طراحی و شبیه سازی الگوریتمهای مسیریابی به منظور بهبود مصرف توان در شبکه های اقتضایی مشارکتی بی سیم چند پرشی

مخابرات مشارکتی برای غلبه بر مشکل استفاده از چندین آنتن در پایانه های سیار برای ایجاد دایورسیتی از طریق ایجاد یک آرایه آنتنی مجازی معرفی شد. با وجود انجام تحقیقات زیاد روی این موضوع و معرفی روش-ها و پروتکل های گوناگون مشارکتی، کماکان این بحث یکی از موضوعات روز در زمینه مخابرات می باشد. توان مصرفی در شبکه های مشارکتی چندگامی، همواره یکی از مهمترین منابع در شبکه های بی سیم به شمار می رود، زیرا گره ها در شبکه های بی سیم باید منابع انرژی خود را نیز به همراه داشته باشند، که توان و زمان عملکرد محدودی خواهد داشت. بنابراین مدیریت توان به منظور کاهش توان مصرفی و بالطبع افزایش عمر شبکه های بی سیم از موضوعات کلیدی در شبکه های بی سیم سیار اقتضایی و سنسوری است. از طرف دیگر استفاده بهینه از منابع توان موجود، موجب دستیابی به عملکرد مناسب تر در مقابل شرایط مخرب محیط انتقال خواهد شد. علاوه بر مدیریت منابع توان، انتخاب صحیح گره ها در تشکیل مسیر میان مبدأ و مقصد نیز در شبکه های چند گامی از اهمیت فراوانی برخوردار است. انتخاب صحیح گره بعدی و یا به عبارتی مسیریابی مناسب نیز نقش به سزایی در افزایش بازدهی شبکه و مصرف بهینه ی توان و پهنای باند خواهد داشت. اگرچه مسئله ی مسیریابی و تخصیص توان بهینه در برخی کارهای میان لایه ای مورد توجه قرار گرفته است، اما تاکنون تحقیقات بسیار کمی در بررسی توأم این دو مسئله در شبکه های چندگامی انجام شده است. در این پروژه به بررسی شبکه های رله ی بی سیم چندگامی پرداخته و با تعریف مسئله ی میان لایه ای مسیریابی و تخصیص توان به صورت توأم برای دو استراتژی معمول تقویت و ارسال و کدگشایی و ارسال، به ارایه ی راهکارهایی بهینه پرداخته ایم. در مورد استراتژی تقویت و ارسال تابع هدف بهینه سازی را نسبت سیگنال به نویز دریافتی در گره مقصد در نظر می گیریم و با در نظر داشتن فرض های ساده کننده به ارائه الگوریتم زیر بهینه ای برای مسئله مسیریابی و تخصیص توان توأم پرداخته شده است. در شبکه های مبتنی بر آشکارسازی و ارسال تابع هدف در مسئله بهینه سازی را کمینه سازی احتمال قطعی کانال چندگامی بین مبدأ و مقصد در نظر می گیریم، که متناظر با بیشینه سازی ظرفیت متقابل کانال میان منبع و مقصد می باشد. کمینه سازی احتمال قطعی در شبکه های چندگامی آشکارسازی و ارسال را در سه نوع کانال(شرایط فیدینگ) مختلف بررسی می نماییم، و رابطه صریح و بسته ای برای تخصیص توان به رله های مسیر روی این کانال ها در نسبت سیگنال به نویزهای بالا بدست می آید. با تبدیل مسئله به دو زیر مسئله ی مجزا ضمن حفظ بهینه بودن حل، به ارائه راهکار مسیریابی و تخصیص توان بهینه توأم می پردازیم. روشهای ارایه شده برای مسئله مسیریابی و تخصیص توان توأم مبتنی بر طرحهای میان لایه ای است، که در آن لایه های فیزیکی و شبکه با فراهم آوردن بازخوردهایی برای یکدیگر، و استفاده از تعاملات مفید بین لایه ای امکان انجام بهتر وظایف خود را فراهم می-کنند، که منجر به بهبود کارایی کلی شبکه خواهد شد. شبیه سازیهای انجام شده بهبود قابل توجهی را در احتمال قطعی حاصل شده نسبت به روشهای دیگر نشان می دهد.