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临地空间飞艇平台布局优化研究

王旭宇  
【摘要】:随着现代通信系统的发展,高容量无线服务需求得到了人们很大的关注。一种潜在的无线解决方案是临地空间飞艇网络平台通信,它兼具了地面通信与卫星通信的优势,在未来无线通信邻域扮演着越来越重要的角色。运用临地空间飞艇平台布局优化技术来提高网络性能指标成为普遍关注的热点问题。因此,本文对临地空间飞艇平台的布局优化模型和算法进行了深入研究。 首先,针对用户覆盖功率的公平性和系统的性能需求,提出了一种基于最大熵和最小系统时延的临地空间飞艇布局模型,并使用了遗传算法进行优化求解。实验结果表明,所提模型可以达到按需布局和最小时延的结果,并且改进的遗传算法能够近似收敛到全局最优解。 其次,考虑到临地空间飞艇平台的能量受限问题,提出了临地空间立体网络能效模型,并使用确定性退火算法进行飞艇布局优化,实现能耗最小化。实验结果显示,所提出的能效性布局方法能够获得最小能量消耗和最优飞艇布局,并且算法具有很好的收敛性能。 最后,针对临地空间飞艇平台的能量消耗、用户覆盖以及网络连接等多个因素,提出了一种基于马尔可夫随机场的临地空间飞艇混合布局模型,并使用势能游戏理论进行了模型等效,最后使用改进的空间自适应活动算法对飞艇布局模型进行了分布式求解。实验结果表明,所提出的分布式算法能够达到纳什均衡解,并且明显提高了收敛速度;同时飞艇能够达到最优的网络布局。


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