当前位置:主页 > 科技论文 > 信息工程论文 >

基于OFDM认知无线电网络的鲁棒资源分配算法研究

发布时间:2019-06-19 02:21
【摘要】:无线通信技术已经成为现代社会发展的一个关键技术,在我们的日常生活中,有很多设备的实现及使用都是基于无线通信,比如,车库开启工具,遥感电视,蜂窝电话,电子记事薄以及卫星电视的接收。随着无线设备的使用,频谱资源稀缺成为要解决的首要矛盾,认知无线电技术一时成为了大家关注和研究的焦点。认知无线电以提高频谱利用率为核心目标,强调不同用户级之间的合作共享。该网络由授权用户(主用户)和非授权用户(次用户或者认知用户)共同组成,其中主用户是该频谱的所有者,享有优先使用和支配的权利,次用户是外来用户,认知无线电允许次用户通过频谱检测,感知等调节系统参数的方式机会式地接入频谱,实现与主用户的协同合作或者频谱共享,最终使频谱得到合理的使用。目前关于认知无线电的研究主要由频谱感知和资源分配(功率控制)两部分组成。次用户通过感知技术或者概率估计等技术手段,对主用户的频谱进行检测,从而发现更多的频谱空洞,获取更多的通信机会;在感知结果的基础之上,次用户得以机会式接入频谱,但是需要首先保障主用户的正常通信,即次用户发射机对主用户接收机的干扰不能超过干扰门限(干扰温度)。本文围绕上述问题,针对不同层面,研究了两种不同的资源分配方案,具体工作如下:(1)从绿色能源的角度出发,考虑能耗问题(最小化发射功率)。为了减少用户间的信息交流负担,提出了多用户的分布式认知无线电网络。结合实际情况下的信道状态信息,在原名义问题(非鲁棒问题)基础上,考虑估计误差,提出了鲁棒资源分配方案。优化目标为最小化次用户的发射功率,外加次用户的信干噪比约束,主用户的干扰门限约束和发射功率阈值约束。采用区间不确定性模型和椭圆不确定性模型对不确定参数进行数学建模,运用Worst-case的方法将难解的半无限规划问题转化为简单的凸优化问题。与之前的研究不同的是,该算法提出了新的信干噪比约束,在保护主用户的前提下,能有效地保证次用户的通信质量。(2)为了全面考虑系统的参数误差问题,本文将频谱感知误差(不完美频谱感知)同鲁棒功率分配问题相结合,形成新的资源分配方案。整个方案分为两部分,第一部分,次用户对频谱进行检测,估计哪些频谱是空余的,决定是否接入,但是检测结果可能出现错误,由于虚警概率和误检概率的存在,干扰约束条件将由共道干扰和边带干扰共同组成;第二部分,在检测结果的基础上,考虑信道参数的不确定性,结合Worst-case方法和柯西-施瓦兹不等式,考虑最坏情况,运用拉格朗日对偶算法,实现功率的最优分配,达到最大化传输速率的目标。在经过算法总结和性能分析之后得到结论:不完美的频谱感知也能较好地评估检测结果,抑制对主用户不必要的干扰,保证主用户的基本通信质量,此外,鲁棒算法提前考虑信道不确定性,能有效对抗参数扰动,保证次用户的基本通信需求。
[Abstract]:Wireless communication technology has become a key technology of the development of modern society. In our daily life, there are many equipment implementation and use based on wireless communication, such as garage opening tool, remote sensing television, cellular telephone, electronic note book and satellite television receiving. With the use of wireless devices, the scarcity of spectrum resources becomes the primary contradiction to be solved, and the cognitive radio technology has become the focus of attention and research. The cognitive radio is used to improve the spectrum utilization rate as the core target, and the cooperation sharing among different user levels is emphasized. the network is composed of an authorized user (primary user) and a non-authorized user (secondary user or cognitive user), wherein the primary user is the owner of the spectrum, enjoys the right to use and dominate, the secondary user is an external user, the cognitive radio allows the secondary user to pass the spectrum detection, The mode of the system parameters such as sensing and the like is opportunistic to access the spectrum, and the cooperative cooperation or the spectrum sharing with the main user can be realized, and finally the spectrum is reasonably used. The current research on cognitive radio is mainly composed of two parts: spectrum sensing and resource allocation (power control). the secondary user detects the spectrum of the main user through the technical means such as the sensing technology or the probability estimation, so that more spectrum holes are found, and more communication opportunities are obtained; on the basis of the sensing result, the secondary user is able to access the spectrum, It is necessary to first guarantee the normal communication of the primary user, i. e. the interference of the secondary user transmitter to the main user receiver cannot exceed the interference threshold (interference temperature). In the light of the above-mentioned problems, two different resource allocation schemes are studied for different levels, and the specific work is as follows: (1) From the angle of green energy, consider the energy consumption problem (minimize transmission power). In order to reduce the burden of information exchange among users, a multi-user distributed cognitive radio network is proposed. Based on the original nominal problem (non-robust problem), a robust resource allocation scheme is proposed based on the original nominal problem (non-robust problem). The optimization objective is to minimize the transmit power of the secondary user, the interference threshold constraint of the secondary user, the interference threshold constraint of the primary user, and the transmit power threshold constraint. An interval uncertainty model and an elliptic uncertainty model are used to model the uncertain parameters, and the unbounded semi-infinite programming problem is transformed into a simple convex optimization problem by using the method of the Worst-case. It is different from the previous study that the new algorithm is a new constraint, and the communication quality of the secondary users can be effectively guaranteed on the premise of protecting the main users. (2) In order to fully consider the parameter error of the system, this paper combines the spectrum sensing error (imperfect spectrum sensing) with the problem of robust power distribution to form a new resource allocation scheme. the whole scheme is divided into two parts, The interference constraint conditions will be composed of the co-channel interference and the sideband interference. The second part, on the basis of the detection results, considers the uncertainty of the channel parameters, combining the Worst-case method and the Cauchy-Schwarz inequality, considering the worst case, using the Lagrange dual algorithm, The optimal allocation of power is realized, and the aim of maximizing the transmission rate is achieved. after the algorithm and the performance analysis, the conclusion is obtained that the imperfect spectrum sensing can also better evaluate the detection result, inhibit the unnecessary interference of the main user, ensure the basic communication quality of the main user, and moreover, the robust algorithm takes into account the channel uncertainty in advance, And the basic communication requirement of the secondary user can be ensured.
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【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:2501990

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/2501990.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户119d6***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com