认知无线电和缓存网络的关键技术研究

发布时间：2019-04-08 10:07

【摘要】：近年来,随着移动终端的快速发展和各种以内容为中心的软件应用的出现,移动数据流量呈爆发式增长。巨大的移动数据流量使当前的无线网络面临从频谱资源到网络架构的挑战。为了应对快速增长的无线数据,本文考虑两种有前景的技术。一种是通过频谱共享来增加频谱利用率的认知无线电技术。另一种是让内容靠近用户的内容缓存技术。对于认知无线电技术,尽管国内外学者和研究机构在近年来进行了众多相关研究,但是这些研究还不足以将该技术商用化。对于内容缓存技术,全球对该技术的研究尚处于初期阶段,还不成熟。为了将这两种技术用于实际,我们还需要增加对这两种技术的理解。鉴于此,本论文主要研究认知无线电技术和内容缓存技术中的几个关键问题,主要工作和创新点如下:1)在叠加共享(Overlay)认知网络中,认知用户利用频谱感知技术判断某一个频段是否被主用户占用,然后决定是否传输认知数据。我们考虑了非完美频谱感知,并且研究频谱感知时间和认知发射功率对认知网络能量效率的影响。我们提出了两种联合优化频谱感知时间和发射功率的算法来最大化认知网络能效,并且分析了各自的计算复杂度。最后,我们通过仿真验证了算法的有效性。2)在衬垫共享(Underlay)认知网络中,只要认知用户能够准确地控制对主用户的干扰,认知用户可以和主用户同时使用授权频段,从而提高频谱利用率。为了准确地控制干扰,认知用户发送端需要获取到主用户接收端之间的信道增益,也称为交叉信道增益。我们提出了一种主动式交叉信道增益估计算法,得到了交叉信道估计的闭合表达式。同时,我们考虑了加性高斯白噪声对估计性能的影响,并且推导了估计器的上界和下界。另外,我们设计了认知用户发射端的位置,从而优化了认知用户发射端对主用户系统的影响。最后,我们通过仿真验证了算法的有效性。3)在设备直通(Device-to-Device,D2D)协作的无线缓存网络中,如果用户的请求内容已经被提前存放到本地,那么用户可以直接使用该内容;如果该内容没有被存放到本地,而是存放到附近设备,那么用户可以通过D2D传输获得该文件;如果该内容既没有被存放到本地,也没有被存放到附近设备,那么该用户直接向基站或者服务器发出请求。在这个网络中,我们通过仿真优化了分布式内容存放方法,提出了启发式D2D链路调度算法,和最优D2D功率分配算法,并且分析了各种算法的计算复杂度。仿真结果说明,我们提出的算法能够更加充分地利用网络节点的存储能力,降低基站或者服务器端的数据流量,提高D2D传输速率。4)在实际的无线网络中,网络拓扑往往是分层的树状结构,而且各层的网络节点都具有存储能力。在这种分层网络中,理论最优的缓存方案仍然是一个有待解决的问题。我们研究具有两层节点的网络,提出新的内容缓存方案,严格地分析了该缓存方案的性能极限,并且证明提出的缓存方案优于现有的缓存方案。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN925

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 韩小勇;肖凯宁;韩朝晖;陈小鹏;;浅议认知无线电研究的切入点[J];中国无线电;2009年07期

