协作认知无线电网络中基于能效和谱效的资源分配技术研究

发布时间：2017-05-27 21:07

  本文关键词：协作认知无线电网络中基于能效和谱效的资源分配技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着无线通信的发展,人们对无线应用的服务需求和服务质量越来越高,使得无线频谱日益紧张,为了提高频谱使用效率,提出了认知无线电技术。在认知无线电网络中,认知用户可以发现并机会式地利用周围无线环境中存在的可用频谱,实现对空闲授权频谱的动态接入,从而提高频谱利用率。为了满足用户高速率需求,协作通信成为关注的热点,它通过协作分集技术实现了在天线数目不变的情况下使得系统的速率得到提高。在关注频谱利用率和频谱效率的同时,也必须考虑基站,特别是移动端的能耗问题,过多的能耗可能带来更大的浪费和污染,所以绿色、高效无线电通信已经成为今后发展的热点,基于此本文的研究内容主要包括:(1)研究了多中继多用户OFDMA上行系统中基于能量效率的资源分配问题。研究的目的是在考虑一些实际情况下,例如对用户和中继的单个功率限制、考虑每个用户的速率需求,最大化上行系统的能量效率。通过联合子载波配对、中继选择、子载波分配和功率分配形成了一个基于能量效率的资源优化问题。由于求解的复杂性,把所考虑分式的能效优化问题转化为等效的非分式问题,然后通过对偶和次梯度算法得到了最优的分配策略。为了降低计算的复杂度,提出了两种低复杂算法。最后仿真结果评价了所提算法的性能,同时比较了电路消耗的功率和中继数目对能效的影响。(2)研究了协作认知OFDM中继网络基于频谱效率的资源分配问题,分为基于感知的频谱共享接入和机会接入两种情况。研究的目的是通过合理分配感知时间和发射功率最大化认识系统的平均吞吐量。在一个两跳的协作通信中,为了提高感知的准确度,提出了让认知用户和中继联合感知主用户存在状态的方案,同时为了有效保护主用户,在协作通信的每条中都对主用户设置了干扰功率限制。由于所形成基于感知的频谱共享接入和机会接入问题的复杂性,根据实际情况对他们进行了简化,然后提出了两种算法分别得到了最优的感知时间和功率分配。最后仿真结果比较了两种接入方案的性能。
【关键词】：认知无线电 协作通信 频谱感知 频谱效率 能量效率
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN925
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-14
• 1.1 课题研究的背景和意义10-11
• 1.2 课题研究的主要内容11-12
• 1.3 课题的结构及主要内容12-14
• 2 认知无线电网络与协作通信14-28
• 2.1 认知无线电网络14-21
• 2.1.1 认知无线电网络模型14-16
• 2.1.2 认知无线电频谱感知技术16-19
• 2.1.3 认知无线电频谱接入技术19-21
• 2.2 协作通信网络21-28
• 2.2.1 无线协作网络模型21-23
• 2.2.2 协作分集的传输方案23-25
• 2.2.3 协作中继选择25-28
• 3 协作通信中基于能量效率的资源分配技术研究28-41
• 3.1 引言28-29
• 3.2 系统模型描述和问题的形成29-32
• 3.3 问题的求解32-36
• 3.3.1 最优问题的等效转化32-33
• 3.3.2 对偶问题的求解33
• 3.3.3 原最优问题的求解33-36
• 3.4 次优算法36
• 3.4.1 次优算法一：顺序子载波配对36
• 3.4.2 次优算法二：固定子载波配对36
• 3.5 仿真结果36-40
• 3.6 本章小结40-41
• 4. 协作认知无线电中基于频谱效率的资源分配技术研究41-57
• 4.1 引言41-42
• 4.2 系统模型描述42-44
• 4.3 基于感知的频谱共享接入44-50
• 4.3.1 问题的形成44-47
• 4.3.2 问题的求解47-50
• 4.4 基于感知的频谱机会接入50-53
• 4.4.1 问题的形成50-51
• 4.4.2 问题的求解51-53
• 4.5 仿真结果53-55
• 4.6 本章小结55-57
• 5 总结与展望57-59
• 5.1 本文工作总结57
• 5.2 未来工作展望57-59
• 参考文献59-64
• 附录A 凸函数证明64
• 附录B 最优功率的求解 164-65
• 附录C 最优功率的求解 265-67
• 在学期间发表的学术论文和研究成果67-68
• 致谢68

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本文编号：401202