Geri Dön

Power allocation strategies for channel switching and wireless localization

Kanal değiştirme ve telsiz konumlandırma için güç tahsisi stratejileri

PDF İndir

  1. Tez No: 517944
  2. Yazar: AHMET DÜNDAR SEZER
  3. Danışmanlar: PROF. DR. SİNAN GEZİCİ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2018
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 181

Özet

Optimal güç tahsisi, hem iletişim hem de konumlandırma sistemlerinin performansını artırmak için önemli bir yaklaşımdır. Bu tezde, genel olarak güç kaynaklarının optimizasyonu yoluyla ortalama kapasite enbüyütmesi için optimal kanal değiştirme problemleri araştırılmaktadır. Ayrıca, güç kontrol oyunları, hedef düğümlerin konumlandırma performansı için yarışan referans ve karıştırıcı düğümleri içeren bir telsiz konumlandırma ağı için tasarlanmaktadır. İlk olarak, ortalama ve zirve güç kısıtlarının varlığında ortalama kapasite enbüyütmesi için optimal bir kanal değiştirme stratejisi önerilmektedir. Önerilen optimal kanal değiştirme stratejisinin, herhangi bir kanal geçişi gerçekleştirmeyen optimal tek kanallı stratejiyi geçip geçemeyeceğini belirlemek için gerekli ve yeterli koşullar türetilmektedir. Ayrıca, en iyi kanal değiştirme stratejisinin, en fazla iki farklı kanal arasında kanal değişimi ile gerçekleştirilebileceği elde edilmektedir. Ek olarak, optimal kanal değiştirme stratejisini elde etmek için düşük karmaşıklıklı bir optimizasyon problemi türetilmektedir. Dahası, optimal kanal değiştirme çözümü tarafından karşılanması gereken bazı gerekli koşullara dayanarak, optimal kanal değiştirme stratejisini hesaplamak için alternatif bir yaklaşım önerilmektedir. İkinci olarak, optimal kanal değiştirme problemi, toplanır beyaz Gauss gürültüsü kanalları ve kanal değiştirme gecikmeleri varlığında ortalama kapasite enbüyütmesi için çalışılmaktadır. Başlangıçta, kanal değiştirme gecikmelerinin ve ortalama ve zirve güçlerdeki kısıtlarının göz önüne alındığı ortalama kanal kapasitesi enbüyütmesi için, bir optimizasyon problemi formülleştirilmektedir. Daha sonra, teorik araştırmaları kolaylaştırmak için eşdeğer bir optimizasyon problemi elde edilmektedir. Optimal strateji türetilmekte ve belirli bir kanal sayısı arasında kanal değiştirme yapıldığında karşılık gelen ortalama kapasite belirlenmektedir. Bu sonuca göre, ikiden fazla farklı kanal arasında kanal değiştirmenin optimal olmadığı gösterilmektedir. Ek olarak, optimal kanal değiştirme stratejisi ile elde edilen maksimum ortalama kapasitesi, kanal değiştirme gecikmesi parametresinin ve ortalama ve zirve güç limitlerinin bir fonksiyonu olarak formülleştirilmektedir. Daha sonra, tek bir kanalın özel kullanımına veya iki kanal arasında kanal değiştirmeye karşılık gelen optimal stratejinin altındaki senaryolar tarif edilmektedir. Dahası, optimal tek kanallı stratejinin optimal kanal değiştirme stratejisinden ne zaman üstün olduğunu belirlemek için yeterli koşullar elde edilmektedir. Üçüncüsü, optimal kanal değiştirme problemi, iletişim sistemindeki çoklu alıcıların varlığında ortalama kapasite enbüyütmesi için çalışılmaktadır. Başlangıçta, birincil alıcının minimum ortalama kapasite gereksinimini karşılarken ve ortalama ve zirve güç kısıtlarını dikkate alarak, verici ve ikincil alıcı arasındaki iletişimin ortalama kapasite enbüyütmesi için optimal kanal değiştirme problemi önerilmektedir. Daha sonra, alternatif bir eşdeğer optimizasyon problemi sağlanmakta ve bu optimizasyon probleminin çözümünün kısıtları eşitlikle karşıladığı gösterilmektedir. Alternatif optimizasyon problemine dayanarak, optimal kanal değiştirme stratejisinin, sistemdeki birden fazla mevcut kanalın varlığında en fazla üç iletişim bağlantısını kullandığı elde edilmektedir. Ek olarak, optimal stratejiler, verici tarafından birincil ve ikincil alıcılarla iletişim kurmak için kullanılan kanalların sayısı bakımından belirtilmektedir. Son olarak, karıştırıcı düğümlerin varlığında çalışan telsiz konumlandırma ağları için bir oyun teorisi çerçevesi önerilmektedir. Özellikle, referans ve karıştırıcı düğümleri arasındaki güç kontrol oyunları, karıştırıcı düğümlerin hedef düğümlerin konumlandırma performansını azaltmayı amaçlarken, her bir hedef düğümün referans düğümlerinden alınan sinyallere dayanarak konumunu tahmin ettiği bir telsiz konumlandırma ağı için tasarlanmaktadır. Dikkate alınan telsiz konumlandırma ağı için iki farklı oyun formülleştirilmektedir: İlk oyunda, hedef düğümlerin ortalama Cramér-Rao alt sınırı (CRAS) performans ölçütü olarak kabul edilmekte ve güç kontrol oyununda en az bir saf strateji Nash dengesinin olduğu gösterilmektedir. Ayrıca, saf strateji Nash dengesini tanımlamak için bir yöntem sunulmakta ve saf Nash dengesinin tekliğini çözümlemek için yeterli bir koşul elde edilmektedir. İkinci oyunda, referans ve karıştırıcı düğümleri için en kötü durum CRAS'leri dikkate alınmakta ve oyunun en az bir saf Nash dengesini kabul ettiği gösterilmektedir.

