Power allocation strategies for channel switching and wireless localization

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.