2 ;本期认知无线电评审专家[J];电波科学学报;2013年03期

3 ;本期认知无线电评审专家[J];电波科学学报;2013年04期

4 ;本期认知无线电评审专家[J];电波科学学报;2013年05期

5 毕志明;匡镜明;王华;;认知无线电技术的研究及发展[J];电信科学;2006年07期

6 田峰;程世伦;杨震;;无线区域网和认知无线电技术2[J];中兴通讯技术;2006年05期

7 王金龙;;认知无线电专题讲座(一) 第1讲 认知无线电[J];军事通信技术;2007年02期

8 刘栋;吴启晖;;认知无线电专题讲座(一) 第2讲 认知无线电技术在军事上的应用探讨[J];军事通信技术;2007年02期

9 梁燕芬;殷瑞祥;;认知无线电技术[J];信息安全与通信保密;2007年03期

10 李彬;郭莉;;一种新的基于认知无线电和开放无线结构的终端架构[J];移动通信;2007年05期

相关会议论文 前10条

1 李文清;郭宗良;;认知无线电及其军事通信应用研究[A];中国通信学会第六届学术年会论文集（上）[C];2009年

2 李俊葶;陈金鹰;刘庆丰;徐广伟;;浅谈认知无线电[A];四川省通信学会2008年学术年会论文集[C];2008年

3 彭开志;杨平;王书诚;;认知无线电在通信系统中应用研究[A];2011船舶电气及通讯导航技术发展论坛论文集[C];2011年

4 李辉;苏泽友;谢伟;;认知无线电综合抗干扰电台设计构想[A];中国电子学会第十五届信息论学术年会暨第一届全国网络编码学术年会论文集（上册）[C];2008年

5 饶毓;曹志刚;;认知无线电技术的标准化进程[A];2009年全国无线电应用与管理学术会议论文集[C];2009年

6 罗凡;陈金鹰;;认知无线电在震后应急通信中的应用[A];四川省通信学会2008年学术年会论文集[C];2008年

7 周骥;;浅谈认知无线电在军事领域的应用[A];四川省通信学会2010年学术年会论文集[C];2010年

8 郝刚;甘志春;;认知无线电网络安全问题研究[A];2014第二届中国指挥控制大会论文集（下）[C];2014年

9 王斯瑶;付琳;;认知无线电技术[A];四川省通信学会2006年学术年会论文集（一）[C];2006年

10 刘庆丰;陈金鹰;李俊葶;卓有福;;基于认知无线电的高效频谱利用技术[A];四川省通信学会2008年学术年会论文集[C];2008年

相关重要报纸文章 前10条

1 黑龙江 王宇宙 编译;认知无线电发展综述[N];电子报;2012年

2 本报记者 卢子月;认知无线电让网络不再拥挤[N];通信产业报;2011年

3 常丽君;避堵走闲，，美开发认知无线电上网系统[N];科技日报;2014年

4 ;认知无线电：未来无线通信的重要发展方向[N];人民邮电;2007年

5 江苏泰州市无线电管理办公室 刘浏 窦沛沛;认知无线电整合“闲散”频谱[N];通信产业报;2009年

6 本报记者　郑焕斌;未来通讯 看我独霸[N];科技日报;2006年

7 北京邮电大学WSPN实验室 雷光;认知无线电技术[N];通信产业报;2007年

8 特约撰稿人 吴康迪;日本4G路线明晰 “催熟”新技术[N];通信产业报;2009年

9 四川 杨远清 编译;可检测空闲频带的认知无线电接收器[N];电子报;2013年

10 本报记者 卢子月;无线似水 应需而动[N];通信产业报;2011年

相关博士学位论文 前10条

1 唐星;认知无线电网络机会路由算法的研究[D];武汉大学;2012年

2 何浩;认知无线电动态频谱接入关键技术研究[D];电子科技大学;2014年

3 刘法;分布式认知无线电网络的QoS保障关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

4 王亮;谱效和能效优化的认知无线电网络资源分配技术[D];西安电子科技大学;2015年

5 郑仕链;认知无线电动态频谱接入关键技术研究[D];西安电子科技大学;2014年

6 白晓娟;干扰对齐技术在认知无线电系统中的应用[D];西安电子科技大学;2014年

7 左加阔;认知无线电中稀疏频谱检测及资源分配的研究[D];东南大学;2015年

8 陈龙;面向传输优化的认知无线电资源分配问题研究[D];中国科学技术大学;2016年

9 沈田;基于博弈论的认知无线电功率控制研究[D];武汉大学;2013年

10 杨立标;基于QoS的认知无线电Ad Hoc网络频谱管理技术研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

相关硕士学位论文 前10条

1 陈晓鸿;认知无线电射频接收机的研究与设计[D];华南理工大学;2015年

2 王娟;认知无线电系统的协作中继选择与功率分配算法研究[D];燕山大学;2015年

3 陈行之;认知无线电中感知时间的优化研究[D];昆明理工大学;2015年

4 左明智;认知无线电网络中会合算法的仿真与改进[D];广东技术师范学院;2015年

5 杨世康;分布式认知无线电频谱分配利用的研究及改进[D];昆明理工大学;2015年

6 张文召;基于粒子群算法认知无线电联合频谱检测研究[D];西南交通大学;2015年

7 杨建新;认知无线电网络抵御恶意模拟主用户攻击方法的研究[D];云南民族大学;2015年

8 郝万明;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[D];郑州大学;2015年

9 林正红;认知无线电中TCP跨层优化方案研究[D];西南科技大学;2015年

10 陈坚;认知无线电动态频谱分配算法研究[D];广西大学;2015年

本文编号：2454488