Özet (Çeviri)

Optimal power allocation is an important approach for enhancing performance of both communication and localization systems. In this dissertation, optimal channel switching problems are investigated for average capacity maximization via optimization of power resources in general. In addition, power control games are designed for a wireless localization network including anchor and jammer nodes which compete for the localization performance of target nodes. First, an optimal channel switching strategy is proposed for average capacity maximization in the presence of average and peak power constraints. Necessary and sufficient conditions are derived in order to determine when the proposed optimal channel switching strategy can or cannot outperform the optimal single channel strategy, which performs no channel switching. Also, it is obtained that the optimal channel switching strategy can be realized by channel switching between at most two different channels. In addition, a low-complexity optimization problem is derived in order to obtain the optimal channel switching strategy. Furthermore, based on some necessary conditions that need to be satisfied by the optimal channel switching solution, an alternative approach is proposed for calculating the optimal channel switching strategy. Second, the optimal channel switching problem is studied for average capacity maximization in the presence of additive white Gaussian noise channels and channel switching delays. Initially, an optimization problem is formulated for the maximization of the average channel capacity considering channel switching delays and constraints on average and peak powers. Then, an equivalent optimization problem is obtained to facilitate theoretical investigations. The optimal strategy is derived and the corresponding average capacity is specified when channel switching is performed among a given number of channels. Based on this result, it is shown that channel switching among more than two different channels is not optimal. In addition, the maximum average capacity achieved by the optimal channel switching strategy is formulated as a function of the channel switching delay parameter and the average and peak power limits. Then, scenarios under which the optimal strategy corresponds to the exclusive use of a single channel or to channel switching between two channels are described. Furthermore, sufficient conditions are obtained to determine when the optimal single channel strategy outperforms the optimal channel switching strategy. Third, the optimal channel switching problem is studied for average capacity maximization in the presence of multiple receivers in the communication system. At the beginning, the optimal channel switching problem is proposed for average capacity maximization of the communication between the transmitter and the secondary receiver while fulfilling the minimum average capacity requirement of the primary receiver and considering the average and peak power constraints. Then, an alternative equivalent optimization problem is provided and it is shown that the solution of this optimization problem satisfies the constraints with equality. Based on the alternative optimization problem, it is obtained that the optimal channel switching strategy employs at most three communication links in the presence of multiple available channels in the system. In addition, the optimal strategies are specified in terms of the number of channels employed by the transmitter to communicate with the primary and secondary receivers. Last, a game theoretic framework is proposed for wireless localization networks that operate in the presence of jammer nodes. In particular, power control games between anchor and jammer nodes are designed for a wireless localization network in which each target node estimates its position based on received signals from anchor nodes while jammer nodes aim to reduce localization performance of target nodes. Two different games are formulated for the considered wireless localization network: In the first game, the average Cramér-Rao lower bound (CRLB) of the target nodes is considered as the performance metric, and it is shown that at least one pure strategy Nash equilibrium exists in the power control game. Also, a method is presented to identify the pure strategy Nash equilibrium, and a sufficient condition is obtained to resolve the uniqueness of the pure Nash equilibrium. In the second game, the worst-case CRLBs for the anchor and jammer nodes are considered, and it is shown that the game admits at least one pure Nash equilibrium.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    809561

    QoS-based resource management and optimization in CR-based NOMA networks

    CR tabanlı NOMA ağlarında QoS tabanlı kaynak yönetimi ve optimizasyonu

    ÖMER FARUK AKYOL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ SEMİHA TEDİK BAŞARAN

  2. Tez No

    520301

    Visible light positioning systems: Fundamental limits, algorithms and resource allocation approaches

    Görünür ışık konumlandırma sistemleri: Temel sınırlar, algoritmalar ve kaynak tahsisi yaklaşımları

    MUSA FURKAN KESKİN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SİNAN GEZİCİ

  3. Tez No

    697257

    Mobility management and resource allocation strategies for visible light communication networks

    Görünür ışık haberleşme ağları için hareketlilik yönetimi ve kaynak atama stratejileri

    MUHAMMET SELİM DEMİR

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÖzyeğin Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MURAT UYSAL

  4. Tez No

    648904

    Analytical models and cross-layer delay optimization for resource allocation of noma downlink systems

    Aşağı yönlü noma sistemlerinde kaynak tahsisi için analitik modeller ve katmanlar arası etkileşimli gecikme optimizasyonu

    ÖMER FARUK GEMİCİ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HAKAN ALİ ÇIRPAN

    DR. İBRAHİM HÖKELEK

  5. Tez No

    400327

    Bandwidth and rate allocation tradeoffs of source-channel coding, packetization and modulation in unequally protected multimedia communication systems

    Başlık çevirisi yok

    ŞEFİK ŞUAYB ARSLAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiUniversity of California San Diego

    Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. PAMELA C. COSMAN

    PROF. LAURENCE B. MILSTEIN

Geri Dön