(wù)。針對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中繼協(xié)作通信優(yōu)化進(jìn)行分析，需要確定中繼協(xié)作通信技術(shù)的特點(diǎn)，然后建設(shè)問(wèn)題模型并求解，通過(guò)算法設(shè)計(jì)來(lái)達(dá)到優(yōu)化目的。

1 中繼協(xié)作通信技術(shù)特點(diǎn)

相比有線通信來(lái)講，雖然無(wú)線通信優(yōu)勢(shì)更為明顯，但是其受到阻擋物、距離以及天氣等因素的影響也更為嚴(yán)重，導(dǎo)致通信信道狀態(tài)不良，尤其是不同小區(qū)用戶以及同一小區(qū)不同用戶之間也會(huì)相互干擾，導(dǎo)致接收信號(hào)質(zhì)量降低，無(wú)法達(dá)到預(yù)期的高質(zhì)量通信效果。針對(duì)此提出了中繼協(xié)助通信模型，通過(guò)中繼將接收的基站信號(hào)進(jìn)行處理后，再把處理過(guò)的信號(hào)傳向用戶。利用此模型可以實(shí)現(xiàn)信道容量的增加，并且能夠在一定程度上削弱不同用戶之間的相互干擾，達(dá)到高質(zhì)量無(wú)線通信效果[ 1 ]。對(duì)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中繼協(xié)作通信系統(tǒng)來(lái)講，中繼協(xié)作傳輸信號(hào)能夠有效緩解信號(hào)傳輸過(guò)程中失真的不足，且降低距離對(duì)信號(hào)質(zhì)量的影響。

2 中繼協(xié)作通信信道部分已知中繼波束成形設(shè)計(jì)

2.1 問(wèn)題描述

2.3 算法設(shè)計(jì)與數(shù)值模擬

以所知模型和魯棒優(yōu)化問(wèn)題為依據(jù)，采用放縮形式對(duì)三個(gè)不確定性參數(shù)處理，將問(wèn)題轉(zhuǎn)化成一個(gè)二次約束二次規(guī)劃問(wèn)題，最后利用半正定松弛方法來(lái)求解。竊聽(tīng)者到中繼的信道估計(jì)△c并不確定，想要將其消除還需要對(duì)問(wèn)題做進(jìn)一步近似，求解問(wèn)題第三個(gè)局約束的上界。為確定算法設(shè)計(jì)的有效性，必須要進(jìn)行數(shù)值模擬，即給定不同參數(shù)將算法結(jié)果與完美信道結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，以最終對(duì)比結(jié)果為參考依據(jù)[ 3 ]。

分析不同中繼個(gè)數(shù)與不同用戶信噪比閾值問(wèn)題，假設(shè)信道信息c0符合0均值、0.1方差的高斯分布，并且hj（j=1，2）滿足均為零、方差為1的高斯隨機(jī)分布。在通過(guò)數(shù)值模擬過(guò)程中，假設(shè)從信源到竊聽(tīng)者信道信息比較差，即竊聽(tīng)者到信源的信道foj（j=1，2）符合0均值、0.01方差的高斯分布情況，同時(shí)設(shè)定竊聽(tīng)者到中繼與信源的信道狀態(tài)信息估計(jì)閾值為ε=0.1，εj=0.01（j=1，2）。另外還需要對(duì)部分重要參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，如σj=σE1=σE1=1，rj=r，j=1，2。以1000次隨機(jī)試驗(yàn)的平均值作為各數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)值模擬分析。將算法結(jié)果和完美信道結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，信道完全已知的情況下，△c，△fj，j=1，2均為固定已知條件，這樣在條件相同的情況下，信道完全已知得到的中繼發(fā)送功率均小于算法所得中繼發(fā)送功率，且兩者接近證明算法設(shè)計(jì)有效，可達(dá)到優(yōu)化效果。并且，隨著中繼個(gè)數(shù)N的不斷增大，中繼發(fā)送功率會(huì)隨之不斷減小，且減少速度逐漸變緩。而在信源的SNR閾值上升時(shí)，中繼發(fā)送功率PR也會(huì)同時(shí)上升。因此我們能夠得出結(jié)論如果想加強(qiáng)信號(hào)傳向信源這個(gè)過(guò)程的安全性，中繼所要消耗的發(fā)送功率會(huì)更高，但是若要增加信源SNR閾值，那么會(huì)導(dǎo)致竊聽(tīng)人員接收到更多的信號(hào)。

在此基礎(chǔ)上來(lái)對(duì)竊聽(tīng)者可達(dá)速率閾值以及中繼個(gè)數(shù)進(jìn)行對(duì)比，可確定在中繼個(gè)數(shù)不斷增加的情況下，中繼發(fā)送功率不斷減少，與實(shí)際情況一致，并且中繼個(gè)數(shù)越多，中繼間協(xié)作通信能夠節(jié)省的功率更多。綜合分析后可確定算法在一定程度上具有優(yōu)化效果。

3 結(jié)論

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，對(duì)進(jìn)一步提高通信質(zhì)量也起到了重要的推動(dòng)作用。針對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中繼協(xié)作通信優(yōu)化進(jìn)行分析，需要基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信的特點(diǎn)進(jìn)行分析，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定問(wèn)題模型，然后求解后進(jìn)行優(yōu)化，減少外部因素對(duì)用戶通信質(zhì)量的影響。

參考文獻(xiàn)

[1]范建江.探索復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作通信優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用[J].信息通信，2018（10）：202-203.

[2]喬靜萍.無(wú)線供能協(xié)作中繼系統(tǒng)物理層安全技術(shù)研究[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2018.

[3]劉克.關(guān)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中繼協(xié)作通信的優(yōu)化問(wèn)題研究[D].北京：北京郵電大學(xué)，2018.