非时隙能量收集认知无线电网络的资源分配策略研究

发布时间：2020-07-14 08:10

【摘要】：无线通信技术的发展和用户群体的扩大使无线设备数量不断增加,频谱需求日益增长。固定分配方案造成的频谱不合理使用,加剧了频谱需求增长与频谱资源短缺间的矛盾。作为一种动态频谱接入技术,认知无线电可通过授权用户与非授权用户的频谱共享满足非授权用户的传输需求,提高授权频段的利用率。与此同时,无线设备的增加和移动性的增强暴露了传统供电方式的弊端,能量收集技术在无线通信中的应用因此受到重视。能量收集认知无线电由二者结合而来,可同时解决无线设备的频谱分配和能量供应问题,是无线通信领域的研究热点之一。在能量收集认知无线电网络中,时间、能量和频谱资源的合理配置能在保障主用户通信质量的前提下,最大限度地提升次级用户的传输性能。在时隙同步假设下,其资源分配问题已取得一些研究进展。但时隙同步在很多实际场景中难以实现,尤其当主用户以非时隙方式传输数据时。然而,到目前为止,关于非时隙能量收集认知无线电网络的研究还很少。针对上述情况,本文对非时隙能量收集认知无线电网络的资源分配策略进行了研究,取得了以下研究成果:(1)针对次级发送者接收非授权频段信号进行射频能量收集的情况,为次级用户提出了一种传输时长可变的机会式频谱接入方案。本文以最大化次级用户的吞吐量为目标,在能量因果关系和主用户的中断概率约束下,对能量收集时间和传输功率进行了优化,并分别使用穷举搜索算法、差分进化算法和目标函数松弛方法得到了最优的分配策略和两种时间复杂度更低的次优策略。其仿真结果表明,在恰当的参数设置下,两种次优策略与最优策略非常接近。此外,通过与固定时隙划分策略的吞吐量比较,证明了该方案在非时隙场景下的优越性。(2)针对次级发送者接收主用户信号进行射频能量收集的情况,为次级用户提出了一种基于ACK确认机制的分段式频谱接入方案。在该方案中,次级用户根据剩余能量水平判断是否进行频谱感知;根据感知结果判断是否传输数据;在传输过程中,使用ACK机制监测主用户的传输状态,并以此判断是否继续传输。在峰值传输功率和冲突概率约束下,得到了使次级用户吞吐量期望最大的最优时隙划分和传输功率分配策略。最后,利用仿真结果分析了不同参数设置对最优策略吞吐量的影响。并通过与未分段的单次频谱接入方案的吞吐量对比,证明了分段式频谱接入方案具有更高的吞吐量性能。全文共五章,图22幅,表3个,参考文献68篇。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN925
【图文】：

图２－１基于ＨＡＰ的预期射频能量收集方案逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ａ邋ＨＡＰ－ｂａｓｅｄ邋Ｉｎｔｅｎｄｅｄ邋ＲＦ邋Ｅｎｅｒｇｙ邋Ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ邋Ｓｃｈｅｍｅ逡逑

图２－２认知循环逡逑Ｆｉｇ．邋２－２邋Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ邋Ｃｙｃｌｅ逡逑

图２－４两状态时间其次马尔可夫过程逡逑－－－

【参考文献】

相关期刊论文 前1条

1 王培崇;钱旭;王月;虎晓红;;差分进化计算研究综述[J];计算机工程与应用;2009年28期

本文编号：2754726